JPH079356B2 - 静電浮遊炉 - Google Patents
静電浮遊炉Info
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- JPH079356B2 JPH079356B2 JP2182983A JP18298390A JPH079356B2 JP H079356 B2 JPH079356 B2 JP H079356B2 JP 2182983 A JP2182983 A JP 2182983A JP 18298390 A JP18298390 A JP 18298390A JP H079356 B2 JPH079356 B2 JP H079356B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B30/00—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions
- C30B30/08—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions in conditions of zero-gravity or low gravity
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- Control Of Resistance Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［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で宇宙で
行う微小重力材料製造実験に使用される静電浮遊炉の改
良に関するものである。
行う微小重力材料製造実験に使用される静電浮遊炉の改
良に関するものである。
［従来の技術］ 第22図は例えば米国特許公報に示された4521854（JUN.
4.1985）CLOSED LOOPELECTROSTATIC LEVITATION SYSTEM
に示された従来の静電浮遊炉を示す構成ブロック図であ
る。図において、（１）は下にへこんだ皿状の対向電
極，（２）は電極（１）の中間位置に置かれた供試体，
（３）はこの供試体（２）の重心位置を計測するための
CCDカメラ，（４）はこのCCDカメラに接続された制御回
路，（５）はこの制御回路と電極（１）に接続された高
圧電源である。なお，公開された文献の中には静電浮遊
炉の構成を明らかにしたものは見当たらない。
4.1985）CLOSED LOOPELECTROSTATIC LEVITATION SYSTEM
に示された従来の静電浮遊炉を示す構成ブロック図であ
る。図において、（１）は下にへこんだ皿状の対向電
極，（２）は電極（１）の中間位置に置かれた供試体，
（３）はこの供試体（２）の重心位置を計測するための
CCDカメラ，（４）はこのCCDカメラに接続された制御回
路，（５）はこの制御回路と電極（１）に接続された高
圧電源である。なお，公開された文献の中には静電浮遊
炉の構成を明らかにしたものは見当たらない。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の静電浮遊炉は以上のように構成されているので、
供試体の位置検出はCCDカメラの位置分解能とその重心
位置計算速度によつて供試体体の位置制御の安定性が決
まり，安定性の程度が供試体の振動を引き起こす原因と
なる。このような振動は微小重力実験において致命的な
欠陥となる。
供試体の位置検出はCCDカメラの位置分解能とその重心
位置計算速度によつて供試体体の位置制御の安定性が決
まり，安定性の程度が供試体の振動を引き起こす原因と
なる。このような振動は微小重力実験において致命的な
欠陥となる。
この発明は，上記のような課題を解決するためになされ
たものであり，上記CCDカメラの代わりにアナログ方式
の位置検出器（PSD）を用いてアナログ信号で高速に位
置検出を行い，供試体の位置の安定度を極めて向上さ
せ，供試体の表面の光源の投射を安定させ，もつて表面
の温度分布を均一にすることを目的とする。
たものであり，上記CCDカメラの代わりにアナログ方式
の位置検出器（PSD）を用いてアナログ信号で高速に位
置検出を行い，供試体の位置の安定度を極めて向上さ
せ，供試体の表面の光源の投射を安定させ，もつて表面
の温度分布を均一にすることを目的とする。
また，この発明の別の発明は上記目的を加え光源を２個
用いた双回転楕円鏡イメージ加熱を行うことを目的とす
る。
用いた双回転楕円鏡イメージ加熱を行うことを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る静電浮遊炉は 回転楕円体の反射面を内側に有する回転楕円鏡と， 前記回転楕円鏡手段の第１焦点に置かれたプラズマラン
プ手段と， 前記，プラズマランプを支持する手段と， 前記回転楕円鏡の第１焦点の付近に，その内面に円周上
の縁が発生するように取り付けられた円板上の電波遮へ
い体と， 前記回転楕円鏡と前記電波遮へい体とで形成され，前
記，プラズマランプを収納する空胴共振器と， 前記空胴共振器に高周波電流を供給する高周波発生器
と， 前記回転楕円鏡内に配置され，前記回転楕円鏡の第２焦
点に置かれた供試体を浮遊させるための電界を与える透
明電極手段と， 前記透明電極手段に接続された高圧電源手段と， 前記供試体に対向して配置され，その位置を検出する手
