JPH02265643A

JPH02265643A - 超微粒子作成方法および装置

Info

Publication number: JPH02265643A
Application number: JP8514989A
Authority: JP
Inventors: Kazuhito Ogura; 小倉　和仁; Keiko Iwata; 岩田　恵子; Hiroaki Sugino; 杉野　弘明; Hideki Toyotama; 英樹豊玉
Original assignee: Research Development Corp of Japan; Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1989-04-04
Publication date: 1990-10-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、超微粒子作成方法および装置に関し、特に熱
的に分解を受けやすい物質を含む原料から超微粒子を作
成する方法および装置に関する。

［従来の技術］第、２図を参照して、従来技術による超微粒子の作成方
法を説明する。

真空容器で形成される反応室１は、排気系２と不活性ガ
ス源３とに接続されている０反応容器１の内部には原料
を装架するるつぼ４と、生成したａｍ粒子を付着させる
ためのるつぼ４上方の基板５が配置されている。基板５
は液体窒素系等の冷却系（図示せず）によって冷却され
る。

超微粒子作成においては、まず有機化合物等の所定組成
の原料をるつぼ４に仕込み、反応室１を気密に封じる。

反応室１内を排気系２でたとえば１０−６Ｔｏｒｒ位の
高真空に排気した後、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａ
ｒ）等の不活性ガスを不活性ガス源３から弁を介して導
入し、所定の不活性ガス圧とする。

その後、基板５を冷却し、あらかじめ原料を仕込んだる
つぼ４を徐々に加熱し、蒸発温度まで昇温する。加熱さ
れた原料は液化し１表面から気化、蒸発する。なお、原
料によっては、液化せず、固相から直接昇華する。

るつぼ４で加熱され、蒸発した原料ガス分子は雰囲気の
不活性ガス分子と衝突して冷却され、徐々に凝集して超
微粒子を形成する。生成した超微粒子は、るつぼ４上部
に設置し冷却した基板５に付着され、回収される。

ここで原料が熱的に分解されやすい有機化合物等である
と、るつぼ内で加熱を受けている間に原料が分解し、蒸
発しやすい成分から先に蒸発していく、従って、るつぼ
内に残る液相原料の組成が次第に変化し、これに伴って
蒸発する原料ガス分子の組成も次第に変化してしまう。

［発明が解決しようとする課！］以上述べたように、原料をるつぼ４に仕込み、るつぼ４
を徐々に昇温して蒸発温度（あるいは昇華温度）まで加
熱し、原料を気化させる方法によると、蒸発温度に至る
までの熱の影響および原料が気化するまで高温に保たれ
る影響によって、原料が熱的に分解される６通常、目的
とする量ないしはさらに余裕を見た量をるつぼに仕込む
ので、全ての原料が気化するためにはかなりの時間を要
する。

従って、熱的に不安定な、すなわち熱的に分解を受けや
すい有機化合物等を超微粒子化する場合には、原料分子
が高温にさらされ続けることで一部が分解し、生成した
超微粒子に分解した組成物が混入する。

るつぼ内の原料の組成が次第に変化することにより、蒸
発開始直後と蒸発終了直前の超微粒子の組成が異なって
しまう。

超微粒子を大量に作成しようとする場合には、大きなる
つぼに大量の原料を仕込んでいたが、１回の仕込み量を
多くすると、原料が熱的に分解され、組成が変化する可
能性が増す。

組成の変化をなるべく低く抑えようとすると、熱的に不
安定な有機化合物・を超微粒子化する際には、原料が熱
にさらされる時間を短くし、その温度も低く抑えること
が望ましい、すると、１回当りるつぼに仕込める原料の
量が少量になり、所望の量の超微粒子を得ようとすると
、何度も同じ操作を繰り返さなければならなくなる。

本発明の目的は、超微粒子の組成を一定に保ったまま、
大量に連続して超微粒子を作成することのできる超微粒
子作成方法と装置を提供することである。

［課頭を解決するための手段］反応室内に不活性ガス雰囲気を導入し、るつぼを所定の
温度に昇温した後、原料を少量ずつ供給する。

原料を少量ずつるつぼに供給するために、反応室内に原
料収納部とるつぼをそれぞれ配置する。

原料収納部から少量の原料を取り、るつぼ上へ搬送し、
るつぼ内へ供給する。

［作用］るつぼを高温に保ったまま、少量の原料を投入すると、
その原料は極めて短時間に蒸発する。短時間に蒸発する
場合、不活性ガス雰囲気中で生成される超微粒子の組成
は、原料組成とほぼ同一かつ一定に保たれる。高温に晒
される時間が短いので熱分解が抑えられるためと考えら
れる。

