JP2005248250A

JP2005248250A - Chemical vapor deposition system provided with selective pump group connected in cascaded way and monitoring device for selective pump group connected in cascated way

Info

Publication number: JP2005248250A
Application number: JP2004060133A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kuwabara; 広明桑原; Shunichi Matsumura; 俊一松村; Toma Roodo; トマロード
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cascaded selective pumping system for a chemical vapor deposition (CVD) chamber. <P>SOLUTION: In the pumping system, the detection of gas or vapor or the recovery of gas or vapor is performed, and further, the flow rate and pressure of gas or vapor can be controlled. The system is suitable for producing carbon nanotubes by CVD. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、化学気相堆積（CVD）チェンバーのためのカスケード式選択的ポンピング・システムに関するものであり、このシステムを利用して気体の検出または気体の回収を行なう方法に関する。本発明はまた、気体の流量と圧力を制御することのできる特別なカスケード式の選択的ポンピング・システムである。本発明は更に、化学気相堆積によるカーボンナノチューブの製造に関するものである。 The present invention relates to a cascaded selective pumping system for chemical vapor deposition (CVD) chambers, and to a method for gas detection or gas recovery utilizing this system. The present invention is also a special cascade selective pumping system capable of controlling gas flow and pressure. The invention further relates to the production of carbon nanotubes by chemical vapor deposition.

蒸気源として液体ベンゼンを利用し、キャリアガスとして水素を利用してナノチューブを製造するためのCVD装置が、1976年という早い時期に報告されている（非特許文献１）。同様の装置が記載されている（非特許文献２）。この装置では、ベンゼン源と補助アルゴン流をサーモスタットで制御している。これらの装置では、排出物質が大気中に直接放出される。したがって反応容器の内圧が外圧と等しいため、圧力制御には制約がある。実際上は、ベンゼンの温度を制御し、そのことによってベンゼンの分圧（測定不能ではあるが）とキャリアガスの流量を制御することが可能であった。 A CVD apparatus for producing nanotubes using liquid benzene as a vapor source and hydrogen as a carrier gas has been reported as early as 1976 (Non-patent Document 1). A similar device is described (Non-Patent Document 2). In this apparatus, the benzene source and the auxiliary argon flow are controlled by a thermostat. In these devices, emissions are released directly into the atmosphere. Therefore, pressure control is limited because the internal pressure of the reaction vessel is equal to the external pressure. In practice, it was possible to control the temperature of the benzene, thereby controlling the partial pressure of the benzene (although not measurable) and the flow rate of the carrier gas.

同様の装置でアセチレンガス源を利用したものが、報告されている（非特許文献３）。この装置はナノチューブの製造に関してはるかに進歩しているが、流量と圧力の制御に関しては改善されていない。この装置において制御できるのは、アセチレン、水素、窒素（キャリアガス）の流量だけであった。その後、別のガス源を利用した同様の報告がいくつか提出された。特に、メタンを利用したもの（非特許文献４）、エチレンを利用したもの（非特許文献５）、一酸化炭素を利用したもの（非特許文献６）がある。 A similar apparatus utilizing an acetylene gas source has been reported (Non-patent Document 3). While this device is far more advanced with respect to nanotube production, it has not been improved with regard to flow rate and pressure control. In this apparatus, only the flow rates of acetylene, hydrogen, and nitrogen (carrier gas) could be controlled. Subsequently, several similar reports using different gas sources were submitted. In particular, there are those using methane (Non-Patent Document 4), those using ethylene (Non-Patent Document 5), and those using carbon monoxide (Non-Patent Document 6).

反応容器内の圧力を数10バールにすることにより、単層ナノチューブの製造に大きな改善が見られた。このような反応容器は、一酸化炭素を分解する設計にされていた（特許文献１）。この装置によって全体の圧力と一酸化炭素の流量を制御することが可能になったが、反応容器内の物質の分圧を制御することはできなかった。 By making the pressure in the reaction vessel several tens of bars, a significant improvement was seen in the production of single-walled nanotubes. Such a reaction vessel was designed to decompose carbon monoxide (Patent Document 1). Although this apparatus made it possible to control the overall pressure and the flow rate of carbon monoxide, it was not possible to control the partial pressure of the substance in the reaction vessel.

それと同時に、固体源または液体源から蒸気を得るために二重炉システムが利用された。蒸気は、供給源となる材料を反応容器の入口でアニーリングすることによって得られた。これは、さまざまな材料について試みられた。例えば、2-アミノ-4,6-ジクロロ-s-トリアジン（非特許文献７）、鉄フタロシアニン（非特許文献８）、キシレン（非特許文献９）、SiN_0.63C_1.33（非特許文献１０）、ポリエチレン（非特許文献１１）である。 At the same time, a double furnace system was utilized to obtain vapor from a solid or liquid source. Steam was obtained by annealing the source material at the inlet of the reaction vessel. This has been tried for various materials. For example, 2-amino-4,6-dichloro-s-triazine (non-patent document 7), iron phthalocyanine (non-patent document 8), xylene (non-patent document 9), SiN _0.63 C _1.33 (non-patent document 10), Polyethylene (Non-patent Document 11).

最近、単層ナノチューブを製造するための液体源としてエタノールまたはメタノールを利用すると好ましいことが明らかにされた（非特許文献１２）。装置には、アルコール源を制御するサーモスタットと、キャリアガス（アルゴン）流のモニターと、出口に位置していて粗調整バルブと微調整バルブが並列に取り付けられた回転式ポンプ、が含まれている。本発明は、この最後に述べたシステムに関係するが、選択的ポンピングを行なう点が異なる。選択的ポンピングにより、反応容器内の物質を回収すること、検出すること、反応容器内の物質の流量と圧力を総合的にモニターすること（制御と測定）が可能になる。中でも供給源としてエタノールとアルゴンを利用する場合には、本発明によってこれら両方の物質の流量と圧力をモニターすることが可能になる。 Recently, it has been clarified that it is preferable to use ethanol or methanol as a liquid source for producing single-walled nanotubes (Non-patent Document 12). The apparatus includes a thermostat that controls the alcohol source, a carrier gas (argon) flow monitor, and a rotary pump located at the outlet and fitted with a coarse adjustment valve and a fine adjustment valve in parallel. . The present invention relates to this last-mentioned system, except that it performs selective pumping. Selective pumping allows the material in the reaction vessel to be recovered, detected, and the flow rate and pressure of the material in the reaction vessel can be comprehensively monitored (control and measurement). In particular, when ethanol and argon are used as supply sources, the present invention makes it possible to monitor the flow rate and pressure of both substances.

凝縮によって複数の気体および蒸気が分離されることを利用した選択的ポンピングは、公知の技術である。この技術は、超低温ポンプ（クライオポンプ、cryogenic pump）、蒸留装置（圧力を制御した状態で運転されることがしばしばある）、ガス清浄化／回収システムに適用される。並列式または交互選択式のトラッピング（捕捉方式）は、ガス清浄化／回収システムでしばしば見られる。カスケード式選択的トラッピングは、蒸留装置において一般的である。蒸留器は回収量を最適化するように設計されているため、一般に供給源とトラップ領域の分離がなされていない。その結果、蒸留器内の各物質の分圧が不均一になり、回収量はトラップの局所的構成に依存することになる。 Selective pumping utilizing the separation of multiple gases and vapors by condensation is a known technique. This technique applies to cryogenic pumps, distillation equipment (often operated under pressure control), and gas cleaning / recovery systems. Parallel or alternating trapping is often found in gas cleaning / recovery systems. Cascade selective trapping is common in distillation equipment. Since distillers are designed to optimize recovery, the source and trap areas are generally not separated. As a result, the partial pressure of each substance in the distiller becomes non-uniform, and the amount recovered is dependent on the local configuration of the trap.

最後に、従来からある高真空ポンピング・システム（例えば液体窒素トラップと拡散ポンプの組み合わせ）を利用して本発明と同様のことが実現できる。しかしこのようなシステムは真空をつくり出すための設計になっていて、圧力制御を目的として設計されているわけではないため、残留物質の平均自由行程は、安定化した状態における装置のサイズとほぼ同じである。よい具体例が記載されており（非特許文献１３）、ここでは漏れ検出システムが高真空システムに統合されている。 Finally, similar to the present invention can be realized using a conventional high vacuum pumping system (eg, a combination of a liquid nitrogen trap and a diffusion pump). However, such systems are designed to create a vacuum and not designed for pressure control, so the mean free path of the residual material is approximately the same as the size of the device in the stabilized state. It is. A good example is described (13), where the leak detection system is integrated into a high vacuum system.

国際公開第００／２６１３８号パンフレット 1ページInternational Publication No. 00/26138 Pamphlet 1 page A. OberlinとM. Endo、J. Cryst. Growth、第32巻、335ページA. Oberlin and M. Endo, J. Cryst. Growth, Volume 32, page 335 M. Endo他、 J. Phys. Chem. Solids、第54巻、12号、1841-1848ページ、1993年M. Endo et al., J. Phys. Chem. Solids, 54, 12, 1841-1848, 1993 M. Jose-Yacaman他、Appl. Phys. Lett. 第62巻（6）、1993年2月8日号M. Jose-Yacaman et al., Appl. Phys. Lett. Volume 62 (6), February 8, 1993 J. Kong他、Nature、第395巻、878ページ、1998年10月29日号J. Kong et al., Nature, Vol. 395, page 878, October 29, 1998 G. Che他、Nature、第393巻、346ページ、1998年5月28日号G. Che et al., Nature, 393, 346, May 28, 1998 H. Dai他、Chem. Phys. Lett.、第260巻、471-475ページ、1996年H. Dai et al., Chem. Phys. Lett., 260, 471-475, 1996 M. Terrones他、Nature、第388巻、52ページM. Terrones et al., Nature, Vol. 388, p. 52 S. Huang他、J. Mat Chem.、第9巻、1221-1222ページ、1999年S. Huang et al., J. Mat Chem., Vol. 9, 1221-1222, 1999 S. Sinnott他、Chem. Phys. Lett.、第315巻、25-30ページ、1999年S. Sinnott et al., Chem. Phys. Lett., 315, 25-30, 1999 Y. Li 他、J. mat. Res.、第12巻、1678ページ、1997年7月7日号Y. Li et al., J. mat. Res., Volume 12, 1678, July 7, 1997 issue E. Kukovitsky他、Chem Phys. Lett.、第355巻、497-503ページ、2002年E. Kukovitsky et al., Chem Phys. Lett., 355, 497-503, 2002 S. Maruyama他、Chem. Phys. Lett.、第360巻、229-234ページ、2002年S. Maruyama et al., Chem. Phys. Lett., 360, 229-234, 2002 S. Dushman、『真空技術の科学的基礎(Scientific foundations of vacuum technique)』、ジョン・ワイリー＆サンズ社、ニューヨーク、384ページS. Dushman, "Scientific foundations of vacuum technique", John Wylie & Sons, New York, p. 384

本発明の第1の主要な目的は、化学気相堆積（CVD）チェンバーのためのカスケード式選択ポンピング・システムであって、気体または蒸気の検出または気体または蒸気の回収に使用できるものを提供することである（タイプ1の装置）。 A primary object of the present invention is to provide a cascaded selective pumping system for chemical vapor deposition (CVD) chambers that can be used for gas or vapor detection or gas or vapor recovery. (Type 1 equipment).

