JPH04292784A - 円盤型プラズマイメージ加熱装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体材料な
どの結晶成長に使用されるイメージ炉の円盤型プラズマ
イメージ加熱装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１９は例えば特開昭６３−２２３４８
７号公報に示された従来の円盤型プラズマイメージ加熱
装置を示す断面図である。図において、１は楕円体の反
射面を内側に有する楕円体鏡、１１は楕円体鏡１の第１
の焦点位置に設置され光９を発光するハロゲンやキセノ
ンランプ等の光源、１２はこの光源１１に電力を供給す
るためワイヤ１３経由接続された電源、８は楕円体鏡１
の第２焦点に置かれた試料である。

【０００３】次に動作について説明する。楕円体鏡１で
光源の光が試料に集光して加熱し棒状の試料が溶解する
。この溶解した部分は試料が軸方向に移動するに連れて
移動していくと溶解部の溶液の中に原料が溶け出して結
晶が成長する。この溶液の組成と原料の組成は必ず平衡
状態になるので結晶の組成は均質に維持される。従って
、ドーパントの濃度を均一にした単結晶の製造には最も
適した方法として注目されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の円盤型プラズマ
イメージ加熱装置は以上のように構成されていたので単
結晶の製造装置として現在も盛んに用いられている。と
ころが、光源にハロゲンランプやキセノンランプ等の電
極を持つランプを使うと光の波長が選択できないので試
料の表面でのみ吸収されてしまう。この状態では浮遊溶
融部と原料との界面は上に凸の形状となり溶液が下に流
れ出してしまう。従って、単結晶の直径を大きくできず
１ｃｍ程度の小開口径の結晶しか製造できなかった。

【０００５】一方、試料の直径を大きくする方法として
坩堝を用いた結晶引き上げ法が用いられているが、坩堝
の汚染が発生しどうしても純粋な結晶を製造することが
できなかった。このことは特に大口径の光学結晶などの
製造する場合において問題となっており、従来は坩堝を
用いていたが、坩堝から混入する不純物の問題や結晶品
質の不均一の問題等があってまだ完全な光学結晶は量産
されていない。レーザロッド等の用途において結晶の完
全化は非常に重要な課題であるが坩堝法に代わって大開
口径の結晶を製造する方法が無かった。浮遊溶融帯法を
利用するイメージ加熱装置が期待されているが結晶の材
料を表面から加熱してしまうので保持できず大開口径の
結晶は製造できていない。そこで新しい製造装置が望ま
れていた。

【０００６】また、ランプの寿命がハロゲンの場合、約
４０時間程度（宇宙用の場合。地上用では２００時間く
らい）と非常に短いため予備のハロゲンランプを多く必
要とし、光学結晶の量産においては致命的な問題であっ
た。

【０００７】さらに、ハロゲンやキセノンランプの場合
には直接に光でガラスを融解することが出来ず、白金の
金網の中にガラスを入れてイメージ加熱を行っていたの
でガラスを溶解したときに白金が侵入し品質を劣化させ
る原因となっていた。このことは例えば赤外線ファイバ
等の材料の処理において大きな障害となっていた。すな
わち、遠赤外線ファイバの損失を増大させる一つの要因
は坩堝や材料の中に混在する重イオン等の不純物である
。これは坩堝を用いる限り除く事はできない。

【０００８】さらに、ハロゲンランプの光源の発光領域
が５ｍｍ程度と小さいので試料の表面で小さな像を結ぶ
。このため温度勾配がきつくなって試料にクラックが入
るため試料の加熱領域を広くしたり狭くしたり調節する
必要がある。この調節は楕円体鏡の一部を移動して焦点
をぼかして調節したりアフターヒーターを取り付けてこ
の問題に対応していた。しかし、これらの機構を取り付
けることは非常に炉の操作性を悪くし、装置の構成を複
雑にし性能を損なう原因となっており大きな問題となっ
ていた。