段と， 前記位置検出手段と前記高圧電源手段に接続され，前記
供試体の検出位置に応答して前記高圧電源手段の出力レ
ベルを制御する手段と， 前記供試体を収納する手段とを備えたものである。
プ手段と， 前記，プラズマランプを支持する手段と， 前記回転楕円鏡の第１焦点の付近に，その内面に円周上
の縁が発生するように取り付けられた円板上の電波遮へ
い体と， 前記回転楕円鏡と前記電波遮へい体とで形成され，前
記，プラズマランプを収納する空胴共振器と， 前記空胴共振器に高周波電流を供給する高周波発生器
と， 前記回転楕円鏡内に配置され，前記回転楕円鏡の第２焦
点に置かれた供試体を浮遊させるための電界を与える透
明電極手段と， 前記透明電極手段に接続された高圧電源手段と， 前記供試体に対向して配置され，その位置を検出する手
段と， 前記位置検出手段と前記高圧電源手段に接続され，前記
供試体の検出位置に応答して前記高圧電源手段の出力レ
ベルを制御する手段と， 前記供試体を収納する手段とを備えたものである。
またこの発明の別の発明に係る静電浮遊炉は 回転楕円体の反射面を内側に有する第１の回転楕円鏡
と， 回転楕円体の反射面を内側に有し，前記第１の回転楕円
鏡の第２焦点を共有する第２の回転楕円鏡と， 前記第１及び第２の回転楕円鏡の第１焦点にそれぞれ置
かれた第１及び第２のプラズマランプと， 前記第１及び第２のプラズマランプをそれぞれ支持する
第１及び第２の手段と， 前記第１及び第２の回転楕円鏡のそれぞれの前記第１焦
点の付近に，それらの内面に円周上の縁が接するように
それぞれ取り付けられた第１及び第２の円板状の電波遮
へい体と， 前記第１及び第２の回転楕円鏡の前記第１及び第２の電
波遮へい体とでそれぞれ形成され，前記第１及び第２の
プラズマランプ手段をそれぞれ収納する第１及び第２の
空胴共振器と， 前記第１及び第２の空胴共振器に高周波電流を供給する
高周波発生器と， 前記第１及び第２の回転楕円鏡内に配置され、前記第１
及び第２の回転楕円鏡の前記共通の第２焦点に置かれた
供試体を浮遊させるための電界を与える透明電極と， 前記透明電極手段に接続された高圧電源手段と， 前記供試体に対向して配置され，その位置を検出する手
段と， 前記位置検出手段と前記高圧電源手段に接続され，前記
供試体の検出位置に応答して前記高圧電源手段の出力レ
ベルを制御する手段と， 前記供試体を収納する手段とを具備したものである。
と， 回転楕円体の反射面を内側に有し，前記第１の回転楕円
鏡の第２焦点を共有する第２の回転楕円鏡と， 前記第１及び第２の回転楕円鏡の第１焦点にそれぞれ置
かれた第１及び第２のプラズマランプと， 前記第１及び第２のプラズマランプをそれぞれ支持する
第１及び第２の手段と， 前記第１及び第２の回転楕円鏡のそれぞれの前記第１焦
点の付近に，それらの内面に円周上の縁が接するように
それぞれ取り付けられた第１及び第２の円板状の電波遮
へい体と， 前記第１及び第２の回転楕円鏡の前記第１及び第２の電
波遮へい体とでそれぞれ形成され，前記第１及び第２の
プラズマランプ手段をそれぞれ収納する第１及び第２の
空胴共振器と， 前記第１及び第２の空胴共振器に高周波電流を供給する
高周波発生器と， 前記第１及び第２の回転楕円鏡内に配置され、前記第１
及び第２の回転楕円鏡の前記共通の第２焦点に置かれた
供試体を浮遊させるための電界を与える透明電極と， 前記透明電極手段に接続された高圧電源手段と， 前記供試体に対向して配置され，その位置を検出する手
段と， 前記位置検出手段と前記高圧電源手段に接続され，前記
供試体の検出位置に応答して前記高圧電源手段の出力レ
ベルを制御する手段と， 前記供試体を収納する手段とを具備したものである。
［作用］ この発明においては，回転楕円鏡の第１焦点に置かれた
プラズマランプが発光し，第２焦点に置かれた供試体に
集光して加熱する。供試体の位置制御は，アナログ位置
検出器で位置検出しアナログ的に制御を行い安定させ
る。また，供試体を収納する手段の中の気圧やガスの種
類を変えて加熱する。
プラズマランプが発光し，第２焦点に置かれた供試体に
集光して加熱する。供試体の位置制御は，アナログ位置
検出器で位置検出しアナログ的に制御を行い安定させ
る。また，供試体を収納する手段の中の気圧やガスの種
類を変えて加熱する。
［実施例］ 以下，この発明の実施例による静電浮遊炉を図について
説明する。第１図はこの発明の第１の実施例を示す構成
ブロック図であり，供試体（２）と高圧電源（５）は上
記従来の装置のものと全く同じである。
説明する。第１図はこの発明の第１の実施例を示す構成
ブロック図であり，供試体（２）と高圧電源（５）は上
記従来の装置のものと全く同じである。
第１図において（６）は回転楕円体の反射面を内側に有
する回転楕円鏡，（７）はこの回転楕円鏡（６）の第１
焦点に置かれたプラズマランプ，（８）はこのプラズマ
ランプ（７）を支持する支持具，（９）は回転楕円鏡
（６）の第１焦点側端部において，その内面に円周状の
縁が接するように取り付けられた円盤状の電波遮蔽板，
（10）はこの電波遮蔽板（９）と回転楕円鏡（６）とで
形成された空胴共振器，（11）はプラズマランプを収納
する空胴共振器（10）に高周波電流を注入する高周波発
生器，（12）は円板状の一対の対向電極と，それらと同
心円状の一対のリング型の対向電極と，から成る透明プ
レート電極，（13）は供試体（２）に対向して回転楕円
鏡（６）に設けられた観測窓（14）を通して供試体
（２）の位置を計測する位置検出器，（15）はこの位置
