JPH06458Y2 - 熱プラズマトーチ用測温装置 - Google Patents
熱プラズマトーチ用測温装置Info
- Publication number
- JPH06458Y2 JPH06458Y2 JP10815989U JP10815989U JPH06458Y2 JP H06458 Y2 JPH06458 Y2 JP H06458Y2 JP 10815989 U JP10815989 U JP 10815989U JP 10815989 U JP10815989 U JP 10815989U JP H06458 Y2 JPH06458 Y2 JP H06458Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- thermal plasma
- measuring device
- temperature measuring
- plasma torch
- Prior art date
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、可動する基体面に合成ダイヤモンドのよう
な結晶膜を気相析出させる熱プラズマトーチにおいて、
基体温度を測定するための装置に関する。
な結晶膜を気相析出させる熱プラズマトーチにおいて、
基体温度を測定するための装置に関する。
気相法によって人工的に合成されるダイヤモンド膜は、
その優れた特性を利用して精密加工分野をはじめエレク
トロニクス、光学、医療といった広汎な分野での応用が
図られている。
その優れた特性を利用して精密加工分野をはじめエレク
トロニクス、光学、医療といった広汎な分野での応用が
図られている。
これまで気相法によるダイヤモンドの合成方法として
は、高周波熱プラズマ法、直流プラズマ法、マイクロ波
プラズマ法、アークプラズマ法、プラズマジェット法な
どが知られているが、これらの方法はいずれも区画され
た熱プラズマトーチ内で基体ホルダー上に載置された基
体面に炭素原子や炭素ラジカルを含むプラズマを噴射し
て結晶膜を成させる機構が採られている。
は、高周波熱プラズマ法、直流プラズマ法、マイクロ波
プラズマ法、アークプラズマ法、プラズマジェット法な
どが知られているが、これらの方法はいずれも区画され
た熱プラズマトーチ内で基体ホルダー上に載置された基
体面に炭素原子や炭素ラジカルを含むプラズマを噴射し
て結晶膜を成させる機構が採られている。
この種の気相析出においては、気体の温度が析出する膜
の性状に著しい影響を与えることから、気体の温度測定
は反応機構の解明、膜組織の調整あるいは析出速度の制
御などに対して極めて有効となる。しかしながら、熱プ
ラズマは数千度の高温と強力な発光を伴うため、通常の
熱電対や光高温計によっては測温が不可能であった。
の性状に著しい影響を与えることから、気体の温度測定
は反応機構の解明、膜組織の調整あるいは析出速度の制
御などに対して極めて有効となる。しかしながら、熱プ
ラズマは数千度の高温と強力な発光を伴うため、通常の
熱電対や光高温計によっては測温が不可能であった。
このような実情に鑑み、反応中に基体の温度を容易に測
定するこができる装置として、基体を載置するホルダー
を、中心貫通孔に検温光センサーを挿着した水冷ジャケ
ットにより構成した熱プラズマトーチ用測温ホルダーが
本出願人によって開発提供されている。（実願昭63−12
5377号）。
定するこができる装置として、基体を載置するホルダー
を、中心貫通孔に検温光センサーを挿着した水冷ジャケ
ットにより構成した熱プラズマトーチ用測温ホルダーが
本出願人によって開発提供されている。（実願昭63−12
5377号）。
気相析出において、結晶膜の生成面積を拡大させ、かつ
均一な成膜を得るためには、基体温度を最適範囲（700
〜1000℃）に保持するとともに、基体を可動させてプラ
ズマが当たる面を連続的に移動する手段を構じることが
有効である。ところが、前記した実願昭63−125377号の
測温ホルダーでは構造的に基体可動部分の温度検出をお
こなうことができない。
均一な成膜を得るためには、基体温度を最適範囲（700
〜1000℃）に保持するとともに、基体を可動させてプラ
ズマが当たる面を連続的に移動する手段を構じることが
有効である。ところが、前記した実願昭63−125377号の
測温ホルダーでは構造的に基体可動部分の温度検出をお
こなうことができない。
この考案の目的は、連続的に水平回転または水平回転と
