JPH0432262B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、真空装置の炉内の観測や光学的観測
を行なう場合の気密窓に関する。

（従来の技術とその問題点） 従来より、真空装置用光導入気密窓は、紫外か
ら赤外領域まで、広い範囲にわたり、いろいろな
材料が用いられてきた。すなわち、紫外領域の光
透過窓としては溶融石英ガラス板、可視領域部に
おいては、石英ガラス、パイレツクスガラス、コ
バールガラス等、また、赤外領域については弗化
カルシウム、硫化亜鉛等が通常用いられてきた。

各種レーザの発達に伴い、光CVDや光合成が
進歩し、真空装置内で、これら反応を行なわせる
機会が非常に多くなつた。これに従い、短波長か
ら長波長帯にわたり、光学的に透明な窓材を真空
装置に接続する必要性が一層増加している中で、
真空装置内をより高度な真空に保つ必要がある。

従来は、これら光学的窓材の真空装置への気密
封着方法としては、第４図ａに示すように、金属
製リング１０３と、窓材１０１とをゴム材からな
る“Ｏ”リング１０２，１０８を介して、ネジ１
０７を締め付けて真空装置に取り付けるための真
空フランジ１０４に固定し、真空フランジ１０４
に設けられたミゾ１０５に埋設した“Ｏ”リング
等を介して、真空装置本体に取付け穴１０６を介
してボルトで固定する方法が一般的であつた。

しかし、この方法は安価であるが“Ｏ”リング
の経時的変化があるとか、シールにグリースを使
用する必要があり、気密封着を行なう上では、好
ましくない。特に真空装置に含まれる水分を予め
加熱によりベークアウトしたい場合、これを行な
えない致命的欠陥を有していた。

したがつて、昨今の高い技術水準下で行なう化
学反応に対しては、充分な真空度を得ることがで
きないことから、使用されない状況にあつた。

第４図ｂは、従来の他の実施例で、比較的信頼
性の高い気密窓の構成方法で、例えば、コバール
ガラスからなる窓材１０１′をコバール合金から
なるコバールリング１０２′にガラスを溶融して、
被封着合金の表面にこの合金の酸化物層を作り、
これを介して完全気密に封着する従来より知られ
た電子管製造技術により製作した方式である。

この方法によれば水分のベークアウトを行なう
ための加熱は可能であるが、光の透過特性が、可
視光に限定され、光反応に必要な紫外領域の光に
対しては全く無効であるという重欠点を有してい
た。

また、紫外領域の光を良く透過する石英ガラス
板を光透過窓として信頼性を損なわず使う方法と
しては、第４図ｃに示したものが知られていた。

すなわち、石英ガラスは、高融点で、なおかつ
熱膨張率が非常に小さい。従つて、この特性を
徐々に変化させた所謂中間ガラスを予め用意して
おき、第４図ｃに示すように、中間ガラス１０
２″，１０３″，１０４″，１０５″等を使い段々膨
張率を大きくし、最後にコバールガラス１０６″
にもつていき、これとコバール合金とを気密封着
するグレイテツドシール方式が知られているが、
この方法は、高度の技術を必要とし、その割合に
は機械的強度が弱い欠点を有していた 本発明では、これらの欠点をすべて解決した真
空装置用光導入気密窓を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 第３図は、本発明の基本原理を説明するもので
ある。

金属製リング（あるいはフランジ）２０３の端
部に段差部を形成し、該段差部に光導入用透過窓
２０１を嵌合して、金属製フランジ２０３と光導
入用透過窓２０１の接合部２０２に所要の温度で
は溶融しない比較的展性のある金属単体または複
合金属もしくは、金属合金層を介在させるか、金
属の薄板リング上に、この金属層を設け、窓材よ
り熱膨張率の高い金属製リング（あるいはフラン
ジ）２０３を構成し、真空中または不活性ガラス
雰囲気中において、真空フランジ２０４または金
属製リング（あるいはフランジ）２０３を高温に
加熱し、窓材を嵌合することにより、高温に耐
え、かつ、真空気密性が良く、信頼性の高い圧縮
型の光導入気密窓を構成したものである。