検出器（13）と高圧電源（５）に接続される制御回路で
ある。第２図は透明プレート電極（12）と供試体（２）
の関係を示す図で，（12b）と（12d）は外側の透明リン
グ電極，（12a）と（12c）は内側の透明円板電極でこれ
らの間に供試体（２）が浮遊される。（16）は透明な中
空円筒の石英管でこの内部に透明プレート電極（12）と
供試体（２）を収納する。
する回転楕円鏡，（７）はこの回転楕円鏡（６）の第１
焦点に置かれたプラズマランプ，（８）はこのプラズマ
ランプ（７）を支持する支持具，（９）は回転楕円鏡
（６）の第１焦点側端部において，その内面に円周状の
縁が接するように取り付けられた円盤状の電波遮蔽板，
（10）はこの電波遮蔽板（９）と回転楕円鏡（６）とで
形成された空胴共振器，（11）はプラズマランプを収納
する空胴共振器（10）に高周波電流を注入する高周波発
生器，（12）は円板状の一対の対向電極と，それらと同
心円状の一対のリング型の対向電極と，から成る透明プ
レート電極，（13）は供試体（２）に対向して回転楕円
鏡（６）に設けられた観測窓（14）を通して供試体
（２）の位置を計測する位置検出器，（15）はこの位置
検出器（13）と高圧電源（５）に接続される制御回路で
ある。第２図は透明プレート電極（12）と供試体（２）
の関係を示す図で，（12b）と（12d）は外側の透明リン
グ電極，（12a）と（12c）は内側の透明円板電極でこれ
らの間に供試体（２）が浮遊される。（16）は透明な中
空円筒の石英管でこの内部に透明プレート電極（12）と
供試体（２）を収納する。
第３図は位置検出器（13）と制御回路（15）の構成を示
すブロック図で，シリコン半導体であるpn接合を形成し
た5cm角ぐらいの板状の位置検出器（13）の２辺から,X
とＹ方向の位置信号が位置検出回路（15a）に接続され
る。この位置信号を入出力インタフエース（15b）経由
で計算機（15c）に送り込む。上記のように構成された
静電浮遊炉において，規定の位置に置かれた供試体
（２）がプラズマランプ（７）で加熱されて,500℃程度
になつたら透明プレート電極（12）に高圧電源（５）か
ら電圧を与え静電界中で供試体（２）を浮遊させる。こ
の原理は第４図に示されており，透明プレート電極（1
2）が谷型の電界を作りその谷間に供試体（２）をクー
ロン力で浮遊させる。このようにして浮遊する供試体の
位置を位置検出器（13）が検出し，アナログ信号で制御
回路（15）に送信する。ここで制御演算を行い制御量を
高圧電源（５）へ送出する。このようにして高速な位置
制御を行う。
すブロック図で，シリコン半導体であるpn接合を形成し
た5cm角ぐらいの板状の位置検出器（13）の２辺から,X
とＹ方向の位置信号が位置検出回路（15a）に接続され
る。この位置信号を入出力インタフエース（15b）経由
で計算機（15c）に送り込む。上記のように構成された
静電浮遊炉において，規定の位置に置かれた供試体
（２）がプラズマランプ（７）で加熱されて,500℃程度
になつたら透明プレート電極（12）に高圧電源（５）か
ら電圧を与え静電界中で供試体（２）を浮遊させる。こ
の原理は第４図に示されており，透明プレート電極（1
2）が谷型の電界を作りその谷間に供試体（２）をクー
ロン力で浮遊させる。このようにして浮遊する供試体の
位置を位置検出器（13）が検出し，アナログ信号で制御
回路（15）に送信する。ここで制御演算を行い制御量を
高圧電源（５）へ送出する。このようにして高速な位置
制御を行う。
浮遊した供試体（２）にプラズマランプ（７）の光が集
光して加熱する。このとき材料の処理方法に依つて雰囲
気を真空にしたり酸素などのガスを注入したりして雰囲
気制御を行うが，石英管（16）の中でこれが行われる。
光して加熱する。このとき材料の処理方法に依つて雰囲
気を真空にしたり酸素などのガスを注入したりして雰囲
気制御を行うが，石英管（16）の中でこれが行われる。
第５図はこの発明の第２の実施例の構成を示すブロック
図である。第２の実施例は，供試体（２）を浮遊させる
静電界を与える電極の構成を除いて，第１の実施例と同
様のコンポーネントで構成されている。
図である。第２の実施例は，供試体（２）を浮遊させる
静電界を与える電極の構成を除いて，第１の実施例と同
様のコンポーネントで構成されている。
第５図において，（60）は，円板状の一対の対向電極
と，かかる円板状の電極と同心円状の一対のリング型の
対向電極と，から成る透明プレート電極である。
と，かかる円板状の電極と同心円状の一対のリング型の
対向電極と，から成る透明プレート電極である。
第６図は透明プレート電極（60）と供試体（２）の関係
を示す図で，（60b）と（60d）は石英管（16）の外側に
置かれる外側透明リング電極，（60a）と（60c）は石英
管（16）の内側に置かれる内側透明円板電極で上下の内
側透明円板電極との間に供試体（２）が浮遊される、
（16）は透明な中空円筒の石英管でこの内部に内側透明
円板電極（60a）と（60c）及び供試体（２）を収納す
る。
を示す図で，（60b）と（60d）は石英管（16）の外側に
置かれる外側透明リング電極，（60a）と（60c）は石英
管（16）の内側に置かれる内側透明円板電極で上下の内
側透明円板電極との間に供試体（２）が浮遊される、
（16）は透明な中空円筒の石英管でこの内部に内側透明
円板電極（60a）と（60c）及び供試体（２）を収納す
る。