水平移動を繰り返す基体の温度を精度よく測定すること
ができる機構の熱プラズマトーチ用測温装置を提供する
ところにある。
水平移動を繰り返す基体の温度を精度よく測定すること
ができる機構の熱プラズマトーチ用測温装置を提供する
ところにある。
上記の目的を達成するためのこの考案による熱プラズマ
トーチ用測温装置は、水平に回転または／および移動す
る可動基体ホルダーの同心円面に複数個の貫通穴もしく
はスリットを穿設し、前記貫通穴もしくはスリットが通
過する下面に水冷ジャケットに挿着した検温センサーを
近接固定してなることを構成上の特徴としている。
トーチ用測温装置は、水平に回転または／および移動す
る可動基体ホルダーの同心円面に複数個の貫通穴もしく
はスリットを穿設し、前記貫通穴もしくはスリットが通
過する下面に水冷ジャケットに挿着した検温センサーを
近接固定してなることを構成上の特徴としている。
この考案を構成する検温センサーとしては、水冷ジャケ
ットの先端部に検出波長域（例えば、0.4〜1.2μm）に
おいて光透過率が高く、かつ高温で劣化（失透）しない
アルミナ単結晶や石英単結晶などのセラミックス系光セ
ンサーを装着した構造のものが好適に使用されている。
ットの先端部に検出波長域（例えば、0.4〜1.2μm）に
おいて光透過率が高く、かつ高温で劣化（失透）しない
アルミナ単結晶や石英単結晶などのセラミックス系光セ
ンサーを装着した構造のものが好適に使用されている。
上記構成の熱プラズマトーチ用測温装置によれば、水平
に回転または／および移動する可動基体ホルダーの設け
られた貫通穴もしくはスリットを介して放射される光
を、下面に設置した検温センサーが検知して基体温度の
信号として系外の計測器に伝達する。
に回転または／および移動する可動基体ホルダーの設け
られた貫通穴もしくはスリットを介して放射される光
を、下面に設置した検温センサーが検知して基体温度の
信号として系外の計測器に伝達する。
検温機構としては、基体の回転数に同期させて貫通穴ま
たはスリットが検温センサー位置と重なった時点で測温
する方法、あるいは前記の同期をさせずに常に温度をモ
ニターして一定値以上の測温時に検知して基体温度を算
定する方法を採ることができるが、いずれの場合も精度
のよい基端温度を測定することが可能となる。
たはスリットが検温センサー位置と重なった時点で測温
する方法、あるいは前記の同期をさせずに常に温度をモ
ニターして一定値以上の測温時に検知して基体温度を算
定する方法を採ることができるが、いずれの場合も精度
のよい基端温度を測定することが可能となる。
以下、この考案を図示の実施例に基づいて説明する。
実施例１ 第１図は、この考案の１態様を高周波プラズマに適用し
た例を示した断面図で、１は反応ガス供給器２とバルブ
３（炭化水素ガス用）、４（水素ガス用）および５（ア
ルゴンガス用）を介して管結するノズル筒、６は周辺部
に高周波電源７を連結するワークコイル８を装備したプ
ラズマ発生室、９はプラズマ発生室６の下部に連設され
た広径の生成チャンバー、そして１０は排気装置であ
る。
た例を示した断面図で、１は反応ガス供給器２とバルブ
３（炭化水素ガス用）、４（水素ガス用）および５（ア
ルゴンガス用）を介して管結するノズル筒、６は周辺部
に高周波電源７を連結するワークコイル８を装備したプ
ラズマ発生室、９はプラズマ発生室６の下部に連設され
た広径の生成チャンバー、そして１０は排気装置であ
る。
生成チャンバー９の内部には、基体１１が回転した際に
その半面部位が連続的にプラズマ流に当たるような位置
設定で支柱部分が系外の適宜な駆動手段１２を介して水
平回転する機構を備える可動基体ホルダー１３が装着さ
れている。この可動基体ホルダー１３は内部を冷却水が
還流する水冷ジャケット構造を有しており、プラズマフ
レームの中心が当たる同心円面には複数個の貫通穴１４
が穿設されている。そして、前記可動基体ホルダー１３
が回転する際に貫通穴１４が通過する下面には、検温セ
ンサー１５が近接して固定されている。該検温センサー
１５は、水冷ジャケット１６の管状体の先端部に例えば
アルミナ単結晶、石英単結晶などのセラミックス系光セ
ンサー１７を挿着し、光ファイバー１８により系外の計
測器１９に接続する構造を備える。
その半面部位が連続的にプラズマ流に当たるような位置
設定で支柱部分が系外の適宜な駆動手段１２を介して水
平回転する機構を備える可動基体ホルダー１３が装着さ
れている。この可動基体ホルダー１３は内部を冷却水が