本発明の第２の主要な目的は、気体または蒸気の検出または回収を行なうとともに、気体または蒸気の流量と圧力を制御することのできる特別なカスケード式の選択的ポンピング・システムであって、化学気相蒸着（CVD）用チェンバーにおいて使用できるものを提供することである（タイプ２の装置）。 A second main object of the present invention is a special cascade selective pumping system that can detect or recover gas or vapor and control the flow and pressure of the gas or vapor, It is to provide what can be used in a chamber for vapor deposition (CVD) (type 2 equipment).

本発明の第３の主要な目的は、タイプ1〜２のいずれかの装置を用いて排出物を回収する方法を提供することである。 The third main object of the present invention is to provide a method for collecting effluents using any of devices of type 1-2.

本発明の第４の主要な目的は、タイプ1〜２のいずれかの装置を用いて生成物または反応を検出する方法を提供することである。 The fourth main object of the present invention is to provide a method for detecting a product or reaction using any type 1-2 apparatus.

本発明の第５の主要な目的は、タイプ2の装置を用いて流量と圧力をを制御する方法を提供することである。 The fifth principal object of the present invention is to provide a method for controlling flow rate and pressure using Type 2 devices.

本発明の第６の主要な目的は、タイプ1〜２のいずれかの装置を用いる炭素材料の製造方法を提供することである。 The sixth main object of the present invention is to provide a method for producing a carbon material using any one of devices of types 1 and 2.

本発明は、カスケード式選択的ポンピング・システムに基づいている。ポンプcは、CVDチェンバーから物質Cを除去する。そのとき別の物質Dの分圧に影響を与えることはなく、この物質Dは、ポンプcの出口でポンピングを行なう別のポンプdによって除去される。このような基本的構成になっているため、CVD反応容器内の物質の存在を検出することができる。また、排出物の一部を安全かつ環境に配慮した形で回収することもできる。ポンピング・システムが洗練された構成であるため、チェンバー内の物質CおよびDの流量と圧力を制御することができる。その目的で、物質CおよびDの分圧を局所的に低下させるためのバルブが、各ポンプの入口に取り付けられている。このことには2つの利点がある。1つは、ポンピングされた流量をバルブで制御できることである。2つ目は、バルブが、チェンバーをポンプ内の局所的な（不安定な）状態から（特にポンプc内の低温領域の温度と表面から）切り離すことである。 The present invention is based on a cascaded selective pumping system. Pump c removes material C from the CVD chamber. At that time, the partial pressure of another substance D is not affected, and this substance D is removed by another pump d pumping at the outlet of the pump c. Because of this basic configuration, the presence of a substance in the CVD reaction vessel can be detected. It is also possible to collect part of the emissions in a safe and environmentally friendly manner. Due to the sophisticated configuration of the pumping system, the flow rate and pressure of the substances C and D in the chamber can be controlled. For that purpose, a valve for locally reducing the partial pressure of substances C and D is attached to the inlet of each pump. This has two advantages. One is that the pumped flow rate can be controlled by a valve. Second, the valve decouples the chamber from local (unstable) conditions in the pump (especially from the temperature and surface of the cold region in pump c).

本発明の1番目は、互いに異なる2種類の気体物質であるCとDが入っている化学気相蒸着用チェンバーと、チェンバーからCとDをポンピングするカスケード式に接続された少なくとも2台のポンプcとd（ただしポンプdはポンプcよりも下流に位置する）と、チェンバーへCとDを供給する１または複数の供給源（チェンバーの内部または外部に位置している供給源）とからなる装置であって、定常状態において（供給源からチェンバーに供給される全流量が、ポンプ群によってチェンバーからポンピングされる流量と、許容差±50％で等しい場合に）、
（ポンプｃの入口における物質Ｃの分圧をPＣ_inｃと記載し、ポンプｃの出口における物質Ｃの分圧をPＣ_outｃと記載する。同様にポンプｃの入口における物質Ｄの分圧をPＤ_inｃと記載し、ポンプｃの出口における物質Ｄの分圧をPＤ_outｃと記載する。）
A）2<(PC_inc/ PC_outc)<10²⁰
B）1<(PD_inc/ PD_outc)<1.5
C）2<(PD_outc/ PC_outc)< 10²⁰
D）チェンバーの任意方向におけるサイズと、チェンバー内における物質CおよびDの部分平均自由行程の比が、１００〜１０^２０：1である、
という条件が満たされるようにされた装置（タイプ1）である。 The first of the present invention is a chemical vapor deposition chamber containing two different types of gaseous substances C and D, and at least two pumps connected in cascade to pump C and D from the chamber c and d (where pump d is located downstream of pump c) and one or more sources (sources located inside or outside the chamber) that supply C and D to the chamber In the steady state (when the total flow rate supplied from the source to the chamber is equal to the flow rate pumped from the chamber by the pump group with a tolerance of ± 50%)
( _Partial pressure of substance C at the inlet of pump c is described as PC _inc, and partial pressure of substance C at the outlet of pump c is described as PC _outc . Similarly, the partial pressure of substance D at the inlet of pump c is _expressed as PD _inc. And the partial pressure of substance D at the outlet of pump c is referred to as PD _outc .)
A) 2 <(PC _inc / PC _outc ) <10 ²⁰
B) 1 <(PD _inc / PD _outc ) <1.5
C) 2 <(PD _outc / PC _outc ) <10 ²⁰
D) The ratio of the size in any direction of the chamber to the partial mean free path of substances C and D in the chamber is 100 to 10 ²⁰ : 1.
This is a device (type 1) that is made to satisfy the above condition.

本発明の2番目は、互いに異なる2種類の気体物質であるCとDが入っている化学気相蒸着用チェンバーと、チェンバーからCとDをポンピングするカスケード式に接続された少なくとも2台のポンプcとd（ただしポンプdはポンプcよりも下流に位置する）と、ポンプcとdそれぞれの入口にある2つのバルブγとδと、チェンバーへCとDを供給する１または複数の供給源（チェンバーの内部または外部に位置している供給源）とからなる装置であって、定常状態において（供給源からチェンバーに供給される全流量がポンプ群によってチェンバーからポンピングされる流量と、許容差±50％で等しい場合に）、
（バルブγの入口における物質Cの分圧をPC_inγと記載し、バルブγの出口における物質Cの分圧をPC_outγと記載する。同様にバルブδの入口における物質Dの分圧をPD_inδと記載し、バルブδの出口における物質Dの分圧をPD_outδと記載する。同様にバルブγの入口における物質Dの分圧をPD_inγと記載し、バルブγの出口における物質Dの分圧をPD_outγと記載する。）
A）2<(PC_ing/ PC_outg)<１０^２０
B）2<(PD_ind/ PD_outd)<１０^２０
C）1<(PD_ing/ PD_outg)<1.5
D）2<(PD_outg/ PC_outg)<１０^２０
E）チェンバーの任意方向におけるサイズと、チェンバー内における物質CおよびDの部分平均自由行程の比が、１００〜１０^２０：1である、
とする条件が満たされている装置（タイプ2）である。 The second aspect of the present invention is a chemical vapor deposition chamber containing two different types of gaseous substances, C and D, and at least two pumps connected in cascade to pump C and D from the chamber. c and d (where pump d is located downstream of pump c), two valves γ and δ at the inlets of pumps c and d, and one or more sources supplying C and D to the chamber (A supply source located inside or outside the chamber) in a steady state (where the total flow rate supplied from the supply source to the chamber is pumped from the chamber by the pump group and the tolerance) If equal at ± 50%),
( _Partial pressure of substance C at the inlet of valve γ is described as PC _inγ, and partial pressure of substance C at the outlet of valve γ is described as PC _outγ . Similarly, the partial pressure of substance D at the inlet of valve δ is PD _inδ. And the partial pressure of substance D at the outlet of valve δ is written as PD _out δ. Similarly, the partial pressure of substance D at the inlet of valve γ is written as PD _inγ, and the partial pressure of substance D at the outlet of valve γ _Is described as PD _outγ .)
A) 2 <(PC _ing / PC _outg ) <10 ²⁰
B) 2 <(PD _ind / PD _outd ) <10 ²⁰
C) 1 <(PD _ing / PD _outg ) <1.5
D) 2 <(PD _outg / PC _outg ) <10 ²⁰
E) The ratio of the size in any direction of the chamber to the partial mean free path of the substances C and D in the chamber is 100 to 10 ²⁰ : 1
This is a device (type 2) that satisfies the following conditions.

本発明の３番目は、超低温ポンプcを備えたタイプ1または2の装置を用い、物質Cをポンプc内で排出生成物として回収する方法である。 A third aspect of the present invention is a method of recovering substance C as an exhaust product in pump c using a type 1 or 2 apparatus equipped with ultra-low temperature pump c.

本発明の４番目は、ポンプcまたはdの入口で圧力を測定する手段を特に備えたタイプ1または2の装置を用い、チェンバー内に物質が存在していることを検出する方法、あるいはチェンバー内の物質の量を測定する方法である。この方法は、特に、チェンバー内での分解反応を検出するために、あるいはその速度を測定するために用いることができる。この方法は、化学堆積の継続時間を最適化するためにも用いることができる。 A fourth aspect of the present invention is a method for detecting the presence of a substance in a chamber by using a type 1 or 2 apparatus particularly equipped with a means for measuring pressure at the inlet of a pump c or d, or in a chamber. This is a method for measuring the amount of the substance. This method can be used in particular to detect the decomposition reaction in the chamber or to measure its rate. This method can also be used to optimize the duration of chemical deposition.