供試体（２）を静電界中で浮遊させる原理は第７図に示
されており，透明プレート電極（60）が谷型の電界を作
りその谷間に供試体（２）をクーロン力で浮遊させる。
されており，透明プレート電極（60）が谷型の電界を作
りその谷間に供試体（２）をクーロン力で浮遊させる。
第８図は，この発明の第３の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。第３の実施例は，供試体（２）を浮遊させ
る静電界を与える電極の構成を除いて，第１及び第２の
実施例と同様のコンポーネントで構成されている。
ク図である。第３の実施例は，供試体（２）を浮遊させ
る静電界を与える電極の構成を除いて，第１及び第２の
実施例と同様のコンポーネントで構成されている。
第８図において，（90）は球型の透明電極をガラスや透
明セラミツクス材を球形にした上に取り付けた透明球電
極で正６面体の頂点に配置された（90a）から（90e）の
５個から構成される。
明セラミツクス材を球形にした上に取り付けた透明球電
極で正６面体の頂点に配置された（90a）から（90e）の
５個から構成される。
第９図は透明球電極（90）と供試体（２）の関係を示す
図であり，透明な中空円筒の石英管（16）の外側に３個
の透明球電極（90a）（90b）（90c）は配置され，石英
管（16）の内側に２個の透明球電極（90d）（90e）が配
置されている。
図であり，透明な中空円筒の石英管（16）の外側に３個
の透明球電極（90a）（90b）（90c）は配置され，石英
管（16）の内側に２個の透明球電極（90d）（90e）が配
置されている。
すなわち５個の透明球電極（90a）〜（90e）が供試体
（２）を中心として正６面体の頂点に配置されている。
（２）を中心として正６面体の頂点に配置されている。
供試体（２）を静電界中で浮遊させる原理は第10図に示
されており，透明球電極（90が谷型の電界を作り，その
谷間に供試体（２）をクーロン力で浮遊させる。
されており，透明球電極（90が谷型の電界を作り，その
谷間に供試体（２）をクーロン力で浮遊させる。
第11図は，この発明の第４の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。第４の実施例は，供試体（２）を浮遊させ
る静電界を与える電極の構成を除いて，第１乃至第３の
実施例と同様のコンポーネントで構成されている。
ク図である。第４の実施例は，供試体（２）を浮遊させ
る静電界を与える電極の構成を除いて，第１乃至第３の
実施例と同様のコンポーネントで構成されている。
第11図において，（120）は球型の透明電極をガラスや
透明セラミツクス材を球型にして上に取り付けた透明球
電極で（120a）から（120h）の８個から構成される。
透明セラミツクス材を球型にして上に取り付けた透明球
電極で（120a）から（120h）の８個から構成される。
第12図は透明球電極（120）と供試体（２）の関係を示
す図で,8個の透明球電極（120a）から（120h）は石英管
（16）の外側に立方体の頂点に置かれ，各頂点に置かれ
た透明球電極の中央に供試体（２）が浮遊される。
す図で,8個の透明球電極（120a）から（120h）は石英管
（16）の外側に立方体の頂点に置かれ，各頂点に置かれ
た透明球電極の中央に供試体（２）が浮遊される。
供試体（２）を静電界中に浮遊させる原理は第13図に示
されており，透明球電極（120）が谷型の電界を作り，
その谷間に供試体（２）をクーロン力で浮遊させる。
されており，透明球電極（120）が谷型の電界を作り，
その谷間に供試体（２）をクーロン力で浮遊させる。
第14図は，この発明の第５の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。第５の実施例もまた，供試体（２）を浮遊
させる静電界を与える電極の構成を除いて，第１乃至第
４の実施例と同様のコンポーネントで構成されている。
ク図である。第５の実施例もまた，供試体（２）を浮遊
させる静電界を与える電極の構成を除いて，第１乃至第
４の実施例と同様のコンポーネントで構成されている。
第14図において，（150）は球形の透明電極をガラスや
透明セラミツクス材を球形にした上に取り付けた透明球
電極で正20面体の頂点に配置された（150a）から（150
l）の12個から構成される。
透明セラミツクス材を球形にした上に取り付けた透明球
電極で正20面体の頂点に配置された（150a）から（150
l）の12個から構成される。
第15図は透明球電極（150）と供試体（２）の関係を示
す図で，透明な中空円筒の石英管（16）の内側に２個の
透明球電極（150a）（150b）が配置され，石英管（16）
の外側には10個の透明球電極（150c）〜（150l）が配置
されている。
す図で，透明な中空円筒の石英管（16）の内側に２個の
透明球電極（150a）（150b）が配置され，石英管（16）
の外側には10個の透明球電極（150c）〜（150l）が配置
されている。
すなわち12個の透明球電極（150a）〜（150l）が供試体
（２）を中心として正20面体の頂点に配置されている。
（２）を中心として正20面体の頂点に配置されている。
供試体（２）を静電界中で浮遊させる原理は第16図に示
されており，透明球電極（150）が谷型の電界を作り，
その谷間に供試体（２）をクーロン力で浮遊させる。
されており，透明球電極（150）が谷型の電界を作り，
