Device for forming diamond on the periphery of fine filament
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SOLUTION: The diamond formation process using this device comprises: forming chemically active species necessary for diamond formation; introducing the active species into a space on the periphery of a heated fine metal filament 1 covered with a cylindrical filament cover 2 whose upper and lower parts are movable; and forming a diamond having an almost spherical or almost ellipsoidal stereostructure in the three-dimensional directions on the periphery of this metal filament 1 with the filament 1 as the substrate.
COPYRIGHT: (C)2000,JPO，下面是Device for forming diamond on the periphery of fine filament专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の属する技術分野 ダイヤモンド気相合成の分野。
【０００２】従来の技術気相合成法によるダイヤモンド生成は，従来は，平面基盤上で行われており，基盤上で平面的方向に広がりを持つ形（ダイヤモンド膜）で行われてきた。
【０００３】発明が解決しようとする課題 本発明によるダイヤモンド気相合成では，加熱された細い金属フィラメントをを基盤とし，その周囲の三次元方向にほぼ球形，またはほぼ楕円形の立体的構造を持つダイヤモンドを生成する。
【０００４】発明を解決するための手段 原料となる気体の放電により，又は高温加熱された材料に原料となる気体を接触させることにより，ダイヤモンド生成に必要な化学的活性種を作り，この活性種を，加熱された細い金属フィラメント線の周囲に導き，このフィラメントを基盤としてその周囲に三次元方向に立体的構造を持つダイヤモンドを生成する。 フィラメントの上部，及び下部は，それぞれフィラメントカバーで覆われており，これらのカバー軸方向の中心にはフィラメントを通すための小さな径の貫通孔が開けられている。 これらのカバーを上下方向に動かし，フィラメント上に生成されるダイヤモンドの位置，及び成長過程を調整する。
【０００５】発明の実施例１図１に示すように，真空容器４中に原料気体を導入し，電磁波放電により放電筒３
の中にプラズマを生成し，同時にダイヤモンド生成に必要な化学的活性種を生成する。 放電筒の外側には，直流，又は交流電源Ａ７を用いて加熱された細い金属フィラメント１を設置する。 電源Ｂ８はフィラメントの空間電位を決めるための電源である。 放電筒の途中に開けられた開口部を通じて，ダイヤモンド生成に必要な化学的活性種が，金属フィラメント周辺に流れて行き，フィラメント周囲にダイヤモンドが生成される。 放電筒は，石英等できるだけ不純物発生が少ない材料で作る。 遮蔽板６は，電磁波を通過させるための板であり，放電筒と同様不純物発生が少ない材料で構成する。 フィラメントの上部，及び下部は，それぞれフィラメントカバー２で覆われており，これらのカバー軸方向の中心にはフィラメントを通すための小さな径の貫通孔が開けられている。
これらのカバーを上下方向に動かすことにより，フィラメント上に生成されるダイヤモンドの位置，及び成長過程を調整する。 さらに，フィラメントの上端，及び下端は，それぞれフィラメント回転機１０に取付けられており，この回転機を用いてフィラメント長軸の周囲方向のダイヤモンド生成が一様になるように，フィラメントの長軸を中心として回転することができる。 磁界発生用コイル５は，より高密度なプラズマ，従ってより高密度な活性種を生成するために必要な磁界を印可するために使用する。 図１の実施例では，フィラメントの軸方向と磁界の方向はほぼ平行であり，この配位は，高密度な活性種を生成する作用と同時に，ダイヤモンド生成に必要のないプラズマ種が磁界を横切ってフィラメント周囲に到達することを妨げる作用も作り出している。 フィラメント近傍には高温材Ａ１１を設置し，その輻射熱により，
ダイヤモンドが成長につれて変化するダイヤモンドの表面温度を調整する。 電源Ｃ９は高温材Ａの加熱用電源である。 図１では，プラズマは電磁波放電により生成される構造になっているが，放電筒の上流側をさらに上流側に突き出し，その周囲に高周波発振コイルを設置して高周波放電を起こし，プラズマを生成してもよい。 図１に示される実施例では，ダイヤモンドが生成されるフィラメント１を，放電筒の周囲に，同時に何個か設置してもよい。
【０００６】発明の実施例２ 実施例１におけるフィラメント１，フィラメントカバー２，フィラメント回転機１０，及び高温材Ａ１１を，図１のように放電筒３の外側横方向ではなく，図２のように放電筒の下流に設置する。 この例では，活性種と同時に残留プラズマ種もフィラメントに到達するが，実施例１より高密度の活性種を利用することができ，より高速のダイヤモンド成長を行うことができる。 図２では，図１と同様にプラズマは電磁波放電により生成される構造になっているが，放電筒の左側をさらに左側に突き出し，その周囲に高周波発振コイルを設置して高周波放電を起こし，プラズマを生成してもよい。
【０００７】発明の実施例３ フィラメント１，及びフィラメントカバー２を，図３に示されるように，プラズマ，及び活性種が生成される領域に設置した実施例である。 図３には，放電筒３の外側に巻いた高周波発振コイル１２を用いた高周波放電によりプラズマ，及び活性種を生成する例を示したが，実施例１，及び実施例２と同様に，電磁波放電で行ってもよい。
【０００８】発明の実施例４ ダイヤモンド生成に必要な活性種は，加熱されたフィラメント等高温状態の材料に原料気体を接触させることによっても発成できる。 図４は，フィラメント１の近傍に高温材Ｂ１３を設置し，高温材Ｂへの原料気体の接触により発成した活性種を用いてダイヤモンド生成を行う実施例である。 電源Ｄ１４は，高温材Ｂに電流を流して高温状態にするための電源である。 電源Ｅ１５は，高温材Ｂとフィラメント１の相対的電位を調整するための電源である。 高温材Ｂをフィラメントの周囲に多数個設置してもよい。
【図１】本発明をダイヤモンド生成装置に実施した一例を示した断面図である。
【図２】本発明をダイヤモンド生成装置に実施した一例を示した断面図である。
【図３】本発明をダイヤモンド生成装置に実施した一例を示した断面図である。
【図４】本発明をダイヤモンド生成装置に実施した一例を示した断面図である。
１ フイラメント ２ フイラメントカバー ３ 放電筒 ４ 真空容器 ５ 磁界発生用コイル ６ 遮蔽板 ７ 電源Ａ（フィラメント１の加熱用） ８ 電源Ｂ（フィラメント１の空間電位調整用） ９ 電源Ｃ（高温材Ａ１１の加熱用） １０ フィラメント回転機 １１ 高温材Ａ（ダイヤモンドの表面温度調整用） １２ 高周波発振コイル １３ 高温材Ｂ（ダイヤモンド生成に必要な活性種生成用） １４ 電源Ｄ（高温材Ｂ１３の加熱用） １５ 電源Ｅ（フィラメント１と高温材Ｂ１３の間の電位調整用）
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