本発明の５番目は、タイプ2の装置を用い、バルブγ（またはδ）の開き具合を制御することによって、あるいは供給源からチェンバーへの物質C（またはD）の流量を制御することによって、物質C（またはD）の分圧および流量をチェンバー内に設定する方法である。この制御には、以下のいずれかの手段を用いる。１）材料供給源の温度またはサイズを制御し、材料から蒸発する流量を制御する。２）供給源とチェンバーを結ぶパイプの途中に設けたバルブを制御する。 The fifth aspect of the present invention uses a type 2 device to control the opening degree of the valve γ (or δ), or by controlling the flow rate of the substance C (or D) from the source to the chamber, This is a method of setting the partial pressure and flow rate of substance C (or D) in the chamber. One of the following means is used for this control. 1) Control the temperature or size of the material source and the flow rate that evaporates from the material. 2) The valve provided in the middle of the pipe connecting the supply source and the chamber is controlled.

この方法は、特に、物質Dの分圧を上げることによって物質Cの流量を少なくするために用いることができる。 This method can be used in particular to reduce the flow rate of substance C by increasing the partial pressure of substance D.

本発明の6番目は、タイプ1または2の装置を用いて炭素材料を製造する方法である。炭素材料は、カーボンナノチューブであることが好ましく、単層カーボンナノチューブであることがより好ましい。 A sixth aspect of the present invention is a method for producing a carbon material using a type 1 or 2 apparatus. The carbon material is preferably a carbon nanotube, and more preferably a single-walled carbon nanotube.

タイプ1または2の装置において、物質CまたはDは、１〜１０^２０種類の相異なる副成分を含んでもよい。
タイプ１または２の装置は、物質ＣおよびＤとは異なった１〜１０^２０種類の副成分気体、または蒸気をチェンバー内にさらに状態で使用してもよい。 In a type 1 or 2 device, substance C or D may contain 1 to 10 ²⁰ different subcomponents.
Type 1 or 2 devices may use 1 to 10 ²⁰ different subcomponent gases, or vapors, different from materials C and D, further in the chamber.

タイプ1または2の装置は、チェンバーをポンピングする2から100台のカスケード式ポンプ群を備えることができ、このカスケード内では、ポンプcとdが、ポンプdがポンプcの下流となる任意の位置に存在していることが好ましい。カスケード内のいくつかのポンプ対は、ポンプcとポンプdの対として選択することが可能である。カスケード内の任意のポンプ対は、ポンプcとポンプdの対として選択できることが好ましい。 Type 1 or 2 devices can be equipped with 2 to 100 cascaded pumps that pump the chamber, where pumps c and d are located at any position where pump d is downstream of pump c. It is preferable that it exists in. Several pump pairs in the cascade can be selected as pump c and pump d pairs. Any pump pair in the cascade is preferably selectable as a pump c and pump d pair.

物質CまたはDの供給源はチェンバー内のリザーバ、あるいはパイプによってチェンバーに接続されたリザーバであってよく、このリザーバが、蒸発する液体材料または固体材料を収容するようにすることができる。この材料の温度またはサイズを制御してこの材料から蒸発する流量を制御し、その結果として供給源からチェンバーへの流量を制御することが望ましい。 The source of substance C or D can be a reservoir in the chamber, or a reservoir connected to the chamber by a pipe, which can contain a liquid material or a solid material to be evaporated. It is desirable to control the temperature or size of the material to control the flow rate that evaporates from the material, and consequently control the flow rate from the source to the chamber.

物質CまたはDの供給源は、パイプによってチェンバーに接続されたガス・リザーバであってよい。
物質CまたはDの供給源は、チェンバー内の化学反応に基づくものであってよい。このことは、特に、分解反応がチェンバー内で起こる場合にあてはまる。 The source of substance C or D may be a gas reservoir connected to the chamber by a pipe.
The source of substance C or D may be based on chemical reactions in the chamber. This is especially true when the decomposition reaction takes place in the chamber.

供給源であるリザーバに含まれる液体材料または固体材料は、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、フェノール、アセトンからなる群から選択することが好ましい。供給源であるガスリザーバに含まれる気体材料は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、窒素からなる群から選択することが好ましい。 The liquid or solid material contained in the reservoir serving as the supply source is preferably selected from the group consisting of ethanol, methanol, propanol, isopropanol, butanol, phenol, and acetone. The gaseous material contained in the gas reservoir as the supply source is preferably selected from the group consisting of helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, and nitrogen.

ポンプcは、このポンプc内の物質Cをトラップするために特定の温度に設定した超低温ポンプであってよい。
その場合、ポンプcは、冷凍、液体窒素による冷却、液体水素による冷却、液体酸素による冷却からなる群から選択された手段によって冷却することができる。ポンプcは、水に混合した氷、アセトンに混合したドライアイス、エタノールに混合したドライアイス、エチレングリコールに混合したドライアイスからなる群から選択された手段によって冷却することもできる。 The pump c may be a cryogenic pump set to a specific temperature in order to trap the substance C in the pump c.
In that case, the pump c can be cooled by means selected from the group consisting of refrigeration, cooling with liquid nitrogen, cooling with liquid hydrogen, and cooling with liquid oxygen. The pump c can also be cooled by means selected from the group consisting of ice mixed with water, dry ice mixed with acetone, dry ice mixed with ethanol, and dry ice mixed with ethylene glycol.

ポンプdは回転式ポンプであってよい。
タイプ1の装置は、ポンプcに入る流量を制御するためのバルブをポンプcの入口に有することが好ましい。タイプ1の装置は、ポンプdに入る流量を制御するためのバルブをポンプdの入口に有することもできる。
タイプ1の装置は、ポンプcまたはdの入口に、機械式圧力計、ゲージ圧計、水銀圧力計の中から選択した圧力測定手段を有することができる。
タイプ2の装置は、バルブγまたはδの入口に、機械式圧力計、ゲージ圧計、水銀圧力計の中から選択した圧力測定手段を有してもよい。 The pump d may be a rotary pump.
Type 1 devices preferably have a valve at the inlet of pump c to control the flow rate entering pump c. Type 1 devices can also have a valve at the inlet of pump d to control the flow rate entering pump d.
A type 1 apparatus may have a pressure measuring means selected from a mechanical pressure gauge, a gauge pressure gauge, and a mercury pressure gauge at the inlet of the pump c or d.
The type 2 device may have a pressure measuring means selected from a mechanical pressure gauge, a gauge pressure gauge, and a mercury pressure gauge at the inlet of the valve γ or δ.

タイプ1または2の装置は、供給源とチェンバーを接続するパイプの途中に、この供給源からチェンバーへの流量を測定するための流量計を備えてもよい。
タイプ1または2の装置は、供給源とチェンバーを接続するパイプの途中に、この供給源からチェンバーへの流量を制御するためのバルブを備えてもよい。 The type 1 or 2 apparatus may include a flow meter for measuring a flow rate from the supply source to the chamber in the middle of a pipe connecting the supply source and the chamber.
A type 1 or 2 apparatus may include a valve for controlling the flow rate from the supply source to the chamber in the middle of the pipe connecting the supply source and the chamber.

タイプ1または2の装置を用いると、チェンバー内で気体または蒸気を選択的に、安全に、環境に配慮した形で回収することができる。
タイプ1または2の装置を用いると、チェンバー内の物質の存在を選択的に検出できる。チェンバー内で進行している反応の速度を明らかにすることも可能である。これは、特に、反応物質の供給速度を最適化するため、または反応の終了を明らかにするために用いられる。 Using Type 1 or 2 equipment, gas or vapor can be selectively, safely and environmentally recovered in the chamber.
Using type 1 or 2 devices, the presence of a substance in the chamber can be selectively detected. It is also possible to reveal the rate of the reaction that is proceeding in the chamber. This is used in particular to optimize the feed rate of the reactants or to reveal the end of the reaction.

タイプ2の装置を用いると、チェンバー内の蒸気および気体の流量と圧力を選択的に制御し、測定することが可能である。特に、存在しているある物質を、他の物質に影響を与えることなく減らすことができる。ある物質の流量に対し、別の物質の圧力を変えることによって影響を与えることもできる。 Using type 2 equipment, it is possible to selectively control and measure the flow and pressure of steam and gas in the chamber. In particular, certain substances present can be reduced without affecting other substances. The flow rate of one substance can also be influenced by changing the pressure of another substance.

タイプ1と2の両方の装置において、収量が最適で、構造に関する品質が最適のカーボンナノチューブを製造することができる。特に供給源としてエタノールまたはメタノールを利用すると、単層カーボンナノチューブを製造することができる。分解反応により得られる排気物質は、カスケード式ポンプ群の中で、安全かつ選択的に回収することができる。チェンバー内にある揮発性物質と不揮発性物質（ポンプcのトラッピングに対する揮発性）の分圧を測定することができる。この値から、反応容器内の物質の量がわかる。さらに、ナノチューブの触媒がないこと以外は同じ条件で得られる分圧と比較するのであれば、この値から反応速度もわかる。さらに、タイプ2の装置を用いると、1つの物質の量を、他の物質に影響を与ることなく、減らすことができる。これは、例えばチェンバー内の水の量を減らすのに利用される。さらに、1つの物質の圧力を上げることによって供給源からの流量を少なくすることができる。これは、例えばチェンバー内のアルゴンの分圧を上げることによって実現される。 Both types 1 and 2 can produce carbon nanotubes with optimal yield and structural quality. In particular, when ethanol or methanol is used as a supply source, single-walled carbon nanotubes can be produced. The exhaust gas obtained by the decomposition reaction can be recovered safely and selectively in the cascade pump group. It is possible to measure the partial pressure of volatile and non-volatile materials (volatile to trapping of pump c) in the chamber. From this value, the amount of substance in the reaction vessel is known. Furthermore, if compared with the partial pressure obtained under the same conditions except that there is no nanotube catalyst, the reaction rate can also be determined from this value. In addition, using type 2 devices, the amount of one substance can be reduced without affecting other substances. This is used, for example, to reduce the amount of water in the chamber. Furthermore, the flow rate from the source can be reduced by increasing the pressure of one substance. This is achieved, for example, by increasing the partial pressure of argon in the chamber.