【０００９】また、さらに従来の光源が狭い範囲を加熱
するものであるため試料の円周方向に均一な加熱ができ
ずこのため、試料を１００ｒｐｍもの高速で回転し温度
を均一にする方法を用いている。ところがこのような高
速回転を試料に与えると結晶の均一な成長を阻害し、微
小重力実験においてはさらに人工重力を作り出すから気
泡が結晶の内側に遠心力の作用で入り込んでしまい絶対
に外へでてこないという重大な問題が生ずる。現在のと
ころまだこの問題は世界的に解決されておらずシャトル
の宇宙実験などにおけるイメージ炉は試料を高速回転し
て均一加熱する方式をとっており微小重力の効果が十分
に発揮できない事が心配される。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、光源を任意形状の円盤型プ
ラズマランプとしてこれを回転することで試料に対する
光の入射分布を調節し、また試料の全周にわたり光を入
射させ、試料の表面の温度勾配をハロゲンランプと同様
の急峻なものにしたり逆に広い分布の光束にして温度分
布を緩くする事が出来る。また、寿命が長く、加熱の波
長を選択して吸収帯域の波長でガラスをも融解でき、光
学結晶の大口径化を可能とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる円盤型
プラズマイメージ加熱装置は光源に石英や透光性セラミ
ックス等の透光性容器内に元素を封入し、この元素をマ
イクロ波（２．４ＧＨＺ近辺の電子レンジ周波数帯）で
加熱しプラズマを容器内に作りその発光を利用する円盤
型プラズマランプを用いる。この円盤型プラズマランプ
を楕円体鏡と電波遮蔽板とで形成されるお椀状の空胴共
振器に収納し、円盤型プラズマランプの発光を試料に集
光する楕円体鏡を備えて、試料を楕円体鏡の一つの焦点
位置で短軸方向に設置しておき、この試料の一部を加熱
溶解しながら試料を短軸方向に移動して結晶を成長させ
る。

【００１２】また別の発明に係わる円盤型プラズマイメ
ージ加熱装置は上記の円盤型プラズマランプのコップ状
の円筒型空胴共振器に収納し、円盤型プラズマランプの
発光を試料に集光する楕円体鏡を備えて、試料を楕円体
鏡の一つの焦点位置で短軸方向に設置しておき、この試
料の一部を加熱溶解しながら試料を短軸方向に移動して
結晶を成長させる。

【００１３】また、別の発明に係わる円盤型プラズマイ
メージ加熱装置は光源に石英や透光性セラミックス等の
透光性容器内に元素を封入し、この元素をマイクロ波（
２．４ＧＨＺ近辺の電子レンジ周波数帯）で加熱しプラ
ズマを容器内に作りその発光を利用する円盤型プラズマ
ランプを用いる。この円盤型プラズマランプを楕円体鏡
と電波遮蔽板とで形成されるお椀状の空胴共振器に収納
し、円盤型プラズマランプの発光を試料に集光する楕円
体鏡を備えて、試料を楕円体鏡の焦点を含む長軸上に設
置しておき、この試料の一部を加熱溶解しながら試料を
長軸方向に移動して結晶を成長させる。

【００１４】また別の発明に係わる円盤型プラズマイメ
ージ加熱装置は上記の円盤型プラズマランプのコップ状
の円筒型空胴共振器に収納し、円盤型プラズマランプの
発光を試料に集光する楕円体鏡を備えて、試料を楕円体
鏡の一つの焦点位置で長軸方向に設置しておき、この試
料の一部を加熱溶解しながら試料を長軸方向に移動して
結晶を成長させる。

【００１５】またさらに別の発明に係わる円盤型プラズ
マイメージ加熱装置は上記の円盤型プラズマランプを楕
円体鏡と電波遮蔽板とで形成されるお椀状の空胴共振器
に収納し、円盤型プラズマランプの発光を試料に集光す
る楕円体鏡と、試料を回転するモータと、試料を移動さ
せる移動装置と、を加熱溶解しながら試料を短軸方向に
移動して結晶を成長させるものであるが、試料の温度を
放射温度計で計測して温度制御にその情報を利用する。 また、試料を炉心管に入れて試料の周りの雰囲気を制御
する。

【００１６】また、さらに別の発明は上記の場合におい
て試料を楕円体鏡の焦点位置を含む長軸の上に設置して
おき、この試料の一部を加熱溶解しながら試料を長軸方
向に移動して結晶を成長させるものである。