その谷間に供試体（２）をクーロン力で浮遊させる。
さて，以上説明したとおり，この発明の第１乃至第５の
実施例はそれぞれ一つの回転楕円鏡（６）を用いている
が，第17図乃至第21図にそれぞれ示された例は，第２の
回転楕円鏡（17）をその長軸方向に第２焦点を共有して
取り付け，第２の回転楕円鏡（17）の端部にプラズマラ
ンプ（７）と支持具（８），及び電波遮蔽板（９）を取
り付けるように構成されている。双方のプラズマランプ
（７）の発した光が供試体（２）の全表面に均等に照射
されるので，さらによい加熱効果を得ることができる。
実施例はそれぞれ一つの回転楕円鏡（６）を用いている
が，第17図乃至第21図にそれぞれ示された例は，第２の
回転楕円鏡（17）をその長軸方向に第２焦点を共有して
取り付け，第２の回転楕円鏡（17）の端部にプラズマラ
ンプ（７）と支持具（８），及び電波遮蔽板（９）を取
り付けるように構成されている。双方のプラズマランプ
（７）の発した光が供試体（２）の全表面に均等に照射
されるので，さらによい加熱効果を得ることができる。
第17図に示された第６の実施例は，供試体（２）を浮遊
させる電界を与える電極として，第１図及び第２図に示
された第１の実施例における透明プレート電極（12）を
備えた静電浮遊炉である。
させる電界を与える電極として，第１図及び第２図に示
された第１の実施例における透明プレート電極（12）を
備えた静電浮遊炉である。
第18図に示された第７の実施例は，第５図及び第６図に
示された第２実施例における透明プレート電極（60）を
備えた静電浮遊炉である。
示された第２実施例における透明プレート電極（60）を
備えた静電浮遊炉である。
第19図に示された第８の実施例は，第８図及び第９図に
示された第３の実施例における透明球電極（90）を備え
た静電浮遊炉である。
示された第３の実施例における透明球電極（90）を備え
た静電浮遊炉である。
第20図に示された第９の実施例は，第11図及び第12図に
示された第４の実施例における透明球電極（120）を備
えた静電浮遊炉である。
示された第４の実施例における透明球電極（120）を備
えた静電浮遊炉である。
第21図に示された第10の実施例は，第14図及び第15図に
示された第５の実施例における透明球電極（150）を備
えた静電浮遊炉である。
示された第５の実施例における透明球電極（150）を備
えた静電浮遊炉である。
［発明の効果］ 以上のように，この発明によれば供試体の位置をCCDを
用いた場合に比べて高速で検出でき，供試体の振動をな
くし，安定した浮遊を得ることが出来る。また，供試体
の位置が安定するからプラズマランプによる加熱も均一
に行え，供試体の表面の温度を均一に出来る。
用いた場合に比べて高速で検出でき，供試体の振動をな
くし，安定した浮遊を得ることが出来る。また，供試体
の位置が安定するからプラズマランプによる加熱も均一
に行え，供試体の表面の温度を均一に出来る。
この事は微小重力実験を行う上ではきわめて重要であ
り，外乱の無い理想的な材料の微小重力処理が可能とな
る。
り，外乱の無い理想的な材料の微小重力処理が可能とな
る。
また，球電極を用いているので加熱の効率が高くなり，
外側球電極を供試体を収納する円筒の外側に配置したの
で電界の領域が広くなり大きな供試体を浮遊制御するこ
とが出来る。
外側球電極を供試体を収納する円筒の外側に配置したの
で電界の領域が広くなり大きな供試体を浮遊制御するこ
とが出来る。
さらに，供試体を収納する円筒の中のガスを制御できる
から種々の処理が可能となる。
から種々の処理が可能となる。
第１図は，この発明の第１の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第２図は，第１図に示された第１の実施例における透明
プレート電極と供試体の配置を示す図， 第３図は，この発明による位置検出器，制御回路，高圧
電源より成る電界制御系の構成を示すブロック図， 第４図は，第１図及び第２図に示された第１の実施例に
おける供試体の浮遊原理を説明するための図， 第５図は，この発明の第２の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第６図は，第５図に示された第２の実施例における透明
プレート電極と供試体の配置を示す図， 第７図は，第５図及び第６図に示された第２の実施例に
おける供試体の浮遊原理を説明する図， 第８図は，この発明の第３の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第９図は第８図に示された第３の実施例における透明球
電極と供試体の配置を示す図， 第10図は，第８図及び第９図に示された第３の実施例に
おける供試体の浮遊原理を説明するための図， 第11図は，この発明の第４の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第12図は，第11図に示された第４の実施例における透明
球電極と供試体の配置を示す図， 第13図は，第11図及び第12図に示された第４の実施例に
おける供試体の浮遊原理を示す説明する図， 第14図は，この発明の第５の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第15図は，第14図に示された第５の実施例における透明
球電極と供試体の配置を示す図， 第16図は，第14図及び第15図に示された第５の実施例に