以下本発明の装置の好ましい態様について説明するが、本発明の代表的態様を例示するものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
（タイプ1の装置：カスケード式に接続された選択的ポンプ群を備えた化学気相堆積装置）
図1に示したタイプ1の装置を用いると、化学気相堆積（CVD）装置内に物質が存在することを検出できる。また、排出物の一部を安全かつ環境に配慮した形で回収することもできる。 Hereinafter, preferred embodiments of the apparatus of the present invention will be described. However, typical embodiments of the present invention are illustrated, and the present invention is not limited thereto.
(Type 1 equipment: chemical vapor deposition equipment with selective pumps connected in cascade)
With the type 1 apparatus shown in FIG. 1, it is possible to detect the presence of material in a chemical vapor deposition (CVD) apparatus. It is also possible to collect part of the emissions in a safe and environmentally friendly manner.

タイプ1の装置は、CVDチェンバーを備えている。（後出の実施例では、チェンバーをカーボンナノチューブの製造に用いる）。チェンバーのサイズは、どの方向を測定しても10cm ~ 10mの範囲になっていてもよい。動作モードでは、チェンバーに、互いに異なる少なくとも2種類の気体物質または蒸気物質CとDが含まれている。物質CとDは、混合物質であってもよい。（後出の実施例では、超低温ポンプに対して、C物質は“非揮発性”物質であって，D物質は“揮発性”物質である。）チェンバーには、物質CとD以外の物質が含まれていてもよい。そのうちのいくつかは、物質CおよびDとともに回収、検出、モニターすることができる。 Type 1 equipment is equipped with a CVD chamber. (In the examples below, the chamber is used to produce carbon nanotubes). The size of the chamber may be in the range of 10 cm to 10 m no matter what direction it is measured. In the operating mode, the chamber contains at least two different gas substances or vapor substances C and D. Substances C and D may be mixed substances. (In the example below, for the cryogenic pump, substance C is a “non-volatile” substance and substance D is a “volatile” substance.) The chamber contains substances other than substances C and D. May be included. Some of them can be recovered, detected and monitored along with substances C and D.

物質CとDは、供給源からチェンバーに供給される。供給源としては、以下のものが可能である。１）チェンバー内に位置するリザーバ、あるいはパイプによってチェンバーと接続されているリザーバで、蒸発する液体物質または固体物質を含むもの。２）パイプによってチェンバーと接続されている気体リザーバ。３）チェンバー内の化学反応（特に分解反応）。
物質CとDは、供給源が同じであってもよい。物質CとDを供給する別の供給源や、別の物質を供給する供給源が存在していてもよい。 Substances C and D are supplied to the chamber from the source. The following sources are possible: 1) A reservoir located in the chamber, or a reservoir connected to the chamber by a pipe, containing a liquid or solid substance that evaporates. 2) A gas reservoir connected to the chamber by a pipe. 3) Chemical reaction (especially decomposition reaction) in the chamber.
Substances C and D may have the same source. There may be another source supplying substances C and D, or a source supplying another substance.

チェンバーは、カスケード式に接続された少なくとも2台のポンプcとdによってポンピングされる。なおポンプcとdは物質CとDに対応しており、ポンプdがポンプcの下流に存在している。ポンプdがポンプcよりも下流にあるとする条件が満たされているのであれば、カスケード中の任意の位置に別の複数のポンプが存在していてもよい。特に、カスケード中に存在するポンプの任意のペアがポンプcとポンプdに関する条件を満たすようなカスケード式ポンプ群が存在してもよい。（ポンプｃの入口における物質Ｃの分圧をPＣ_inｃと記載し、ポンプｃの出口における物質Ｃの分圧をPＣ_outｃと記載する。同様にポンプｃの入口における物質Ｄの分圧をPＤ_inｃと記載し、ポンプｃの出口における物質Ｄの分圧をPＤ_outｃと記載する。） The chamber is pumped by at least two pumps c and d connected in cascade. Pumps c and d correspond to substances C and D, and pump d exists downstream of pump c. As long as the condition that the pump d is downstream of the pump c is satisfied, a plurality of other pumps may exist at any position in the cascade. In particular, there may be a cascade type pump group in which any pair of pumps existing in the cascade satisfies the conditions regarding the pumps c and d. ( _Partial pressure of substance C at the inlet of pump c is described as PC _inc, and partial pressure of substance C at the outlet of pump c is described as PC _outc . Similarly, the partial pressure of substance D at the inlet of pump c is _expressed as PD _inc. And the partial pressure of substance D at the outlet of pump c is referred to as PD _outc .)

ポンピングは、流量と圧力が安定化したときに（物質CとDに関し、供給源からチェンバーへの流量が、ポンプ群によってチェンバーからポンピングされる流量と許容差±50％で等しい場合に、Ａ）ポンプcが物質Cの大部分を除去する（2<(PC_inc/ PC_outc)< １０^２０）、B）ポンプcが物質Dをほとんど除去しない（1<(PD_inc/ PD_outc)<1.5）、C）ポンプcの出口において物質Dが物質Cよりも濃度的に優勢である（2<(PD_outc/ PC_outc)< １０^２０という条件が満たされるように行なう。 Pumping when the flow rate and pressure are stabilized (for substances C and D, if the flow rate from the source to the chamber is equal to the flow rate pumped from the chamber by the pump group with a tolerance of ± 50%) Pump c removes most of substance C (2 <(PC _inc / PC _outc ) <10 ²⁰ ), B) Pump c hardly removes substance D (1 <(PD _inc / PD _outc ) <1.5) C) The substance D is dominant in concentration at the outlet of the pump c over the substance C (2 <(PD _outc / PC _outc ) <10 ²⁰ ).

さらに、ポンピングによりチェンバーが真空になることはない。（チェンバーの任意方向のサイズと、チェンバー内における物質CおよびDの平均自由行程の比は、１００〜１０^２０：1である。）物質CおよびDのチェンバー内における分圧の典型的な値は、１０〜１０^２０パスカルである。 Furthermore, pumping does not create a vacuum in the chamber. (The ratio between the size of the chamber in any direction and the mean free path of the substances C and D in the chamber is 100 to 10 ²⁰ : 1.) Typical values for the partial pressure in the chamber of substances C and D are 10 to 10 ²⁰ Pascals.

分圧に関する条件を満たすため、一般にポンプcは、物質Dに影響を与えることなくポンプc内の物質Cをトラップするために特定の温度に設定した超低温ポンプになっている。この超低温ポンプは、冷凍、液体窒素による冷却、液体水素による冷却、液体酸素による冷却のいずれかの手段によって冷却することができる。この超低温ポンプは、超低温ポンプ内の温度を均一に維持するため、液体に混合した冷たい固体（例えば、水に混合した氷、アセトンに混合したドライアイス、エタノールに混合したドライアイス、エチレングリコールに混合したドライアイスなど）によって冷却することもできる。ポンプdのタイプに関する条件はないが、後出の実施例では、ポンプdを（非選択的な）回転式ポンプにして、ポンプcの出口ですべての物質を除去する。 In order to satisfy the condition regarding the partial pressure, the pump c is generally a cryogenic pump set to a specific temperature in order to trap the substance C in the pump c without affecting the substance D. This ultra-low temperature pump can be cooled by any one of refrigeration, cooling with liquid nitrogen, cooling with liquid hydrogen, and cooling with liquid oxygen. This ultra-low temperature pump maintains a uniform temperature inside the ultra-low temperature pump. To maintain a uniform temperature inside the ultra-low temperature pump, cool solid mixed with liquid (eg ice mixed with water, dry ice mixed with acetone, dry ice mixed with ethanol, mixed with ethylene glycol) It can also be cooled by dry ice). There is no requirement for the type of pump d, but in the examples below, pump d is a (non-selective) rotary pump to remove all material at the outlet of pump c.

この装置は、制御手段すなわち、供給源とチェンバーを接続するパイプの途中に設けられていて、供給源からチェンバーへの流量を制御するバルブ等を備えてもよい。また供給源内の液体材料または固体材料の温度またはサイズを制御してこの材料から蒸発する流量を制御し、その結果としてこの供給源からチェンバーへの流量を制御する手段を備えてもよい。（部屋と装置の温度を、蒸発する材料の温度よりも高い、一定かつ均一な値に保つことが望ましい。） This apparatus may be provided with control means, that is, a valve that is provided in the middle of a pipe connecting the supply source and the chamber, and that controls the flow rate from the supply source to the chamber. There may also be means for controlling the flow rate from the source to the chamber by controlling the temperature or size of the liquid or solid material in the source to control the flow rate evaporating from the material. (It is desirable to keep the room and equipment temperatures at a constant and uniform value higher than the temperature of the material to be evaporated.)

この装置は、次の、１)ポンプcとdの入口における圧力を測定する手段（機械式圧力計、ゲージ圧計、水銀圧力計など）。２）供給源とチェンバーを接続するパイプの途中に設けられていて、供給源からチェンバーへの流量を測定する流量計等の測定手段を備えることもできる。 This apparatus is the following: 1) Means for measuring the pressure at the inlets of pumps c and d (mechanical pressure gauge, gauge pressure gauge, mercury pressure gauge, etc.). 2) It may be provided in the middle of a pipe connecting the supply source and the chamber, and may be provided with measuring means such as a flow meter for measuring the flow rate from the supply source to the chamber.

（タイプ2の装置：カスケード式に接続された選択的ポンプ群のモニター装置）
図２に示したタイプの装置を用いると、チェンバー内の蒸気および気体の流量と圧力の制御及び測定（“モニター”）が可能である。上記装置との第1の違いは、物質CとDの分圧の低下を局所的にするため、バルブがポンプcおよびdの入口に取り付けられていることである。こうすることには2つの利点がある。第1に、ポンピングされた流量とバルブの入口の圧力を制御できることである。第2に、バルブによって、チェンバーがポンプ内の局所的に不安定な状態（特に低温領域の温度と表面）の影響を受けなくなることである。 (Type 2 equipment: monitoring equipment for selective pumps connected in cascade)
With the apparatus of the type shown in FIG. 2, it is possible to control and measure (“monitor”) the flow and pressure of steam and gases in the chamber. The first difference from the above device is that a valve is attached to the inlets of pumps c and d in order to locally reduce the partial pressure of substances C and D. There are two advantages to doing this. First, the pumped flow rate and valve inlet pressure can be controlled. Second, the valve prevents the chamber from being affected by locally unstable conditions in the pump (especially the temperature and surface in the cold region).