【００１７】またさらに別の発明に係わる円盤型プラズ
マイメージ加熱装置は上記の円盤型プラズマランプのコ
ップ状の円筒型空胴共振器に収納し、円盤型プラズマラ
ンプの発光を試料に集光する楕円体鏡を備えて、試料を
楕円体鏡の一つの焦点位置で短軸方向に設置しておき、
この試料の一部を加熱溶解しながら試料を短軸方向に移
動して結晶を成長させるものであるが、試料の温度を放
射温度計で計測して温度制御にその情報を利用する。ま
た、試料を炉心管に入れて試料の周りの雰囲気を制御す
る。

【００１８】また、さらに別の発明は上記の場合におい
て試料を楕円体鏡の焦点位置を含む長軸の上に設置して
おき、この試料の一部を加熱溶解しながら試料を長軸方
向に移動して結晶を成長させるものである。

【００１９】

【作用】この発明における円盤型プラズマランプは光源
の形状が円盤型であるため第２焦点における光の分布を
円盤型に出来るから、試料の全周にわたって均一な加熱
が行えるから高速な回転は不要となる。また、ランプを
９０度回転すれば広い範囲を加熱する事ができる。また
、ランプの発光波長を紫外から赤外まで設定できるので
ガラスの吸収帯域でイメージ加熱が可能となる。

【００２０】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例による
円盤型プラズマイメージ加熱装置を図について説明する
。図１はこの発明の一実施例による円盤型プラズマイメ
ージ加熱装置の構成を示す断面図で１は楕円体鏡、２は
ガラスや透光性セラミックで出来た中空の楕円体である
円盤型容器の内部にカリュウム等の元素を封じ込みマイ
クロ波加熱でプラズマ発光を行い光９を放出する円盤型
プラズマランプ、３は熱伝導性の高いセラミックを棒状
に加工して作った支持具、４は円盤状の周縁を楕円体鏡
１の内側に接して取り付けられた電波遮蔽板、５は楕円
体鏡１の端部と電波遮蔽板４で形成されたお椀状の空胴
共振器、６は楕円体鏡１の端部に開けられた穴に取り付
けられる導波管、７は導波管６の他端に取り付けられる
高周波発信器、８は楕円体鏡１の第２焦点において短軸
方向に設置した棒状の試料、１４は導波管６と楕円体鏡
１の接点に開けられた窓である。１５は支持具３を固着
して楕円体鏡１の端部で回転する回転具であり、電波透
過性の材料で構成される。この回転具は試料８における
集光分布を円盤型プラズマランプ２の回転によって変化
させ、最適な分布を得るものである。

【００２１】また図２は円盤型プラズマランプ２の付近
の構成を説明する図である。図において、空胴共振器５
に高周波発信器７から２ＧＨｚ等の高周波数で１ＫＷか
ら５ＫＷのマイクロ波電力が導波管６および回転具１５
経由印加される。空胴共振器５に収納された円盤型プラ
ズマランプ２はプラズマ発光を生じて３ＫＷ程度の強力
な光を発する。この光は楕円体鏡１の内面で反射し第２
焦点の試料８へ集光される。ここで試料８が高熱となっ
て溶融される。試料８をゆっくりと回転しながら引き上
げて行くと結晶が成長する。この場合の試料８の側面上
の温度分布は図３のように全周に光が回って均一な加熱
が可能となる。従って従来のように高速で回転する必要
はなく低速で回転して固体と液体の固溶層境界面を作り
、固溶層境界面にきれいな層流を作れる程度の低速回転
で結晶成長を行う事ができる。

【００２２】図４は円盤型プラズマランプ２を用いて試
料８（ここではアルミニュウム）の加熱実験を単楕円円
盤型プラズマイメージ加熱装置を用いて行なった結果を
示すもので、横軸に時間を縦軸に温度を示す。実験に用
いた円盤型プラズマランプ２は近赤外の０．７６ミクロ
ンの波長で発光するものである。この図からわかるよう
にアルミニュウムの試料８が２分間程度で６６０度に達
して融解している。この時の円盤型プラズマランプ２入
力電力は約３００Ｗである。