還流する水冷ジャケット構造を有しており、プラズマフ
レームの中心が当たる同心円面には複数個の貫通穴１４
が穿設されている。そして、前記可動基体ホルダー１３
が回転する際に貫通穴１４が通過する下面には、検温セ
ンサー１５が近接して固定されている。該検温センサー
１５は、水冷ジャケット１６の管状体の先端部に例えば
アルミナ単結晶、石英単結晶などのセラミックス系光セ
ンサー１７を挿着し、光ファイバー１８により系外の計
測器１９に接続する構造を備える。
第２図は第１図のうち基体ホルダー部分を拡大図示した
もので、（ア）は縦断面図、（イ）は底面図である。基
体ホルダー１３には同心円上に８個の貫通穴１４が等間
隔に穿設されており、基体回転時に貫通穴１４が通過す
る軌道の下面に検温センサー１５が近接して設置されて
いる。
もので、（ア）は縦断面図、（イ）は底面図である。基
体ホルダー１３には同心円上に８個の貫通穴１４が等間
隔に穿設されており、基体回転時に貫通穴１４が通過す
る軌道の下面に検温センサー１５が近接して設置されて
いる。
上記のように構成した熱プラズマトーチ用測温装置を高
周波プラズマ発生チャンバーに組込み、圧力；１気圧、
電源周波数；４MHz、真空管入力；55KVAの条件下で、系
内にＣＨ４（0.4／min）、Ａｒ（40／min）、Ｈ２
（６／min）からなる反応ガスを流入するとともに可
動基体ホルダーを１回転／分で水平回転させながら高周
波プラズマを発生させて基体面にダイヤモンド膜を生成
させた。
周波プラズマ発生チャンバーに組込み、圧力；１気圧、
電源周波数；４MHz、真空管入力；55KVAの条件下で、系
内にＣＨ４（0.4／min）、Ａｒ（40／min）、Ｈ２
（６／min）からなる反応ガスを流入するとともに可
動基体ホルダーを１回転／分で水平回転させながら高周
波プラズマを発生させて基体面にダイヤモンド膜を生成
させた。
基体にはモリブデン製のものを用い、検温センサーには
水冷ジャケットの先端部にアキュファイバ温度計測シス
テム・モデル100（米国アキュファイバ社製）の光セン
サー（アルミナ単結晶、直径1.27mm）を挿着セットした
ものを用いた。
水冷ジャケットの先端部にアキュファイバ温度計測シス
テム・モデル100（米国アキュファイバ社製）の光セン
サー（アルミナ単結晶、直径1.27mm）を挿着セットした
ものを用いた。
この状態で基体の温度を測定したところ780〜840℃の範
囲で安定し、８時間の反応で20μmの均質で高品質のダ
イヤモンド膜が生成した。
囲で安定し、８時間の反応で20μmの均質で高品質のダ
イヤモンド膜が生成した。
実施例２ 第３図は可動基体ホルダーが水平回転すると同時に水平
移動する実施態様を部分拡大図として示したもので、
（ア）は縦断面図、（イ）は底面図である。
移動する実施態様を部分拡大図として示したもので、
（ア）は縦断面図、（イ）は底面図である。
この例では、スリット２０が水冷ジャケット構造の可動
基体ホルダー１３の同心円面に等間隔放射状に８個穿設
されており、可動基体ホルダー１３の回転横移動した際
にスリット２０が通過する位置の下部に検温センサー１
５が近接的に固定されている。この場合、スリット２０
の長さは水平移動する距離の範囲内で設定される。
基体ホルダー１３の同心円面に等間隔放射状に８個穿設
されており、可動基体ホルダー１３の回転横移動した際
にスリット２０が通過する位置の下部に検温センサー１
５が近接的に固定されている。この場合、スリット２０
の長さは水平移動する距離の範囲内で設定される。
この構造の熱プラズマトーチ用測温装置を高周波プラズ
マチャンバーにセットし、可動基体ホルダーを水平回転
数１回転／分、水平移動を10cm／５分で反復する機構に
したほかは実施例１と同一条件でダイヤモンド膜を生成
させた。
マチャンバーにセットし、可動基体ホルダーを水平回転
数１回転／分、水平移動を10cm／５分で反復する機構に
したほかは実施例１と同一条件でダイヤモンド膜を生成
させた。
反応時の基体温度は770〜830℃の範囲で安定しているこ
とが確認され、８時間で約20μmの均一で高性状のダイ
ヤモンド膜が生成した。
とが確認され、８時間で約20μmの均一で高性状のダイ
ヤモンド膜が生成した。
以上のとおり、この考案の熱プラズマトーチ用測温装置
によれば、水平に回転または／および移動する可動する
基体の温度を容易にかつ精度よく測定することができ
る。したがって、反応機構の解明、形成膜組織の調整、