この装置は先述の装置と同様であるが、2つのバルブγとδが、それぞれポンプcとdの入口に存在していて、以下のような機能を果たしている。（バルブγの入口における物質Cの分圧をPC_inγと記載し、バルブγの出口における物質Cの分圧をPC_outγと記載する。同様にバルブδの入口における物質Dの分圧をPD_inδと記載し、バルブδの出口における物質Dの分圧をPD_outδと記載する。同様にバルブγの入口における物質Dの分圧をPD_inγと記載し、バルブγの出口における物質Dの分圧をPD_outγと記載する。） This device is similar to the device described above, but two valves γ and δ are present at the inlets of pumps c and d, respectively, and perform the following functions. ( _Partial pressure of substance C at the inlet of valve γ is described as PC _inγ, and partial pressure of substance C at the outlet of valve γ is described as PC _outγ . Similarly, the partial pressure of substance D at the inlet of valve δ is PD _inδ. And the partial pressure of substance D at the outlet of valve δ is written as PD _out δ. Similarly, the partial pressure of substance D at the inlet of valve γ is written as PD _inγ, and the partial pressure of substance D at the outlet of valve γ _Is described as PD _outγ .)

バルブγは、物質Cの圧力を低下させる（2<(PC_ing/ PC_outg)<10²⁰）。バルブδは、物質Dの圧力を低下させる（2<(PD_ind/ PD_outd)<10²⁰）。バルブγは、物質Dの圧力にほとんど影響を与えない（1<(PD_ing/ PD_outg)<1.5）。バルブγの出口において、物質Dが物質Cよりも濃度的に優勢である（2<(PD_outg/ PC_outg)< 10²⁰）。 The valve γ reduces the pressure of substance C (2 <(PC _ing / PC _outg ) <10 ²⁰ ). Valve δ reduces the pressure of substance D (2 <(PD _ind / PD _outd ) <10 ²⁰ ). Valve γ has little effect on the pressure of substance D (1 <(PD _ing / PD _outg ) <1.5). At the outlet of the valve γ, substance D has a concentration advantage over substance C (2 <(PD _outg / PC _outg ) <10 ²⁰ ).

実際上は、最初の2つの条件では、バルブγとδの開き具合が、それぞれバルブγとδの入口における物質CとDの平均自由行程よりもはるかに大きくはない（すなわちバルブの開き具合が平均自由行程の10倍未満である）ことが必要である。 In practice, under the first two conditions, the opening degree of valves γ and δ is not much greater than the mean free path of substances C and D at the inlets of valves γ and δ, respectively (ie, the opening degree of the valve is not Less than 10 times the mean free path).

この装置は、供給源とチェンバーを接続するパイプの途中に設けられていて、供給源からチェンバーへの流量を制御するバルブや、供給源内の液体材料または固体材料の温度またはサイズを制御してこの材料から蒸発する流量を制御し、その結果としてこの供給源からチェンバーへの流量を制御する手段等（部屋と装置の温度を、蒸発する材料の温度よりも高い一定かつ均一な値に保つことが望ましい。）の制御装置を備えてもよい。 This device is installed in the middle of the pipe connecting the source and the chamber, and controls the flow rate from the source to the chamber and controls the temperature or size of the liquid or solid material in the source. Means for controlling the flow rate of evaporation from the material and consequently the flow rate from this source to the chamber, etc. (room and device temperatures should be kept constant and uniform above the temperature of the material to be evaporated) (It is desirable.)

この装置は、バルブγとδの入口における圧力を測定する手段（機械式圧力計、ゲージ圧計、水銀圧力計など）や、供給源とチェンバーを接続するパイプの途中に設けられていて、供給源からチェンバーへの流量を測定する流量計等の測定手段を備えることもできる。 This device is provided in the middle of the pipe connecting the chamber and the means for measuring the pressure at the inlets of the valves γ and δ (mechanical pressure gauge, gauge pressure gauge, mercury pressure gauge, etc.) and the supply source. Measuring means such as a flow meter for measuring the flow rate from the chamber to the chamber can also be provided.

本発明を実施例により更に具体的に説明する。実施例はあくまでも本発明の代表的態様を例示するものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to examples. The examples are merely illustrative of typical embodiments of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

[タイプ１の装置の実施例：エタノール源を有するCVD]
装置：化学気相蒸着チャンバーは長さ６０ｃｍ、直径１０ｃｍの石英管反応装置である。これは、中央部が最高２０００℃である長さ３０ｃｍの抵抗炉中に封入されている。エタノールはその上面が直径２０ｃｍの円形である液体エタノールを保蔵する円筒形ガラスびん（供給源のリザーバ）から、供給される。びんは、その内径が５ｍｍの可撓性のある管により、管反応装置の一端(反応装置入口)と接続している。管反応装置の別端(反応装置出口)は、内径が５ｍｍの可撓性のある管により低温ポンプ(ポンプｃ)と接続している。低温ポンプはU字型ガラスベッセルであり、デワール容器(魔法瓶)中にある。デワール容器にはアセトンとドライアイスの混合物が満たされており、それによりポンプ内の温度を、数時間、-85℃近くに保持することが出来る。低温ポンプ出口は内径が５ｍｍの可撓性のある管により、回転ポンプ(ポンプｄ)と接続している。回転ポンプは１Paに近い最小ポンプ能力及び５ｍ^３ｈ^−１の流動能力を有する。この装置は夫々のポンプ入口の前に取り付けられた二つの圧力計を有する。 [Example of type 1 apparatus: CVD with ethanol source]
Apparatus: The chemical vapor deposition chamber is a quartz tube reactor having a length of 60 cm and a diameter of 10 cm. This is enclosed in a 30 cm long resistance furnace with a maximum of 2000 ° C. in the center. Ethanol is supplied from a cylindrical glass bottle (source reservoir) that stores liquid ethanol whose top surface is circular with a diameter of 20 cm. The bottle is connected to one end of the tube reactor (reactor inlet) by a flexible tube having an inner diameter of 5 mm. The other end (reactor outlet) of the tube reactor is connected to a cryogenic pump (pump c) by a flexible tube having an inner diameter of 5 mm. The cryogenic pump is a U-shaped glass vessel and is in a dewar container (a thermos). The dewar vessel is filled with a mixture of acetone and dry ice so that the temperature in the pump can be kept close to -85 ° C for several hours. The cryogenic pump outlet is connected to a rotary pump (pump d) by a flexible tube having an inner diameter of 5 mm. The rotary pump has a minimum pump capacity close to 1 Pa and a flow capacity of 5 m ³ h ⁻¹ . This device has two pressure gauges mounted in front of each pump inlet.

ポンプ作動中、反応装置入り口のおけるエタノールの分圧は、エタノールの蒸気圧(従ってエタノール温度)、エタノールびん直径及びポンプ速度により決定される。これは典型的には１０^２から１０^４Paである。反応装置温度によりエタノールは分解して水、アセトアルデヒド(エターナル)、水素、エチレン、酢酸、酢酸エチル、ジエトキシエタン、アセチレン、一酸化炭素、ベンゼン及び炭素を含む多くの産物を生じる。低温ポンプ作動の結果、エタノール、及びエタノールの分解により生じた非揮発性蒸気はｃに捕集される（Cはc内の状態に対するそれぞれのすべての非揮発性物質を含む）。分解により生じた他の気体であってｃにより捕集されない気体は、ｄにより空気中に排出される（Dは、c内の状態に対するそれぞれのすべての揮発性物質を含む）。PC_outcは典型的にはきわめて小さい（<１０^２Pa）。PD_outc及びPD_incは殆ど同一であり、ｄの入り口における圧力測定により得られる。PC_incは、ｃとｄの入り口における圧力測定値の間の差により得られる。PD_inc及びPC_incは典型的には10²から１０^４Paである。従ってチャンバー中のｃとｄとの部分平均自由路（partial mean free path）は典型的には１０^−２から１ｍｍである。 During pump operation, the ethanol partial pressure at the reactor inlet is determined by the ethanol vapor pressure (and hence ethanol temperature), the ethanol bottle diameter and the pump speed. This is typically 10 ² to 10 ⁴ Pa. Depending on the reactor temperature, ethanol decomposes to produce many products including water, acetaldehyde (eternal), hydrogen, ethylene, acetic acid, ethyl acetate, diethoxyethane, acetylene, carbon monoxide, benzene and carbon. As a result of the cryopump operation, ethanol and the non-volatile vapor generated by the decomposition of ethanol are collected in c (C includes all non-volatile substances for each condition in c). Other gases produced by decomposition that are not collected by c are exhausted into the air by d (D includes all the respective volatiles for the conditions in c). PC _outc is typically very small (<10 ² Pa). PD _outc and PD _inc are almost identical and are obtained by pressure measurement at the entrance of d. PC _inc is obtained by the difference between the pressure measurements at the inlets of c and d. PD _inc and PC _inc are typically 10 ² to 10 ⁴ Pa. Thus, the partial mean free path between c and d in the chamber is typically 10 ^-2 to 1 mm.

操作１：エタノール分解温度の決定
反応装置にはエタノールのみが供給され(ナノチューブ触媒なし)、反応装置温度を上昇させた時のｃとｄの前の圧力を観察することにより、エタノールの分解温度に関する情報及び分解速度に関する情報が得られる。図３は、反応装置温度を上昇させた場合のｃの入り口(合計圧力)、ｄの入口（PD_outc、揮発物圧力）、及び両者の差（PC_inc、非揮発物圧力）の実験的な圧力変化を示す。この手順により、エタノール分解のための適当な温度範囲が明確に表される。 Operation 1: Determining the ethanol decomposition temperature The reactor is supplied with only ethanol (no nanotube catalyst), and by observing the pressure before c and d when the reactor temperature is raised, the ethanol decomposition temperature is determined. Information and information on the degradation rate is obtained. FIG. 3 shows the experimental results of c inlet (total pressure), d inlet (PD _outc , volatile pressure), and the difference between them (PC _inc , non-volatile pressure) when the reactor temperature is increased. Indicates pressure change. This procedure clearly represents the appropriate temperature range for ethanol degradation.