【００２３】また、図５は解析でタングステン試料８の
場合の最高到達温度を求めたものである。この場合はラ
ンプの形状寸法を１０、２０、３０ｍｍの３種類につい
て計算している。このように、現在市販しているキセノ
ンランプを用いた炉に比較して優れた加熱性能を発揮す
るものである。これは円盤型プラズマランプ２の発光ス
ペクトラムは試料８の吸光率の最も高い波長、例えば近
赤外領域に集中させる事ができるのでキセノンランプ等
に比較して非常に高い加熱効率を得ることが出来るため
である。

【００２４】また、図６は円盤型プラズマランプ２の発
光スペクトラムを実測した結果を示す図で、この場合の
円盤型プラズマランプ２は０．７６ミクロンを発光する
ようにカリュウムを封入しているのでこの近辺に鋭い発
光がみられる。この様な波長選択性を利用すると試料８
の内部にまで光が入射するので内部から発熱が起こり試
料８の溶解部分と固体部分の固溶層境界面が平面や凹面
になり融液の漏れ出しを防止できる。従って、従来の方
法よりも大きな直径の試料８を浮遊帯域法で処理できる
事になる。

【００２５】また、図７は試料８の溶融部１６と固体と
の固溶層境界面１７の形状を示す図でこの場合はハロゲ
ンランプやキセノンランプによる照射の場合を示してい
る。光は試料８の表面にのみ入射して表面を加熱し次第
に内部に拡散して広がる。ほぼ試料８の半径に近い程度
の厚みまで溶融して、図に示すように固溶層境界面１７
は山形になり溶融部１６は下に垂れ落ち易い形状となる
。

【００２６】また、図８は同じく試料８の溶融部１６と
固体との固溶層境界面１７の形状を示す図で、この場合
は円盤型プラズマランプ２による照射の場合を示してい
る。光は試料８の内部に浸透するから内部に拡散して広
がる。試料８内部の温度勾配はほとんど無くなるから図
に示すように固溶層境界面１７は水平かあるいはお椀状
になり溶融部１６は下に垂れ落ち難い形状となる。従っ
て、試料８の直径が増大しても溶融部１６が垂れ落ちる
事はなく浮遊帯域法で大結晶の成長が可能となる。

【００２７】実施例２．次に、別の発明の一実施例を図
９に示す。また、円盤型プラズマランプ２の周辺の構造
を図１０に示す。図において１０は楕円体鏡１の第１焦
点側にコップ状の電波遮蔽器の開放側周縁部を接触させ
て空胴共振器５を形成し、この内部に円盤型プラズマラ
ンプ２を置き、発光させる。この場合は、楕円体鏡１の
形状に関係なくランプの最適発光条件を維持できる。

【００２８】実施例３．さらに別の発明の一実施例を図
１１に示す。図において１は楕円体鏡、２はガラスや透
光性セラミックで出来た中空の楕円体である円盤型容器
の内部にカリュウム等の元素を封じ込みマイクロ波加熱
でプラズマ発光を行い光９を放出する円盤型プラズマラ
ンプ、３は熱伝導性の高いセラミックを棒状に加工して
作った支持具、４は円盤状の周縁を楕円体鏡１の内側に
接して取り付けられた電波遮蔽板、５は楕円体鏡１の端
部と電波遮蔽板４で形成されたマイクロ波の空胴共振器
、６は楕円体鏡１の端部に開けられた穴に取り付けられ
る導波管、７は導波管６の他端に取り付けられる高周波
発信器、８は楕円体鏡１の第２焦点において長軸上にに
設置した棒状の試料、１４は導波管６と楕円体鏡１の接
点に開けられた窓である。１５は支持具３を固着して楕
円体鏡１の端部で回転する回転具であり、電波透過性の
材料で構成される。この回転具１５は試料８における集
光分布を円盤型プラズマランプ２の回転によって変化さ
せ、最適な分布を得るものである。