（実施例） 次に本発明による実施例の詳細を図面を用いて
説明する。

第１図は第３図Ａ部の拡大図で、金属製リング
（あるいはフランジ）３０３と光導入用透過窓３
０１との間に展性の高い単体金属または合金層３
０２を介在させた例で、これら金属の代表的な例
を第１表に示す。これら金属製リングとして介在
させてもよい。また、予め金属製リング（あるい
はフランジ）３０３上の所定の箇所にメツキ等の
手法により、あらかじめ用意しておいてもよい。

第２図は他の実施例で、金属薄板リング４０２
上にメツキ等の手法で、展性の有る金属層４０３
を設け、これを光導入用透過窓４０１と金属製リ
ング（あるいはフランジ）４０４との間においた
実施例である。

次に具体例をもつて説明する。

光CVD用光学窓として、水銀の185nm発光ス
ペクトラムや、エキシマレーザの内、弗化アルゴ
ン（ArF）の発光スペクトラム193nm、フツ素
（F2）の157nmの波長を透過する光学窓として、
オゾンフリーの特殊溶融石英板が知られている。

この石英板を封着するケースについて述べる
と、次の通りである。

先づ、この石英板を所要のφ100mm円板として
荒加工し、その後でその周縁部を光学研磨を行な
うと共に、寸法精度も５／100mm程度に仕上げて
おく。次に金属製リング（あるいはフランジ）
は、この場合においては、ステンレスで作り、そ
の嵌合部の寸法は窓材質の外径寸法より、直径で
約0.6mm小さく加工しておき、嵌合部に、銅メツ
キを約50ミクロン程度施し、乾燥、水素炉中で
1000℃約15分アニーリングを行なつておく。

真空中または不活性雰囲気中に、これら窓材及
びリングを治工具を用いて組立てておき、金属フ
ランジを約500℃に加熱し、これに窓材を嵌合す
る。

常温に冷却すると、圧縮状態で、窓材と金属フ
ランジが銅を介して気密封着される。

この様にしてできた封着体は10^-10atmc.c.／sec
以上の気密性が得られた。

勿論、ベーキングしても気密は損なわれない。
窓材の熱膨張は、千差万別であるので、圧縮型の
気密封着体が構成される様設計することが必要で
あることは言うまでもない。

この様にしてできた真空装置用光導入用透過窓
は高温に晒されても、接合部に介在する展性のあ
る金属は、溶融せず、充分気密性を保つことから
高温でのベークアウトも可能になつた。

従つて、従来は不可能であつた高温ベークアウ
トができ、かつ高信頼の気密封着ができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明による方法によれ
ば、気密性が高く、安価に、大量生産による真空
装置用光導入気密窓の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の要部断面図、第３
図は本発明の基本原理を説明する図、第４図は従
来の実施例図を示す。 ３０１，４０１…光導入用透過窓、３０２，４
０３…単体金属合金層、３０３，４０４…金属製
リング、４０２…金属薄板リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空装置用の炉内に光を導入する透過窓にお
   いて、金属製リング端部に段差部を設け、該段差
   部に展性の高い単体金属または複合金属層もしく
   は金属合金層をメツキまたは蒸着により介在させ
   て光導入用窓材を嵌合し、圧縮封着により気密封
   着したことを特徴とする真空装置用光導入気密
   窓。 ２ 請求項第１項記載の金属製リングの段差部に
   展性の高い単体金属または複合金属もしくは合金
   の薄板からなるリングを介在させて光導入用窓材
   を嵌合し、圧縮封着により気密封着したことを特
   徴とする真空装置用光導入気密窓。 ３ 請求項第１項記載の金属製リングの段差部に
   展性の高い単体金属または複合金属もしくは合金
   を付着させた金属薄板からなるリングを介在させ
   て光導入用窓材を嵌合し、圧縮封着により気密封
   着したこと特徴とする真空装置用光導入気密窓。