操作２：ナノチューブ製造中の反応のモニタリング
ナノチューブを製造するには、エタノール中で、酢酸鉄[CH₃CO₂Fe]と、酢酸コバルト[(CH₃CO₂)Co-4H₂O]と、ゼオライト・タイプY(トーソー３９０HUA)を、鉄とコバルトの重量がゼオライトの重量の２．５％となるように混合する。この溶液を超音波処理した後、蒸発装置を用いてエタノールを除去する。得られた粉末（ナノチューブの触媒）を反応装置となる石英管の中に入れる。この反応装置をポンピングして圧力を100Pa未満にする。次に、反応装置内の温度を上げて600℃から900℃の範囲になるようにする。温度は、一般に30分間かけて上昇させる。一般に10分間の反応の間、温度を維持する。反応中、エタノールを一般に２リットル／分の割合で反応装置内を通過させる。反応装置内における（エタノールと分解した物質の）合計圧力は、500から6000Paである。反応時間が終了した後、エタノール流を止め、反応装置温度を一般に15分間かけて室温まで下げる。酸化を避けるため、反応装置の温度を上下している間はアルゴンを200ml／分の割合で流す。反応装置を開けて粉末を回収すると、ナノチューブ（SWNTまたはMWNT）が触媒となった粉末の表面に成長しているのが見られる。このナノチューブを化学的処理によって精製する。すなわち、金属は一般にHCIで処理することによって除去し、ゼオライトは一般にHFで処理することによって除去する。アモルファス炭素と、酸素に弱い他の成分は、一般に空気を用いて300℃で酸化させることによって除去する。 Operation 2: Monitoring of reactions during nanotube production To produce nanotubes, in ethanol, iron acetate [CH ₃ CO ₂ Fe], cobalt acetate [(CH ₃ CO ₂ ) Co-4H ₂ O], and zeolite Mix Type Y (Tosoh 390HUA) so that the weight of iron and cobalt is 2.5% of the weight of zeolite. After this solution is sonicated, the ethanol is removed using an evaporator. The obtained powder (nanotube catalyst) is placed in a quartz tube serving as a reactor. The reactor is pumped to a pressure of less than 100 Pa. Next, the temperature in the reaction apparatus is raised so as to be in the range of 600 ° C to 900 ° C. The temperature is generally increased over 30 minutes. The temperature is generally maintained during the 10 minute reaction. During the reaction, ethanol is generally passed through the reactor at a rate of 2 liters / minute. The total pressure (of ethanol and decomposed material) in the reactor is 500 to 6000 Pa. After the reaction time is complete, the ethanol flow is stopped and the reactor temperature is generally lowered to room temperature over 15 minutes. To avoid oxidation, argon is flowed at a rate of 200 ml / min while the temperature of the reactor is raised and lowered. When the reactor is opened and the powder is recovered, nanotubes (SWNT or MWNT) can be seen growing on the surface of the powder. The nanotubes are purified by chemical treatment. That is, metals are generally removed by treatment with HCI and zeolites are generally removed by treatment with HF. Amorphous carbon and other components that are sensitive to oxygen are generally removed by oxidation at 300 ° C. using air.

反応中ｃとｄの前の圧力を観察することにより、反応装置中の揮発性物質（D）と不揮発性物質（C）の両方について、進行中の反応の速度に関する情報が得られる。特に、合成反応の終了を検知できる:手順１が前に行われていた場合、（活性）触媒なしの場合の、揮発性物質及び不揮発性物質の圧力がわかる。これらの圧力値は、反応装置の製造温度における、（触媒を用いた場合の）製造中の値と比較される。揮発性物質及び不揮発性物質の圧力が触媒なしの値に達した時には、触媒は不活性化し、反応が終了する。揮発性物質及び不揮発性物質の圧力を観察することにより、反応装置中の水分分圧の事故的な上昇などの、反応中のある質的な変化を検出することが可能になる。 By observing the pressure before c and d during the reaction, information on the rate of the ongoing reaction is obtained for both volatile (D) and non-volatile (C) in the reactor. In particular, the end of the synthesis reaction can be detected: if procedure 1 has been carried out before, the pressures of volatile and non-volatile substances in the absence of (active) catalyst are known. These pressure values are compared with the values during production (when using a catalyst) at the production temperature of the reactor. When the pressure of volatile and non-volatile materials reaches the value without catalyst, the catalyst is deactivated and the reaction is terminated. By observing the pressure of volatile and non-volatile substances, it is possible to detect certain qualitative changes during the reaction, such as an accidental increase in the partial pressure of water in the reactor.

操作３：不揮発性排出物の収集
不揮発性気体/蒸気は液化あるいは固化して低温ポンプｃの本体中に単純に収集される。かくしてこれらの産物は容易に引き出され環境保護的に廃棄できる。 Operation 3: Collection of non-volatile emissions Non-volatile gas / vapor is liquefied or solidified and simply collected in the body of the cryogenic pump c. Thus, these products are easily extracted and can be disposed of environmentally.

[比較例１：従来技術である装置を用いた、エタノール源を有するCVD]
装置：装置は前出のものであるが、ただしポンプｃがなく、反応装置出口は回転ポンプに直接に接続している。また、圧力計はひとつだけであって、回転ポンプの前（あるいは反応装置のいずれかの位置）に位置している。このような構成では、気体はすべて非選択的に空気中に排出される。圧力測定では、反応装置の全体圧力が表示されるだけである。 [Comparative Example 1: CVD with ethanol source using a conventional apparatus]
Apparatus: The apparatus is the same as described above, except that there is no pump c and the outlet of the reactor is directly connected to the rotary pump. Moreover, there is only one pressure gauge, and it is located in front of the rotary pump (or any position on the reactor). In such a configuration, all gases are non-selectively exhausted into the air. The pressure measurement only displays the total reactor pressure.

操作1: エタノール分解温度の決定
反応装置にはエタノールのみが供給され(ナノチューブ触媒なし)、反応装置温度を上昇させた時の全体圧力を観察することにより、エタノールの分解温度及び分解速度に関するいくらかの情報が得られる。しかし揮発性気体と不揮発性気体とは区別できない。得られた情報は図３で得られるｃの入口における（合計）圧力と同じである。 Operation 1: Determining the ethanol decomposition temperature The reactor is fed only with ethanol (no nanotube catalyst), and by observing the overall pressure as the reactor temperature is increased, some of the ethanol decomposition temperature and decomposition rate are observed. Information is obtained. However, volatile gas and non-volatile gas cannot be distinguished. The information obtained is the same as the (total) pressure at the c inlet obtained in FIG.

操作２：ナノチューブ製造中の反応速度のモニタリング
ナノチューブ製造中の反応装置内の全体圧力を観察することにより、進行中の反応に関する情報が得られる。反応装置圧力により、進行中の反応速度の情報が得られ、また反応装置の製造温度における手順１により得られる圧力と比較することにより、反応の終了を検知することができる。しかし揮発性気体と不揮発性気体とは区別できない。反応の変化は選択的に検出できない。例えば水分圧力の特定的な上昇を検出できない。 Operation 2: Monitoring the reaction rate during nanotube production By observing the overall pressure in the reactor during nanotube production, information about the ongoing reaction is obtained. The reactor pressure provides information on the ongoing reaction rate, and the end of the reaction can be detected by comparison with the pressure obtained by procedure 1 at the reactor manufacturing temperature. However, volatile gas and non-volatile gas cannot be distinguished. Changes in response cannot be selectively detected. For example, a specific increase in moisture pressure cannot be detected.

操作３：不揮発性排出物の収集
不揮発性気体／蒸気は収集できず、空気中へ放出され、公害、爆発の危険、ポンプの損傷をもたらす。 Operation 3: Collection of non-volatile emissions Non-volatile gases / vapors cannot be collected and are released into the air, causing pollution, explosion hazard, and pump damage.

[タイプ２の装置の例：エタノールを炭素原として供給するCVDにおける揮発性物質と不揮発性物質のモニタリング]
装置：装置はタイプ１の先例のものであるが、ポンプｃ及びｄにはバルブ（それぞれγおよびδ）が設けられ、これらはポンプとその前部圧力計との間にある。γおよびδの開口（aperture）は典型的には０から０．４ｍｍの間である。エタノールに加えてアルゴン気体が、バルブと流量計とを備えたガスシリンダー(アルゴン源)によりチャンバーに供給される。これは内径５ｍｍの可撓性のある管により接続している。また、エタノール容器は温度制御されてびん中のエタノールの上面は一定となるようにしてある。エタノール温度は典型的には−３０から８０℃の間で変動する。あるいは温度は一定にしてあり、一方びん中のエタノールの上面が制御される。びん中のエタノールの上面は典型的には１０^−４から１ｍ^２の間で変動する。 [Example of type 2 equipment: Monitoring of volatile and non-volatile substances in CVD using ethanol as a carbon source]
Apparatus: The apparatus is a Type 1 precedent, but pumps c and d are provided with valves (γ and δ, respectively), which are between the pump and its front pressure gauge. The γ and δ apertures are typically between 0 and 0.4 mm. In addition to ethanol, argon gas is supplied to the chamber by a gas cylinder (argon source) equipped with a valve and a flow meter. This is connected by a flexible tube having an inner diameter of 5 mm. The temperature of the ethanol container is controlled so that the upper surface of ethanol in the bottle is constant. The ethanol temperature typically varies between -30 and 80 ° C. Alternatively, the temperature is constant while the top surface of ethanol in the bottle is controlled. The top surface of ethanol in the bottle typically varies between 10 ⁻⁴ and 1 m ² .