【００２９】実施例４．次に、別の発明の一実施例を図
１２に示す。また、試料８に集光する光の分布状況を図
１３に示す。図において１０は楕円体鏡１の第１焦点側
にコップ状の電波遮蔽器の開放側周縁部を接触させて空
胴共振器５を形成し、この内部に円盤型プラズマランプ
２を置き、発光させる。この場合は、楕円体鏡１の形状
に関係なくランプの最適発光条件を維持できる。図１３
のように光は試料８の溶融部１６にすべて集光しその周
囲に均一に照射される。従って、非常に集光効率が向上
するので、効率の良い加熱ができる。

【００３０】実施例５．さらに別の発明の一実施例を図
１４に示す。図において１は楕円体鏡、２はガラスや透
光性セラミックで出来た中空の楕円体である円盤型容器
の内部にカリュウム等の元素を封じ込みマイクロ波加熱
でプラズマ発光を行い光９を放出する円盤型プラズマラ
ンプ、３は熱伝導性の高いセラミックを棒状に加工して
作った支持具、４は円盤状の周縁を楕円体鏡１の内側に
接して取り付けられた電波遮蔽板、５は楕円体鏡１の端
部と電波遮蔽板４で形成されたマイクロ波の空胴共振器
、６は楕円体鏡１の端部に開けられた穴に取り付けられ
る導波管、８は楕円体鏡１の第２焦点において短軸上に
に設置した棒状の試料、１８は試料８を収納する円筒上
の石英管で作られる炉心管、１９は炉心管１８の上下に
取付けられた試料回転用のモータ、２０は試料８を移動
する移動装置、２１は試料８の温度を温度観測窓２２を
通して計測する放射温度計であり、楕円体鏡１にあけら
れた穴から試料８を観測する。２３は放射温度計２１と
加熱電源に接続された制御計算機、２５は加熱電源２４
から電源を供給されて高周波を発信するマグネトロン、
２６はガスを貯蔵するガスボンベ、２７はバルブ、２８
は流量調整器、２９は真空ポンプである。２６から２９
の要素で雰囲気制御装置３２が構成される。

【００３１】この様に構成されているから、試料８を加
熱しながら、雰囲気を流量調整器２８や真空ポンプ２９
などで調整しモータ１９で回転をあたえながら移動し結
晶の製造を行う。また、放射温度計２１で試料８の温度
を温度観測窓２２経由、０．９ミクロン付近の波長で計
測し温度を把握し一方加熱電源を制御計算機２３で制御
してマグネトロン２５の発信を制御し試料８の温度を希
望の値に制御する。この際に温度計測の誤差要因となる
試料８の表面の放射率の変化は簡単な放射率モニタを用
いれば相対値の補正が可能となる。

【００３２】実施例６．次に、別の発明の一実施例を図
１５に示す。図において１０は楕円体鏡１の第１焦点側
にコップ状の電波遮蔽器１０の開放側周縁部を接触させ
て空胴共振器５を形成し、この内部に円盤型プラズマラ
ンプ２を置き、発光させる。この場合は、楕円体鏡１の
形状に関係なくランプの最適発光条件を維持できる。

【００３３】実施例７．さらに別の発明の一実施例を図
１６に示す。図において１は楕円体鏡、２はガラスや透
光性セラミックで出来た中空の楕円体である円盤型容器
の内部にカリュウム等の元素を封じ込みマイクロ波加熱
でプラズマ発光を行い光９を放出する円盤型プラズマラ
ンプ、３は熱伝導性の高いセラミックを棒状に加工して
作った支持具、４は円盤状の周縁を楕円体鏡１の内側に
接して取り付けられた電波遮蔽板、５は楕円体鏡１の端
部と電波遮蔽板４で形成されたマイクロ波の空胴共振器
、６は楕円体鏡１の端部に開けられた穴に取り付けられ
る導波管、８は楕円体鏡１の第２焦点において長軸上に
に設置した棒状の試料、１４は導波管６と楕円体鏡１の
接点に開けられた窓である。１８は試料８を収納する円
筒上の石英管で作られる炉心管、１９は炉心管１８の端
部に取付けられた試料８回転用のモータ、２０は試料８
を移動する移動装置、２１は試料８の温度を温度観測窓
２２を通して計測する放射温度計であり、楕円体鏡１に
あけられた穴から試料８を観測する。２３は放射温度計
２１と加熱電源に接続された制御計算機、２５は加熱電
源２４から電源を供給されて高周波を発信するマグネト
ロン、２６はガスを貯蔵するガスボンベ、２７はバルブ
、２８は流量調整器、２６から２９の要素で雰囲気制御
装置３２が構成される。