析出速度の制御などに役立てることができ、基体物質の
種類に拘わらず常に正常な気相成長が可能となる。
によれば、水平に回転または／および移動する可動する
基体の温度を容易にかつ精度よく測定することができ
る。したがって、反応機構の解明、形成膜組織の調整、
析出速度の制御などに役立てることができ、基体物質の
種類に拘わらず常に正常な気相成長が可能となる。
第１図はこの考案による熱プラズマトーチ用測温装置の
１実施態様を高周波プラズマに適用した状態を示す断面
図、第２図は第１図の可動基体ホルダー部分を拡大図示
したもので（ア）は縦断面図、（イ）は底面図である。
第３図は別の実施態様の可動基体ホルダー部分を拡大図
示したもので（ア）は縦断面図、（イ）は底面図であ
る。 １…ノズル筒 ２…反応ガス供給器 ３、４、５…バルブ ６…プラズマ発生室 ７…高周波電源 ８…ワークコイル ９…生成チャンバー １０…排気装置 １１…基体 １２…駆動手段 １３…可動基体ホルダー １４…貫通穴 １５…検温センサー １６…水冷ジャケット １７…光センサー １８…光ファイバー １９…計測器 ２０…スリット
１実施態様を高周波プラズマに適用した状態を示す断面
図、第２図は第１図の可動基体ホルダー部分を拡大図示
したもので（ア）は縦断面図、（イ）は底面図である。
第３図は別の実施態様の可動基体ホルダー部分を拡大図
示したもので（ア）は縦断面図、（イ）は底面図であ
る。 １…ノズル筒 ２…反応ガス供給器 ３、４、５…バルブ ６…プラズマ発生室 ７…高周波電源 ８…ワークコイル ９…生成チャンバー １０…排気装置 １１…基体 １２…駆動手段 １３…可動基体ホルダー １４…貫通穴 １５…検温センサー １６…水冷ジャケット １７…光センサー １８…光ファイバー １９…計測器 ２０…スリット
Claims (1)
- 【請求項１】水平に回転または／および移動する可動基
体ホルダー(13)の同心円面に複数個の貫通穴(14)もしく
はスリット(20)を穿設し、前記貫通穴もしくはスリット
が通過する下面に水冷ジャケット(16)に挿着した検温セ
ンサー(15)を近接固定してなる熱プラズマトーチ用測温
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10815989U JPH06458Y2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 熱プラズマトーチ用測温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10815989U JPH06458Y2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 熱プラズマトーチ用測温装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350056U JPH0350056U (ja) | 1991-05-15 |
| JPH06458Y2 true JPH06458Y2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=31656815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10815989U Expired - Lifetime JPH06458Y2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 熱プラズマトーチ用測温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06458Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3922018B2 (ja) * | 2001-12-21 | 2007-05-30 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 気相成長装置および気相成長装置の温度検出方法 |
-
1989
- 1989-09-14 JP JP10815989U patent/JPH06458Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0350056U (ja) | 1991-05-15 |
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