ポンプ作動中、チャンバー入り口のエタノールの分圧は、エタノール温度、びん中のエタノールの上面、及びγ開口により決定される。これは典型的には10²から１０^４Paである。低温ポンピングの結果、C（エタノール分解の非揮発性物質とエタノール）はｃに捕集される。D（エタノール分解の揮発性物質とアルゴン）はｃにより捕集はされないが、ｄにより空気中へ排出される。PC_outγ又はPD_outδは典型的には極めて小さい（<１０^２Pa）。PD_outγ およびPD_inγは近接しており（±１０％）、ｄの入口における圧力測定により得られる。PC_inγはｃとｄの入口における圧力の差により得られる。PD_inγおよびPC_inγは典型的には１０^２から１０^４Paであり、従って、チャンバー中のCおよびDの部分平均自由路（partial mean free path）は典型的には１０^−２から１ｍｍである。
この装置では、タイプ１の装置の実施例において説明したものと同じ操作を実施することができる。それに加え、つぎの操作も可能である： During pump operation, the partial pressure of ethanol at the chamber inlet is determined by the ethanol temperature, the top surface of the ethanol in the bottle, and the γ opening. This is typically 10 ² to 10 ⁴ Pa. As a result of the low temperature pumping, C (ethanol decomposition non-volatile substance and ethanol) is collected in c. D (ethanol decomposition volatile substance and argon) is not collected by c, but is discharged into the air by d. PC _outγ or PD _outδ is typically very small (<10 ² Pa). PD _outγ and PD _inγ are close (± 10%) and are obtained by pressure measurement at the inlet of d. PC _inγ is obtained by the difference in pressure at the inlets of c and d. PD _Inganma and PC _Inganma are typically from 10 ² 10 ⁴ Pa, therefore, partial mean free path of the C and D in the chamber (partial mean free path) is typically in at 1mm from ^10-2 .
This device can perform the same operations as described in the Type 1 device embodiment. In addition, you can do the following:

操作１：圧力及び流量の設定
Cの圧力及び流量は二つのパラメータを制御することにより設定され、これらパラメータは、エタノールの温度とγ開口、あるいはびん中のエタノールの上面とγ開口である。同様に、Dの圧力及び流量は二つのパラメータ、δ開口とアルゴン供給弁開口、を制御することにより設定される。(アルゴンの圧力はこれら二つの弁の間では殆ど均一である。)注意：簡単な設定にたいする限界として、CとDの圧力及び流量はある程度関連している。しかし、Dの圧力及び流量は容易に固定できる：アルゴン源におけるアルゴン圧力がチャンバー内よりもはるかに高いものである限り、アルゴン源からの流量は供給バルブにより制限される。Dの圧力はδに対する自動制御を使用することにより固定できる。 Operation 1: Pressure and flow setting
The pressure and flow rate of C are set by controlling two parameters, which are the temperature and γ opening of ethanol, or the top and γ openings of ethanol in the bottle. Similarly, the pressure and flow rate of D are set by controlling two parameters, the δ opening and the argon supply valve opening. (Argon pressure is almost uniform between these two valves.) Note: As a limitation to simple setup, C and D pressures and flow rates are somewhat related. However, the pressure and flow rate of D can be easily fixed: as long as the argon pressure in the argon source is much higher than in the chamber, the flow rate from the argon source is limited by the supply valve. The pressure of D can be fixed by using an automatic control for δ.

操作２：C流量の縮減
D中のCの拡散は、D圧力を増大させることにより減少できる。従って、C流量はδ開口を小さくすることにより単純に縮減できる。 Operation 2: Reduction of C flow rate
The diffusion of C in D can be reduced by increasing the D pressure. Therefore, the C flow rate can be simply reduced by reducing the δ opening.

操作３：ナノチューブ製造への適用
上記の二つの手続きによって、バルブγおよびδを通じ、反応装置内における揮発性物質（その中にアルゴンが含まれる）と不揮発性物質（その中にエタノールが含まれる）の圧力と流量を制御することができる。特にカーボンナノチューブを合成している間、揮発性物質と不揮発性物質の圧力と流量を最適値に設定すること、エタノールの圧力と流量を最適値に設定すること、アルゴンの圧力と流量を最適値に設定すること、を目的として利用される。 Operation 3: Application to Nanotube Production Through the above two procedures, through the valves γ and δ, a volatile substance (containing argon) and a non-volatile substance (containing ethanol) in the reactor The pressure and flow rate can be controlled. Especially when synthesizing carbon nanotubes, set the pressure and flow rate of volatile and non-volatile materials to optimal values, set the pressure and flow rate of ethanol to optimal values, and set the optimal pressure and flow rate of argon. It is used for the purpose of setting.

[比較例２：従来技術の装置を使用することによって、エタノールを炭素原として供給するCVDにおける揮発性物質と不揮発性物質のモニタリング]
装置：装置は前出のものであるが、ポンプｃがなく、反応装置出口は回転ポンプに直接に接続している。また、圧力計はひとつだけであって、回転ポンプの前（あるいは反応装置のいずれかの位置）に位置している。このような構成では、気体はすべて非選択的に空気中に排出される。圧力測定では、反応装置の全体圧力が表示されるだけである。 [Comparative Example 2: Monitoring of volatile and non-volatile substances in CVD using ethanol as carbon source by using a prior art apparatus]
Apparatus: The apparatus is as described above, but there is no pump c, and the reactor outlet is directly connected to the rotary pump. Moreover, there is only one pressure gauge, and it is located in front of the rotary pump (or any position on the reactor). In such a configuration, all gases are non-selectively exhausted into the air. The pressure measurement only displays the total reactor pressure.

操作１：圧力及び流量の設定
チャンバー出口にバルブはひとつあるだけのため、４つの変数（Cの圧力と流量、Dの圧力と流量）を独立して制御することはできず、そのような設定はできない。 Operation 1: Pressure and flow setting Since there is only one valve at the chamber outlet, the four variables (C pressure and flow rate, D pressure and flow rate) cannot be controlled independently, such setting. I can't.

操作２：エタノール流量の縮減
その結果、Dの圧力を増大させることによりCの流量を減少させることはできない。 Operation 2: Reduction of ethanol flow rate As a result, the flow rate of C cannot be decreased by increasing the pressure of D.

操作３：ナノチューブ製造への適用
その結果、カーボンナノチューブを合成している間、揮発性物質と不揮発性物質の圧力と流量を最適値に設定すること、エタノールの圧力と流量を最適値に設定すること、アルゴンの圧力と流量を最適値に設定すること、を目的として利用されることはできない。 Operation 3: Application to nanotube production As a result, while synthesizing carbon nanotubes, set the pressure and flow rate of volatile and non-volatile materials to optimal values, and set the pressure and flow rate of ethanol to optimal values. It cannot be used for the purpose of setting the argon pressure and flow rate to optimum values.

タイプ1の装置の模式図を示す。A schematic diagram of a type 1 apparatus is shown. タイプ２の装置の模式図を示す。A schematic diagram of a type 2 device is shown. ポンプcの入口における圧力変化（合計）と、ポンプdの入口における圧力変化（揮発性物質）と、その差（不揮発性物質圧力）を示すグラフ。The graph which shows the pressure change (total) in the inlet of pump c, the pressure change (volatile substance) in the inlet of pump d, and the difference (nonvolatile substance pressure).

Claims

互いに異なる2種類の気体物質であるCとDが入っている化学気相蒸着用チェンバーと、チェンバーからCとDをポンピングするカスケード式に接続された少なくとも2台のポンプcとd（ただしポンプdはポンプcよりも下流に位置する）と、チェンバーへCとDを供給する１または複数の供給源（チェンバーの内部または外部に位置している供給源）とからなる装置であって、定常状態において（供給源からチェンバーに供給される全流量が、ポンプ群によってチェンバーからポンピングされる流量と、許容差±50％で等しい場合に）、
（ポンプｃの入口における物質Ｃの分圧をPＣ_inｃと記載し、ポンプｃの出口における物質Ｃの分圧をPＣ_outｃと記載する。同様にポンプｃの入口における物質Ｄの分圧をPＤ_inｃと記載し、ポンプｃの出口における物質Ｄの分圧をPＤ_outｃと記載する。）
A）2<(PC_inc/ PC_outc)< １０^２０
B）1<(PD_inc/ PD_outc)<1.5
C）2<(PD_outc/ PC_outc)< １０^２０
D）チェンバーの任意方向におけるサイズと、チェンバー内における物質CおよびDの部分平均自由行程の比が、１００〜１０^２０：1である、
という条件での運転が可能な装置。 A chemical vapor deposition chamber containing two different gaseous substances C and D, and at least two pumps c and d connected in cascade to pump C and D from the chamber (pump d Is located downstream of the pump c) and one or more sources (sources located inside or outside the chamber) that supply C and D to the chamber, in a steady state (If the total flow rate supplied to the chamber from the source is equal to the flow rate pumped from the chamber by the pump group with a tolerance of ± 50%)
( _Partial pressure of substance C at the inlet of pump c is described as PC _inc, and partial pressure of substance C at the outlet of pump c is described as PC _outc . Similarly, the partial pressure of substance D at the inlet of pump c is _expressed as PD _inc. And the partial pressure of substance D at the outlet of pump c is referred to as PD _outc .)
A) 2 <(PC _inc / PC _outc ) <10 ²⁰
B) 1 <(PD _inc / PD _outc ) <1.5
C) 2 <(PD _outc / PC _outc ) <10 ²⁰
D) The ratio of the size in any direction of the chamber to the partial mean free path of substances C and D in the chamber is 100 to 10 ²⁰ : 1.
A device that can be operated under the above conditions.

互いに異なる2種類の気体物質であるCとDが入っている化学気相蒸着用チェンバーと、チェンバーからCとDをポンピングするカスケード式に接続された少なくとも2台のポンプcとd（ただしポンプdはポンプcよりも下流に位置する）と、ポンプcとdそれぞれの入口にある2つのバルブγとδと、チェンバーへCとDを供給する１または複数の供給源（チェンバーの内部または外部に位置している供給源）とからなる装置であって、定常状態において（供給源からチェンバーに供給される全流量が、ポンプ群によってチェンバーからポンピングされる流量と、許容差±50％で等しい場合に）、
（バルブγの入口における物質Cの分圧をPC_inγと記載し、バルブγの出口における物質Cの分圧をPC_outγと記載する。同様にバルブδの入口における物質Dの分圧をPD_inδと記載し、バルブδの出口における物質Dの分圧をPD_outδと記載する。同様にバルブγの入口における物質Dの分圧をPD_inγと記載し、バルブγの出口における物質Dの分圧をPD_outγと記載する。）
A）2<(PC_ing/ PC_outg)<１０^２０
B）2<(PD_ind/ PD_outd)<１０^２０
C）1<(PD_ing/ PD_outg)<1.5
D）2<(PD_outg/ PC_outg)<１０^２０
E）チェンバーの任意方向におけるサイズと、チェンバー内における物質CおよびDの部分平均自由行程の比が、１００〜１０^２０：1である、
という条件での運転が可能な装置。 A chemical vapor deposition chamber containing two different gaseous substances C and D, and at least two pumps c and d connected in cascade to pump C and D from the chamber (pump d Is located downstream of pump c), two valves γ and δ at the inlets of pumps c and d, and one or more sources that supply C and D to the chamber (inside or outside the chamber) In a steady state (the total flow rate supplied from the source to the chamber is equal to the flow rate pumped from the chamber by the pump group with a tolerance of ± 50%) To),
( _Partial pressure of substance C at the inlet of valve γ is described as PC _inγ, and partial pressure of substance C at the outlet of valve γ is described as PC _outγ . Similarly, the partial pressure of substance D at the inlet of valve δ is PD _inδ. And the partial pressure of substance D at the outlet of valve δ is written as PD _out δ. Similarly, the partial pressure of substance D at the inlet of valve γ is written as PD _inγ, and the partial pressure of substance D at the outlet of valve γ _Is described as PD _outγ .)
A) 2 <(PC _ing / PC _outg ) <10 ²⁰
B) 2 <(PD _ind / PD _outd ) <10 ²⁰
C) 1 <(PD _ing / PD _outg ) <1.5
D) 2 <(PD _outg / PC _outg ) <10 ²⁰
E) The ratio of the size in any direction of the chamber to the partial mean free path of the substances C and D in the chamber is 100 to 10 ²⁰ : 1
A device that can be operated under the above conditions.