【００３４】この様に構成されているから、試料８を加
熱しながら、雰囲気を流量調整器２８などで調整しモー
タ１９で回転をあたえながら移動し結晶の製造を行う。 また、放射温度計２１で試料８の温度を０．９ミクロン
付近の波長で計測し温度を把握し一方加熱電源を制御計
算機２３で制御してマグネトロン２５の発信を制御し試
料８の温度を希望の値に制御する。この際に温度計測の
誤差要因となる試料８の表面の放射率の変化は簡単な放
射率モニタを用いれば相対値の補正が可能となる。

【００３５】実施例８．次に、別の発明の一実施例を図
１７に示す。図において１０は楕円体鏡１の第１焦点側
にコップ状の電波遮蔽器の開放側周縁部を接触させて空
胴共振器５を形成し、この内部に円盤型プラズマランプ
２を置き、発光させる。この場合は、楕円体鏡１の形状
に関係なくランプの最適発光条件を維持できる。光は試
料８の溶融部１６にすべて集光しその周囲に均一に照射
される。従って、非常に集光効率が向上するので、効率
の良い加熱ができる。

【００３６】図１８は図１７の構成を実際の円盤型プラ
ズマイメージ加熱装置に構成した場合の外観図で、図に
おいて３１は試料８の溶融状態を目視で確認するための
スクリーン、３２は試料８を交換するための試料操作用
扉で気密構造となる、３２は雰囲気制御装置である。こ
の様に構成されるから例えばスペースシャトル等の宇宙
における微小重力実験にも供する事ができる。

【００３７】

【発明の効果】この発明は以上のように構成されている
から発光スペクトラムを紫外領域から赤外領域まで選択
できるので広範囲な試料８を加熱することが出来る。特
にガラスの吸収帯域の波長でイメージ加熱で融解できる
のでファイバケーブルの効率を飛躍的に向上させる純粋
な赤外ガラスの宇宙製造および地上製造に極めて有効で
ある。また、ＹＩＧ等のレーザ用結晶の製造において２
センチ以上の大口径の結晶を浮遊溶融帯移動法で製造で
きるので従来の結晶の性能を飛躍的に高める事ができる
。すなわち、結晶の不純物が完全にコントロールされ結
晶の欠陥の無い大開口径のものができればレーザの高出
力化が可能となる。以上のように材料の製造の手段とし
て画期的な装置となり地上や宇宙において新材料の製造
に資する事ができる。

【００３８】また、以上のように、円盤型プラズマラン
プ２の発光形状が円盤型であるため円盤型プラズマラン
プ２の向きを回転させて試料８の温度勾配を急峻にした
り緩くしたり調節できるので、結晶成長に適した加熱領
域を選択することが出来る。従って、結晶にクラックの
無い高品質なものを得る事ができる。

【００３９】さらに、試料８を均一に加熱できるので回
転をあまり必要とせず低速回転で結晶成長が可能なため
溶液を温度に攪拌する必要がないので結晶成長に良い効
果を与える。特に微小重力における結晶の泡の除去が可
能となる。すなわち泡を熱勾配による対流で外側に移動
する事ができる。

【００４０】さらに、無電極放電を利用するためランプ
の寿命が極めて長く１００００時間以上可能なため従来
の１００倍の長寿命の炉を提供できる事ができる。さら
に、ランプが小型軽量であり楕円体鏡も小型にできるの
で装置全体がコンパクトに構成できるので、宇宙におい
ては極めて重要な利点となる。