従って、るつぼ内に少量の原料を連続的または間欠的に
投入することにより、原料組成と同じほぼ同一組成の超
微粒子を所望する量連続して得ることができる。

［実施例］第１図（Ａ）、（Ｂ）に本発明の１実施例による超微粒
子作成装置を示す、第１図（Ａ）が断面図、第１図（Ｂ
）が平面図である。

反応室１はバルブを介して排気系２に接続され、また他
のパルプを介して不活性ガス源３に接続されている。

反応室１は、たとえばステンレス製のベース上にステン
レス製ないしガラス製のペルジャーを載せて構成される
。排気系２は、たとえばロータリポンプと拡散ポンプと
の組合せ等で構成される。

不活性ガス源３はＨｅ、Ａｒ等■族ガスないしは、所定
の原料に対して不活性と見なせるＨ　２　、Ｎ　２ガス
等の不活性ガスを供給する。

反応室１内にはるつぼ４および原料収納部１０が配置さ
れ、さらに原料収納部１０からるつぼ４へ原料を搬送す
るための搬送具１１が配置されている。るつぼ４上方に
は冷却できる基板５が配置される。基板５は液体窒素系
（図示せず）によって液体窒素温度近くに冷却できる。

るつぼ４は、たとえばヒータを兼ねたＷ、Ｍ。

等の高融点金属の容器、ヒータ上に載せた石英、アルミ
ナ等の容器、ヒータを埋め込んだ石英アルミナ等の容器
等で構成される。原料収納部１０は、原料を収納し、適
宜取り出すことのできるもので、たとえばステンレス製
の棚、開閉できる出口を底部に持つ容器等で構成される
０本実施例では、底部に開閉できる出口２１を持ち、ア
クチュエータ２２を操作すると１回当たり１定量の原料
が供給されるものを用いる。

搬送具１１は、延部材２４がギヤ等の駆動手段２６を介
して、駆動源であるモータ１３に接続され、モータ１３
はコントローラ１５を介して電源１７に接続されて往復
運動をする。ストッパ２８は延部材２４の運動を制止し
て、上に載った原料をるつぼ４内に落下させる。

また手動操作をするためのハンドル１４がモータ１３と
並列に設けられている。

以下に超微粒子作成の手順を説明する。

原料収納部１０に有機化合物等の所望原料を所望量仕込
み、基板５を配置し、反応室１を気密に封じる０反応室
１内を高真空（たとえば１０　’Ｔ。

ｒｒ以下）に排気し、不活性ガス源３から反応室１内に
Ｈｅ、　Ａｒ等の不活性ガスを導入する。不活性ガスを
所定の圧力（たとえば０．１〜１０Ｔｏｒｒ）に調整し
、不活性ガス雰囲気を作成する。不活性ガス雰囲気はフ
ローさせてもよい。

るつぼ４の中には最初は原料は投入していない。

るつぼ４を加熱し、目的とする原料の蒸発温度（あるい
は昇華温度）として適当な温度に設定する。

加熱方法としては抵抗加熱、ハロゲンランプやレーザ光
による光加熱、誘導加熱等の加熱方法を用いることがで
きる。

るつぼ４が所定の温度に達した後、反応室ｌ内にるつぼ
４と別に設置した原料収納部１０から少量ずつ原料を間
欠的あるいは連続的にるつぼ４内に投入する。

原料を間欠的ないし連続的に供給する手段としては、（１）原料収納部とるつぼの間で原料を搬送する役目を
担う延部材等をグーリやギヤ等を用いて往復運動させる
手段を図示したが、他に（２）ベルトコンベヤを原料収納部からるつぼ上方に設
置し、原料収納部から少量ずつベルトコンベヤに原料を
落とし、るつぼ上に搬送する手段や、（３）原料収納部からるつぼ上へ搬送路を形成し、原料
収納部下部に開口部を設けて原料を振動等によ１て、少
量ずつ搬送路に投入し、搬送路に沿って原料をるつぼに
運ぶ手段等、（４）これらの組合わせ等を用いてもよい。

原料を原料収納部１０から少量ずつ間欠的あるいは連続
的にるつぼ４内に投入することにより、短時間の内に原
料が蒸発、気化する。短時間に蒸発するので原料の組成
が変化することが少ない、従って、得られる超微粒子の
組成が均一に、はぼ原料と同一になる。