物質CまたはDは単一又は互いに異なる複数副成分を含む請求項１〜２のいずれかに記載の装置。 The apparatus according to claim 1, wherein the substance C or D includes a plurality of subcomponents that are different from each other.

物質CおよびDとは異なった副成分がチェンバー内にさらに存在している状態で使用する請求項１〜２のいずれかに記載の装置。 The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is used in a state where subcomponents different from the substances C and D are further present in the chamber.

カスケード式に接続された2から100台のポンプがチェンバーをポンピングし、このカスケード内で、ポンプcとポンプdが、ポンプdがポンプcの下流となる任意の位置に存在している請求項１〜2のいずれかに記載の装置。 2 to 100 pumps connected in cascade form pump the chamber, wherein pump c and pump d are present at any position where pump d is downstream of pump c. The apparatus in any one of -2.

カスケード内のいくつかのペアをポンプcとポンプdのペアとして選択可能である請求項５に記載の装置。 6. The apparatus of claim 5, wherein several pairs in the cascade are selectable as pump c and pump d pairs.

カスケード内の任意のペアをポンプcとポンプdのペアとして選択可能である請求項５に記載の装置。 6. The apparatus of claim 5, wherein any pair in the cascade can be selected as a pump c and pump d pair.

物質CまたはDの供給源が、チェンバー内のリザーバであるか、あるいはパイプによってチェンバーに接続されたリザーバであり、このリザーバが、蒸発する液体材料または固体材料を含んでいる請求項１〜２のいずれかに記載の装置。 The source of substance C or D is a reservoir in a chamber or a reservoir connected to the chamber by a pipe, the reservoir comprising a liquid or solid material that evaporates. The device according to any one of the above.

物質CまたはDの供給源が、パイプによってチェンバーに接続されたガス・リザーバである請求項１〜２のいずれかに記載の装置。 3. A device according to claim 1, wherein the source of substance C or D is a gas reservoir connected to the chamber by a pipe.

物質CまたはDの供給源が、チェンバー内の化学反応に基づくものである請求項１〜２のいずれかに記載の装置。 The apparatus according to claim 1, wherein the source of the substance C or D is based on a chemical reaction in the chamber.

上記反応が分解反応である請求項１０に記載の装置。 The apparatus according to claim 10, wherein the reaction is a decomposition reaction.

上記リザーバに含まれる液体材料または固体材料が、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、フェノール、アセトンからなる群から選択される少なくとも一種である請求項８に記載の装置。 The apparatus according to claim 8, wherein the liquid material or solid material contained in the reservoir is at least one selected from the group consisting of ethanol, methanol, propanol, isopropanol, butanol, phenol, and acetone.

上記気体が、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、窒素からなる群から選択される少なくとも一種である請求項９に記載の装置。 The apparatus according to claim 9, wherein the gas is at least one selected from the group consisting of helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, and nitrogen.

ポンプdが回転式ポンプである、請求項１〜２のいずれかに記載の装置。 The apparatus according to claim 1, wherein the pump d is a rotary pump.

ポンプcが、このポンプc内の物質Cをトラップするために特定の温度に設定した超低温ポンプである請求項１〜２のいずれかに記載の装置。 The apparatus according to claim 1, wherein the pump c is a cryogenic pump set to a specific temperature in order to trap the substance C in the pump c.

ポンプcが、冷凍、液体窒素による冷却、液体水素による冷却、液体酸素による冷却からなる群から選択された手段によって冷却される請求項１５に記載の装置。 The apparatus of claim 15, wherein the pump c is cooled by means selected from the group consisting of refrigeration, cooling with liquid nitrogen, cooling with liquid hydrogen, cooling with liquid oxygen.

ポンプcが、水に混合した氷、アセトンに混合したドライアイス、エタノールに混合したドライアイス、エチレングリコールに混合したドライアイスからなる群から選択された手段によって冷却される請求項１５に記載の装置。 16. The apparatus of claim 15, wherein the pump c is cooled by means selected from the group consisting of ice mixed with water, dry ice mixed with acetone, dry ice mixed with ethanol, dry ice mixed with ethylene glycol. .

ポンプcに入る流量を制御するためのバルブ（γ）がポンプcの入口に存在している請求項１に記載の装置。 2. The device according to claim 1, wherein a valve (γ) for controlling the flow rate entering the pump c is present at the inlet of the pump c.

ポンプdに入る流量を制御するためのバルブ（δ）がポンプdの入口に存在している請求項１に記載の装置。 2. The device according to claim 1, wherein a valve (δ) for controlling the flow rate entering the pump d is present at the inlet of the pump d.

ポンプcの入口に、機械式圧力計、ゲージ圧計、水銀圧力計の中から選択された圧力測定手段が存在している請求項１に記載の装置。 2. An apparatus according to claim 1, wherein a pressure measuring means selected from a mechanical pressure gauge, a gauge pressure gauge and a mercury pressure gauge is present at the inlet of the pump c.

ポンプdの入口に、機械式圧力計、ゲージ圧計、水銀圧力計の中から選択された圧力測定手段が存在している請求項１に記載の装置。 2. An apparatus according to claim 1, wherein a pressure measuring means selected from a mechanical pressure gauge, a gauge pressure gauge and a mercury pressure gauge is present at the inlet of the pump d.

バルブγの入口に、機械式圧力計、ゲージ圧計、水銀圧力計の中から選択された圧力測定手段が存在している請求項2に記載の装置。 3. The apparatus according to claim 2, wherein a pressure measuring means selected from a mechanical pressure gauge, a gauge pressure gauge, and a mercury pressure gauge exists at the inlet of the valve γ.

バルブδの入口に、機械式圧力計、ゲージ圧計、水銀圧力計の中から選択された圧力測定手段が存在している請求項2に記載の装置。 3. The apparatus according to claim 2, wherein a pressure measuring means selected from a mechanical pressure gauge, a gauge pressure gauge, and a mercury pressure gauge exists at the inlet of the valve δ.

上記材料の温度またはサイズを制御することによってこの材料から蒸発する流量を制御し、その結果として供給源からチェンバーへの流量を制御する請求項８に記載の装置。 9. The apparatus of claim 8, wherein the flow rate evaporating from the material is controlled by controlling the temperature or size of the material, thereby controlling the flow rate from the source to the chamber.

供給源とチェンバーを接続するパイプの途中に、この供給源からチェンバーへの流量を測定するための流量計が存在している請求項１〜２のいずれかに記載の装置。 The apparatus according to claim 1, wherein a flow meter for measuring a flow rate from the supply source to the chamber exists in the middle of a pipe connecting the supply source and the chamber.

供給源とチェンバーを接続するパイプの途中に、この供給源からチェンバーへの流量を制御するためのバルブが存在している請求項１〜２のいずれかに記載の装置。 The apparatus according to claim 1, wherein a valve for controlling a flow rate from the supply source to the chamber exists in the middle of a pipe connecting the supply source and the chamber.

物質Cを、ポンプc内で、液体または固体の形態で回収する請求項１５に記載の装置の利用方法。 The method of using an apparatus according to claim 15, wherein the substance C is recovered in the form of liquid or solid in the pump c.

圧力測定を利用して、チェンバー内に物質CまたはDが存在していることを検出する、あるいはチェンバー内の物質CまたはDの量を測定する請求項２０または２１に記載の装置の使用方法。 The method of using the apparatus according to claim 20 or 21, wherein pressure measurement is used to detect the presence of substance C or D in the chamber, or to measure the amount of substance C or D in the chamber.

圧力測定を利用してチェンバー内の分解反応を検出する請求項２０または２１に記載の装置の使用方法。 The method of using the apparatus according to claim 20 or 21, wherein the decomposition reaction in the chamber is detected using pressure measurement.

圧力測定を利用して化学堆積の継続時間を最適化する請求項２０または２１に記載の装置の使用方法。 22. The method of using an apparatus according to claim 20 or 21, wherein pressure measurement is used to optimize the duration of chemical deposition.

チェンバー内における物質Cの部分圧および流量を、バルブγの開き具合を制御することによって、或いは請求項２４又は請求項２６に記載の手段を利用して供給源からの物質Cの流量を制御することによって設定する請求項２に記載の装置の使用方法。 The partial pressure and flow rate of the substance C in the chamber is controlled by controlling the opening degree of the valve γ or using the means of claim 24 or claim 26. The use method of the apparatus of Claim 2 set by this.

チェンバー内における物質Ｄの部分圧および流量を、バルブδの開き具合を制御することによって、或いは請求項２４又は請求項２６に記載の手段を利用して供給源からの物質Ｄの流量を制御することによって設定する請求項２に記載の装置の使用方法。 The partial pressure and flow rate of the substance D in the chamber is controlled by controlling the opening degree of the valve δ or by using the means according to claim 24 or claim 26. The use method of the apparatus of Claim 2 set by this.

物質Cの流量を少なくするため、チェンバー内における物質Dの分圧を上昇させる請求項３２に記載の使用方法。 The method according to claim 32, wherein the partial pressure of the substance D in the chamber is increased in order to reduce the flow rate of the substance C.

請求項１から２６のいずれか１項に記載の装置を使用した炭素材料の製造方法。 The manufacturing method of the carbon material using the apparatus of any one of Claim 1 to 26.

炭素材料がカーボンナノチューブを含む請求項３４に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 34, wherein the carbon material includes carbon nanotubes.

炭素材料が単層カーボンナノチューブを含む請求項３５に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 35, wherein the carbon material includes single-walled carbon nanotubes.