おける供試体の浮遊原理を説明するための図， 第17図は，第１図に示された第１の実施例に基づいて構
成された，この発明の第６の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第18図は，第５図に示された第２の実施例に基づいて構
成された，この発明の第７の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第19図は，第８図に示された第３の実施例に基づいて構
成された，この発明の第８の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第20図は，第11図に示された第４の実施例に基づいて構
成された，この発明の第９の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第21図は，第14図に示された第５の実施例に基づいて構
成された，この発明の第10の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第22図は従来の静電浮遊炉の構成を示すブロック図であ
る。 図において，（２）は供試体，（５）は高圧電源，
（６）（17）は回転楕円鏡，（７）はプラズマランプ，
（８）は支持具，（９）は電波遮蔽板，（10）は空胴共
振器，（11）は高周波発生器，（12）（60）は透明プレ
ート電極、（13）は位置検出器，（14）は観測窓，（1
5）は制御回路，（16）は石英管，（90）（120）（15
0）は透明球電極である。 なお，図中同一又は相当部分には同一符号を付して示し
てある。
構成を示す図， 第２図は，第１図に示された第１の実施例における透明
プレート電極と供試体の配置を示す図， 第３図は，この発明による位置検出器，制御回路，高圧
電源より成る電界制御系の構成を示すブロック図， 第４図は，第１図及び第２図に示された第１の実施例に
おける供試体の浮遊原理を説明するための図， 第５図は，この発明の第２の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第６図は，第５図に示された第２の実施例における透明
プレート電極と供試体の配置を示す図， 第７図は，第５図及び第６図に示された第２の実施例に
おける供試体の浮遊原理を説明する図， 第８図は，この発明の第３の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第９図は第８図に示された第３の実施例における透明球
電極と供試体の配置を示す図， 第10図は，第８図及び第９図に示された第３の実施例に
おける供試体の浮遊原理を説明するための図， 第11図は，この発明の第４の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第12図は，第11図に示された第４の実施例における透明
球電極と供試体の配置を示す図， 第13図は，第11図及び第12図に示された第４の実施例に
おける供試体の浮遊原理を示す説明する図， 第14図は，この発明の第５の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第15図は，第14図に示された第５の実施例における透明
球電極と供試体の配置を示す図， 第16図は，第14図及び第15図に示された第５の実施例に
おける供試体の浮遊原理を説明するための図， 第17図は，第１図に示された第１の実施例に基づいて構
成された，この発明の第６の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第18図は，第５図に示された第２の実施例に基づいて構
成された，この発明の第７の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第19図は，第８図に示された第３の実施例に基づいて構
成された，この発明の第８の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第20図は，第11図に示された第４の実施例に基づいて構
成された，この発明の第９の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第21図は，第14図に示された第５の実施例に基づいて構
成された，この発明の第10の実施例による静電浮遊炉の
構成を示す図， 第22図は従来の静電浮遊炉の構成を示すブロック図であ
る。 図において，（２）は供試体，（５）は高圧電源，
（６）（17）は回転楕円鏡，（７）はプラズマランプ，
（８）は支持具，（９）は電波遮蔽板，（10）は空胴共
振器，（11）は高周波発生器，（12）（60）は透明プレ
ート電極、（13）は位置検出器，（14）は観測窓，（1
5）は制御回路，（16）は石英管，（90）（120）（15
0）は透明球電極である。 なお，図中同一又は相当部分には同一符号を付して示し
てある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平1 −213213 (32)優先日 平１(1989)８月19日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）
Claims (2)
- 【請求項１】回転楕円体の反射面を内側に有する回転楕
円鏡と、 前記回転楕円鏡手段の第１焦点に置かれたプラズマラン