【００４１】また、この発明に関わる別の発明において
は、空胴共振器をコップ状にしているため楕円体鏡の形
状や大きさに影響されず、同一の円盤型プラズマランプ
を様々な形状の楕円体鏡に対応させる事が出来る。また
、試料８に合わせて円盤型プラズマランプの形状や発光
スペクトラムを変えるための交換を容易に行うことがで
き材料の処理に非常に有効な手段となる。

【００４２】さらに、別の発明においては上記の効果に
加えて試料８を楕円体鏡の長軸上で移動するから高の集
光効率が良くまた、光の分布が極めて均一になるので、
結晶の欠陥を防止するのに役立つ。

【００４３】また、この発明に関わる別の発明において
は、上記の効果に加えて空胴共振器をコップ状にしてい
るため楕円体鏡の形状や大きさに影響されず、同一の円
盤型プラズマランプを様々な形状の楕円体鏡に対応させ
る事が出来る。また、試料８に合わせて円盤型プラズマ
ランプの形状や発光スペクトラムを変えるための交換を
容易に行うことができ材料の処理に非常に有効な手段と
なる。

【００４４】さらに、別の発明においては上記効果に加
えて試料８の温度を炉心管を経由して計測でき、試料８
の温度を把握できる。温度の変動を抑える事は結晶の欠
陥を防止する効果があるので品質の良い製造に効果があ
る。

【００４５】また、この発明に関わる別の発明において
は、上記の効果に加えて空胴共振器をコップ状にしてい
るため楕円体鏡の形状や大きさに影響されず、同一の円
盤型プラズマランプを様々な形状の楕円体鏡に対応させ
る事が出来る。

【００４６】さらに、別の発明においては上記の効果に
加えて試料８の温度を均一にできるからさらに温度の変
動を抑える事は結晶の欠陥を防止する効果があるので品
質の良い製造に効果がある。

【００４７】また、この発明に関わる別の発明において
は、上記の効果に加えて空胴共振器をコップ状にしてい
るため楕円体鏡の形状や大きさに影響されず、同一の円
盤型プラズマランプを様々な形状の楕円体鏡に対応させ
る事が出来る。

【００４８】なお、以上の説明においては円盤型プラズ
マランプの形状を円盤型に絞って説明したがこの形状は
球や円柱、卵型、楕円体、立方体、三角錐等の任意の形
状に設定できそれぞれの効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】円盤型プラズマランプの構成を説明する図であ
る。

