JPS626135Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はフローテイングゾーン法による単結晶
の製造等に用いられるイメージ炉の炉心管を着脱
する構造に関するものである。

イメージ炉は、回転楕円面鏡から成る反射鏡の
一方の焦点に熱光源をおき、もう一方の焦点に試
料をおいて、熱光源から出た光（輻射線）を試料
側の焦点に集光し、試料を加熱するものである。
この装置には反射鏡を１個の回転楕円面のみで構
成する単楕円型、反射鏡が２個の回転楕円面の組
合わせで構成される双楕円型、更に反射鏡を３個
以上の回転楕円面の組合わせで構成する多楕円型
とがある。

通常イメージ炉では加熱された試料からの蒸発
ガスで反射鏡が汚れることを避けるため、試料を
反射鏡の間に透明な炉心管を挿入する。本考案は
この炉心管の着脱構造に関するものである。

次に従来のイメージ炉の構造及び欠点を単楕円
型の装置を一例として図に従つて説明する。

第１図は、従来構造を有する双楕円型のイメー
ジ炉の加熱炉の部分を示す断面図である。

図において１０１が反射鏡であり、その反射鏡
面１０２ａ，１０２ｂは、それぞれF₁F₂を焦点
とする楕円をｘ軸上に回転させた回転楕円面と
F₂F₃を焦点とする楕円をｘ軸上に回転させた回
転楕円面で構成される。また反射鏡１０１は固定
反射鏡部１０３と開閉可能な開閉反射鏡部１０４
から成つている。１０５ａ，１０５ｂはそれぞれ
反射鏡面１０２ａ，１０２ｂの焦点F₁F₃におか
れた熱光源ランプでハロゲンランプなどが使用さ
れている。１０６は上側試料、１０７は下側試料
であり、１０８は加熱溶融された溶融域（モルラ
ンゾーン）である。また１０９は炉心管であり、
石英のような耐熱性透明ガラスでできたガラス管
１１０とその両端にかぶせたキヤツプ１１１ａ，
１１１ｂから構成されている。炉心管１０９は圧
縮コイルバネ１１２の押圧力により、炉心管ホル
ダ１１３にて反射鏡内に押圧挾持固定されてい
る。炉心管ホルダ１１３はこれに固定されたレバ
ー１１４を上下に動かすことにより反射鏡内を上
下に運動できる。

一方、上側試料１０６は上側試料ホルダ１１５
を介して上シヤフト１１６に固定され、上シヤフ
ト１１６は上シヤフト送り機構（図示せず）によ
り上下に移動できる。また下側試料１０７は下側
試料ホルダ１１９を介して下シヤフト１２０に固
定され、下シヤフト１２０は下シヤフト送り機構
（図示せず）により、上下に移動できる。更に反
射鏡１０１の内側１２１は、Ｏリング１２２，１
２３，１２４，１２５，１２６でシールされ、外
気との気密が保たれている。また反射鏡の内側１
２１での炉心管１０９の内外は、シリコンゴムな
どの耐熱性の弾性体でできた炉心管のキヤツプ１
１１でシールされており、試料から発生したガス
により反射鏡面が汚染されるのを防いでいる。

なお、ここで反射鏡内を密閉しているのは、試
料の周囲の雰囲気を例えば不活性ガスなどで満た
すことが必要となる場合が多く、この時に雰囲気
ガスの純度を確保するために反射鏡内のガスをい
つたん真空パージする必要があることと、試料に
よつては加圧雰囲気（例えば数気圧）を必要とす
るためである。この場合、炉心管ホルダによる炉
心管の支持のみでは、炉心管内の真気気密あるい
は数気圧の気密の確保が不完全であるため、反射
鏡内を完全に気密にし、反射鏡内の炉心管の内外
は同一圧力になるようにして、炉心管内外のシー
ルは試料から発生する蒸発ガスのみが炉心管内か
ら反射鏡の反射面に到達しない程度の構造で可と
している。

次に炉心管の着脱について説明する。

第２図は第１図の従来構造における炉心管着脱
の状態を示す加熱炉部分の断面図である。すなわ
ち炉心管の着脱時には、上シヤフト１１６及び下
シヤフト１２０をそれぞれの送り機構（図示せ
ず）により、それぞれ上側及び下側に移動させ、
上試料１０６と下試料１０７の間に炉心管の長さ
ｌ以上の空間をつくり、開閉反射鏡１０４を開い
てできる円形の開口窓１２７を通して炉心管１０
９の着脱を行なつている。この際レバー１１４を
手で押し上げることで炉心管ホルダー１１５によ
る挾持を解除して炉心管着脱を行なつている。