プと、 前記、プラズマランプを支持する手段と、 前記回転楕円鏡の第１焦点の付近に、その内面に接する
ように取り付けられた電波遮へい体と、 前記回転楕円鏡と前記電波遮へい体とで形成され、前
記、プラズマランプを収納する空胴共振器と、前記プラ
ズマランプを発光駆動する手段と、 前記回転楕円鏡内に配置され、前記回転楕円鏡の第２焦
点に置かれた供試体を浮遊させるための電界を与える電
極と、 前記電極に接続された電源手段と、 前記供試体に対向して配置され、その位置を検出する手
段と、 前記供試体の検出位置に応答して前記電源手段の出力を
制御する手段と、 前記供試体を収納する手段と、 を備えた静電浮遊炉。 - 【請求項２】回転楕円体の反射面を内側に有する第１の
回転楕円鏡と、 回転楕円体の反射面を内側に有し、前記第１の回転楕円
鏡の第２焦点を共有する第２の回転楕円鏡と、 前記第１及び第２の回転楕円鏡の第１焦点にそれぞれ置
かれた第１及び第２のプラズマランプと、 前記第１及び第２のプラズマランプをそれぞれ支持する
第１及び第２の手段と、 前記第１及び第２の回転楕円鏡のそれぞれの前記第１焦
点の付近に、それらの内面に接するようにそれぞれ取り
付けられた第１及び第２の電波遮へい体と、 前記第１及び第２の回転楕円鏡の前記第１及び第２の電
波遮へい体とでそれぞれ形成され、前記第１及び第２の
プラズマランプをそれぞれ収納する第１及び第２の空胴
共振器と、 前記第１及び第２のプラズマランプを発光駆動する手段
と、 前記第１及び第２の回転楕円鏡内に配置され、前記第１
及び第２の回転楕円鏡の前記共通の第２焦点に置かれた
供試体を浮遊させるための電界を与える電極と、 前記電極に接続された電源手段と、 前記供試体に対向して配置され、その位置を検出する手
段と、 前記供試体の検出位置に応答して前記電源手段の出力を
制御する手段と、 前記供試体を収納する手段と、 を備えた静電浮遊炉。
Applications Claiming Priority (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18129889 | 1989-07-13 | ||
| JP1-181298 | 1989-07-13 | ||
| JP1-181942 | 1989-07-14 | ||
| JP18194289 | 1989-07-14 | ||
| JP1-193075 | 1989-07-26 | ||
| JP19307589 | 1989-07-26 | ||
| JP19459789 | 1989-07-27 | ||
| JP1-194597 | 1989-07-27 | ||
| JP21321389 | 1989-08-19 | ||
| JP1-213213 | 1989-08-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170792A JPH03170792A (ja) | 1991-07-24 |
| JPH079356B2 true JPH079356B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=27528800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2182983A Expired - Lifetime JPH079356B2 (ja) | 1989-07-13 | 1990-07-11 | 静電浮遊炉 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5196999A (ja) |
| EP (1) | EP0407894B1 (ja) |
| JP (1) | JPH079356B2 (ja) |
| AU (1) | AU621759B2 (ja) |
| CA (1) | CA2019941C (ja) |
| DE (1) | DE69013593T2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5303117A (en) * | 1989-02-23 | 1994-04-12 | Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha | Electrostatic positioner |
| JPH0413088A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-17 | Mitsubishi Electric Corp | リング電極型静電浮遊炉 |
| US5374801A (en) * | 1993-11-15 | 1994-12-20 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Plasma heating for containerless and microgravity materials processing |
| FR2742771B1 (fr) * | 1995-12-20 | 1998-04-17 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif d'elaboration de cristaux par sustentation sur film de gaz |