また、このように高温で蒸発させることによって、時間
当りの蒸発量を増加させることもできる。

原料収納部からるつぼへ原料を少量ずつ搬送するので、
原料収納部には極めて大量の原料を１度に仕込むことが
でき、真空を破ることなく大量の超微粒子を連続的に作
成することができる。

［例］１、ムＡ　　　　のム原料収納部１０に化合物Ａを約８ｇ収納し、基板５を配
置して、反応室１を気密に封じた。排気後、反応室１内
にＨｅガスを導入し、Ｉ　ＴＯｒｒの圧力となるように
調整した。るつぼ４は抵抗加熱によりあらかじめ２７０
℃に加熱した。原料収納部１０とるつぼ４の間で敷部材
２４をモータ１３およびギヤ等から構成される駆動手段
２６を用いて往復運動させることで、化合物Ａをるつぼ
内に少量ずつ（約１０ｍｇずつ）間欠的に投入した。

投入した化合物Ａは瞬時に溶解、気化し、不活性雰囲気
中で超微粒子として成長し、液体窒素で冷却した基体５
上に回収された。

このようにして得られた超微粒子の純度を、薄層クログ
ラフィ、高速液体クロマトグラフィ等で分析した。第３
図（Ａ）に化合物Ａの超ＲＩＱ子のクロマトグラムを示
す、きれいな単一ピークが認められる。主ピークの他、
かすかに信号が認められる位置を矢印で示した。純度は
９９．５％であった０日本薬局方に記載された純度検定
試験の基準値を満たすものであった。

比較として、従来法でも化合物Ａの超微粒子を作成し、
クロマトグラフィで分析した。第３図（Ｂ）が得られた
クロマトグラムを示す、主ピークの他にいくらかの小さ
なピークが認められる。

純度は最高値で９０．５％であった。この値は純度検定
試験の基準を満足しない。

２、　　八　　Ｂ　　　　　　　　　の　　４原料収納
部１０に化合物Ｂを約２．５ｇ収納し、基板５を配置し
て、反応室１を気密に封じた０反応室１内を真空に排気
し、Ｈｅガスを導入してＩＴＯｒｒとした。るつぼ４を
４５０℃に加熱した。上述の例と同様に、化合物Ｂを敷
部材２４で少量ずつ（約５ｍｇ）原料収納部１０からる
つぼ４内へ間欠的に投入した。

投入された化合物Ｂは、瞬間的に蒸発し、不活性雰囲気
中で超微粒子に成長し、冷却した基板５に回収された。

高速液体フロマドグラフィで回収された超微粒子の純度
を測定したところ、９５．８％であった。

従来法によるものは、純度が５１．７％以下であった。

上記の例によると、従来法と較べて大幅な純度の向上が
得られたことが判る。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば原料を極めて短時間
で、蒸発、気化させることができる。

原料が高温に晒される時間が著しく短縮するので、熱的
に分解を受ける可能性が極めて低くなる。

原料が高温に晒される時間が極めて短くなるので、従来
法で用いる温度をかなり上回る温度を用いても原料が熱
的に分解される程度を従来法の程度以下に抑えることが
できる。

原料収納部からるつぼへ原料を少量ずつ搬送するので、
極めて大量の原料を１度に仕込むことができ、真空を破
ることなく大量の超微粒子を連続的に作成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例を示し、第１図
（Ａ）は断面図、第１図（Ｂ）は平面図、第２図は従来
技術による超微粒子生成装置を示す断面図である。第３図（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例および従来法
に従って作成した化合物Ａの超微粒子のクロマトグラム
である。反応室排気系不活性ガス源るつぼ基板原料収納部敷部材モータハンドルコントローラ電源出口アクチュエータ匙部材駆動手段ストッパｌす（Ａ）断面図（Ｂ）平面図本発明の実施例第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、不活性ガス雰囲気中で所定温度に加熱したるつ
ぼを準備する工程と、熱的に分解を受けやすい物質を含む原料を前記るつぼに
少量ずつ供給して蒸発させ、原料とほぼ同一組成の超微
粒子を不活性ガス雰囲気中で成長させる工程とを含む超微粒子作成方法。
（２）、真空排気可能な気密反応室と、気密反応室へ不活性ガスを供給するためのガス源と、気密反応室内に配置されたるつぼと、るつぼを加熱する手段と気密反応室内に配置された原料収納部と、原料収納部からるつぼに少量ずつ原料を搬送するための
搬送手段とを有する超微粒子作成装置。