しかしながら、このような方法では炉心管ホル
ダのレバー１１４を手で持ち上げるために圧縮コ
イルバネ１１２の押圧力を弱くする必要があり、
一方２つのＯリング１２３及び１２４の摺動摩擦
が大きく、炉心管ホルダの上下運動に抵抗が加え
られるため、炉心管ホルダが炉心管を挾持するた
めの押圧力が殆んどなくなり、反射鏡内での炉心
管内外のシールが悪くなる。

更に、この構造では第２図のレバー１１４に加
える力Ｗが紙面内のモーメントを生ずるため炉心
管ホルダの動きが悪く、また、これを避けるため
に上下シヤフトの中心軸に対して対称に２本のレ
バーを設けるようにすると、２本のレバーを同時
に持ち上げねばならず、作業性が悪くなる。

本考案は、これらの欠点を除去するため、炉心
管ホルダの上下動作を行なうための構造に一種の
カム機構を導入し、炉心管ホルダの摺動するＯリ
ングの数を減らすことに成功し、体くの利点をも
たらしたものであり、以下図面に従つて詳細に説
明する。

第３図は、本考案の一実施例を示す双楕円型の
イメージ炉の加熱炉部分の断面図である。図にお
いて、２０１が反射鏡であり、その反射鏡面２０
２ａ，２０２ｂはそれぞれF₁′F₂′を焦点とする楕
円をｘ軸上に回転させた回転楕円面で構成され
る。また反射鏡２０１は固定反射鏡部２０３と開
閉可能な開閉反射鏡部２０４からなつている。２
０５ａ，２０５ｂはそれぞれ反射鏡面２０２ａ，
２０２ｂの焦点F₁′F₃′におかれた熱光源ランプ
で、２０６は上側試料、２０７は下側試料であ
り、２０８は加熱溶融された溶融域である。また
２０９が炉心管であり、石英管２１０とその両端
にかぶせたキヤツプ２１１ａ，２１１ｂから構成
されている。炉心管２０９は圧縮コイルバネ２１
２の押圧力により、炉心管ホルダ２１３にて反射
鏡内に押圧挾持固定されている。

また２１４は回転リングであり、２１５はＯリ
ングで炉心管内の蒸発ガスが反射鏡内に流入する
の防止している。

次に第４図に炉心管ホルダ２１３と回転リング
２１４の構造及び機能を説明する斜視図を示す。

炉心管ホルダ２１３はその円周上に高さの異な
る２つの段２１６及び２１７と斜面２１８を有す
る肩２１９をもち、この肩の面に回転リング２１
４の突起部２２０が当接する。また炉心管ホルダ
２１３には回転留金具２２１が上下に見動可能な
構造ではめ込まれ、圧縮コイルバネ２１２の押圧
力Ｐにより、下方に押し付けられている。ここで
回転リング２１４は第３図に見るように反射鏡の
座面２２２に回転自由に支えられているので回転
リングに固定されたレバー２２３をＡ方向に回し
たり、Ｂ方向に戻したりすることにより、炉心管
ホルダが上下に運動する一種のカム構造が構成さ
れている。

なお、上下動を円滑にするには、突起２２０や
肩２１８を２個以上炉心管ホルダの円周に等分に
置することが望ましい。

次に第３図の実施例における炉心管の着脱操作
を図に従つて説明する。

第５図は、第３図の実施例における炉心管の装
着状態を示す加熱炉部分の部分断面図で、第６図
は同実施例における炉心管の取外し時の状態を示
す加熱炉部分の部分断面図、第７図は、第６図の
AA方向の矢視図である。

第５図および第７図からわかるように、回転リ
ングのレバー２２３は開閉反射鏡部２０４を開い
た場合に固定反射鏡部２０３に長穴２２４を貫通
して外部に露出するが、この長穴２２４は反射鏡
シール用のＯリング２２５の内側に設けられてお
り、開閉反射鏡部２０４を閉じた場合に、レバー
２２３が反射鏡の密閉シールの内側に内蔵される
構造になつている。

またレバー２２３は、長穴２２４の範囲で動く
構造になつており、更に第７図のレバー２２３の
位置のときに回転リングの突起部２２０と炉心管
ホルダの肩の斜面２１８との位置関係は第６図の
ようになり、第７図においてレバー２２３を長穴
２２４の左側いつぱいに回した時の炉心管ホルダ
の肩の斜面２１８と回転リングの突起部２２０と
の位置関係は、第５図のようになるように斜面２
１８が構成されている。