| EP1321545A1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-06-25 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Method for producing particles with diamond structure |
| US7208711B2 (en) * | 2004-05-14 | 2007-04-24 | Coolhead Technologies, Inc. | Dielectric welding methods and apparatus |
| US20050286263A1 (en) * | 2004-06-23 | 2005-12-29 | Champion David A | Plasma lamp with light-transmissive waveguide |
| EP2442096B1 (en) * | 2010-10-13 | 2013-05-22 | Imec | Determination of electromagnetic properties of samples |
| CN102269520B (zh) * | 2011-06-28 | 2014-06-25 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于中子衍射样品原位实验的镜面高温炉装置 |
| US10764555B2 (en) * | 2018-02-02 | 2020-09-01 | II William G. Behenna | 3-dimensional physical object dynamic display |
| US12091313B2 (en) | 2019-08-26 | 2024-09-17 | The Research Foundation For The State University Of New York | Electrodynamically levitated actuator |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| US4536640A (en) * | 1981-07-14 | 1985-08-20 | The Standard Oil Company (Ohio) | High pressure, non-logical thermal equilibrium arc plasma generating apparatus for deposition of coatings upon substrates |
| US4521854A (en) * | 1982-10-29 | 1985-06-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Closed loop electrostatic levitation system |
| FR2566599B1 (fr) * | 1984-06-25 | 1986-09-26 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Dispositif de suspension electrostatique d'un corps |
-
1990
- 1990-06-27 CA CA002019941A patent/CA2019941C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-07-03 AU AU58628/90A patent/AU621759B2/en not_active Ceased
- 1990-07-05 DE DE69013593T patent/DE69013593T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-07-05 EP EP90112867A patent/EP0407894B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-10 US US07/550,679 patent/US5196999A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-07-11 JP JP2182983A patent/JPH079356B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0407894B1 (en) | 1994-10-26 |
| EP0407894A3 (en) | 1991-07-17 |
| AU621759B2 (en) | 1992-03-19 |
| DE69013593T2 (de) | 1995-06-14 |
| US5196999A (en) | 1993-03-23 |
| CA2019941A1 (en) | 1991-01-13 |
| EP0407894A2 (en) | 1991-01-16 |
| CA2019941C (en) | 1994-01-25 |
| AU5862890A (en) | 1991-01-17 |
| DE69013593D1 (de) | 1994-12-01 |
| JPH03170792A (ja) | 1991-07-24 |
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