【図３】試料の表面の光量分布の解析結果である。

【図４】加熱実験のデータである。

【図５】最高到達温度の解析結果である。

【図６】円盤型プラズマランプの発光スペクトラムを示
す図である。

【図７】従来の浮遊溶融帯移動法の固溶層境界面の形状
を示す図である。

【図８】この発明の浮遊溶融帯移動法の固溶層境界面の
形状を示す図である。

【図９】別の発明の一実施例を示す断面図である。

【図１０】別の発明の円盤型プラズマランプの構成を説
明する図である。

【図１１】さらに別の発明の一実施例の構成図ブロック
図である。

【図１２】さらに別の発明の一実施例の構成図ブロック
図である。

【図１３】試料を長軸上に置いた場合の光の分布状況を
示す図である。

【図１４】さらに別の発明の一実施例の構成図ブロック
図である。

【図１５】さらに別の発明の一実施例の構成図ブロック
図である。

【図１６】さらに別の発明の一実施例の構成図ブロック
図である。

【図１７】さらに別の発明の一実施例の構成図ブロック
図である。

【図１８】別の発明の一実施例の構成外観図である。

【図１９】従来の円盤型プラズマイメージ加熱装置の構
成図ブロック図である。

【符号の説明】

１　　楕円体鏡 ２　　円盤型プラズマランプ ３　　支持具 ４　　電波遮蔽板 ５　　空胴共振器 ６　　導波管 ７　　高周波発信器 ８　　試料 ９　　光 １０　　コップ状電波遮蔽板 １１　　キセノンランプ １２　　電源 １３　　ワイヤ １４　　窓 １５　　回転具 １６　　溶融部 １７　　固溶層境界面 １８　　炉心管 １９　　モータ ２０　　移動装置 ２１　　放射温度計 ２２　　温度観測窓 ２３　　制御計算機 ２４　　加熱電源 ２５　　マグネトロン ２６　　ガスボンベ ２７　　バルブ ２８　　流量調整器 ２９　　真空ポンプ ３０　　スクリーン ３１　　試料操作用扉 ３２　　雰囲気制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　楕円体の反射面を内側に有し、その第
   ２焦点側端部において長軸を中心として設けられた１個
   の試料挿入穴を有する楕円体鏡と、この楕円体鏡の第１
   焦点に置かれた円盤型プラズマランプと、上記プラズマ
   ランプを収納し、楕円体鏡の第１焦点側端部において、
   その内面に取り付けられた電波遮蔽板で形成されたお椀
   状の空胴共振器と、上記空胴共振器にマイクロ波電力を
   注入する高周波発信器とを備えたことを特徴とする円盤
   型プラズマイメージ加熱装置。
2. 【請求項２】　　楕円体の反射面を内側に有し、その第
   ２焦点側端部において長軸を中心として設けられた１個
   の試料挿入穴を有する楕円体鏡と、この楕円体鏡の第１
   焦点に置かれた円盤型プラズマランプと、上記プラズマ
   ランプを収納し、楕円体鏡の第１焦点側端部において、
   その内面に取り付けられたコップ状の電波遮蔽器で形成
   された空胴共振器と、上記空胴共振器にマイクロ波電力
   を注入する高周波発信器とを備えたことを特徴とする円
   盤型プラズマイメージ加熱装置。
3. 【請求項３】　　長軸方向に試料挿入穴に挿入された試
   料の端部で試料を把持し回転する回転装置と、この試料
   を長軸方向に移動する移動装置と、試料を収納する炉心
   管と、この炉心管に接続された雰囲気制御装置と、試料
   に対向しておかれた放射温度計、この放射温度計と加熱
   電源とが接続される制御装置とを備えたことを特徴とす
   る請求項第１項又は第２項記載の円盤型プラズマイメー
   ジ加熱装置。
4. 【請求項４】　　楕円体の反射面を内側に有する楕円体
   鏡と、この楕円体鏡の第１焦点に置かれた円盤型プラズ
   マランプと、上記プラズマランプを収納し、楕円体鏡の
   第１焦点側端部において、その内面に取り付けられた電
   波遮蔽板で形成されたお椀状の空胴共振器と、上記空胴
   共振器にマイクロ波電力を注入する高周波発信器とを備
   え、上記楕円体鏡の第２焦点側端部において第２焦点を
   通る長軸の垂線を中心としてあけられた２個の試料挿入
   穴を有する円盤型プラズマイメージ加熱装置において、
   短軸方向に試料挿入穴に挿入された試料の端部で試料を
   把持し回転する回転装置と、この試料を短軸方向に移動
   する移動装置と、試料を収納する炉心管と、この炉心管
   に接続された雰囲気制御装置と、試料に対向しておかれ
   た放射温度計、この放射温度計と加熱電源とが接続され
   る制御装置とを備えたことを特徴とする円盤型プラズマ
   イメージ加熱装置。
5. 【請求項５】　　楕円体の反射面を内側に有する楕円体
   鏡と、この楕円体鏡の第１焦点に置かれた円盤型プラズ
   マランプと、上記プラズマランプを収納し、楕円体鏡の
   第１焦点側端部において、その内面に取り付けられたコ
   ップ状の電波遮蔽器で形成された空胴共振器と、上記空
   胴共振器にマイクロ波電力を注入する高周波発信器とを
   備え、上記楕円体鏡の第２焦点側端部において第２焦点
   を通る長軸の垂線を中心としてあけられた２個の試料挿
   入穴を有する円盤型プラズマイメージ加熱装置において
   、短軸方向に試料挿入穴に挿入された試料の端部で試料
   を把持し回転する回転装置と、この試料を短軸方向に移
   動する移動装置と、試料を収納する炉心管と、この炉心
   管に接続された雰囲気制御装置と、試料に対向しておか
   れた放射温度計、この放射温度計と加熱電源とが接続さ
   れる制御装置とを備えたことを特徴とする円盤型プラズ
   マイメージ加熱装置。