第５図にみるとおり、炉心管の装着時には炉心
管ホルダ２１３と回転リングの突起部２２０の間
に隙間ができるため、圧縮コイルバネの押圧力Ｐ
により、炉心管ホルダ２１３が炉心管２０９を押
圧挾持する。従つてこの状態では第３図にみるよ
うに反射鏡の内側の炉心管の内外はシリコンゴム
などの耐熱性弾性体でできたキヤツプ２１１ａ，
２１１ｂとＯリング２１５により遮断され、炉心
管内の蒸発ガスが反射鏡面に到達することはな
い。

炉心管の着脱は、従来と同じように上側シヤフ
ト及び下側シヤフトをそれぞれ上下に移動させる
ことで上試料２０６と下試料２０７の間に炉心管
の長さ以上の空間をあけ、更に開閉反射鏡部２０
４を開き、この時できる反射鏡の円形の窓２２６
を通して行なう。

但し本考案の場合、レバー２２３を第７図の位
置にまわすことにより、炉心管ホルダによる炉心
管押圧挾持の解除を行ない、逆にレバー２２３を
第７図の長穴２２４の左側に回すことで炉心管を
固定する。この場合第７図の長穴２２４の両側の
レバー位置では回転リングの突起部２２０が炉心
管ホルダの傾斜部以外の水平な肩２１６または２
１９の部分にあるため、レバー２２３から手を離
しても炉心管ホルダが動くことはなく、作業性に
すぐれている。

ここで本実施例からわかるように本考案によれ
ば、従来は２本必要であつた炉心管ホルダの摺動
摩擦力に影響するＯリングがＯリング２１５の１
本のみに減らすことができた。この結果圧縮コイ
ルバネの押圧力が少ない抵抗で炉心管の挾持力と
して伝達されるため、炉心管が炉心管ホルダによ
り十分に押し付けられ、炉心管内外の気密性が非
常に良くなる。

また本考案の方法ではレバー２２３に差し込ん
でレバー２２３の長さを延長する延長ロツド２２
７を使えば回転リングの回転のモーメントを大き
くできるため、圧縮コイルバネの押圧力を必要な
だけ高めることができ、その分炉心管内外の気密
性を向上させることができる。

以上述べたように本考案を実施すれば炉心管内
外の密閉性が向上し、試料からの蒸発ガスによる
反射鏡の汚染がなく、加熱効率の低下が解消さ
れ、作業性が向上するなどの利点が生じる。

なおここでは双楕円型のイメージ炉について説
明したが、単楕円型あるいは多楕円型のイメージ
炉についても本考案は適用でき、同様の効果を生
じる。

更に以上の説明で述べた熱光源ランプとしては
ハロゲンランプ、キセノンランプ、水銀ランプ等
の任意のランプの使用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来構造を有する双楕円型のイメー
ジ炉の加熱炉の部分を示す断面図で、第２図は第
１図の従来構造における炉心管着脱の状態を示す
加熱炉部分の断面図であり、第３図は本考案の一
実施例を示す双楕円型のイメージ炉の加熱炉部分
の断面図、第４図は第３図の実施例における炉心
管ホルダと回転リングの構造及び機能を説明する
斜視図、第５図は第３図の実施例における炉心管
の装着状態を示す加熱炉部分の部分断面図、第６
図は同実施例における炉心管の取外し時の状態を
示す加熱炉部分の部分断面図、第７図は第６図の
AA方向の矢視図である。 図において、２０１は反射鏡、２０３は固定反
射鏡部、２０４は開閉反射鏡部、２０５ａ，２０
５ｂは熱光源ランプ、２０６は上側試料、２０７
は下側試料、２０９は炉心管、２１２は圧縮コイ
ルバネ、２１３は炉心管ホルダ、２１４は回転リ
ング、２１８は斜面、２１９は肩、２２０は突起
部、２２３はレバー、である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １個または複数個の回転楕円面からなる反射鏡
   の一方の焦点に熱光源を配し、他の一方の焦点に
   配した試料に光を集中して加熱するイメージ炉の
   うち、炉心管を反射鏡内に内蔵するイメージ炉に
   おいて、圧縮コイルバネにより炉心管の挾持力を
   与えられている炉心管ホルダが、該炉心管ホルダ
   の円周に設けた斜面を含む肩に接触摺動する突起
   部をもつ回転リングの回転により上下運動し、回
   転リングの回転操作のためのレバーが、反射鏡が
   閉じられている状態では反射鏡の密閉シールの内
   側に内蔵され、反射鏡を開いた状態では外部に露
   出する構造を特徴とするイメージ炉。