JP2012031017A - Method for producing and collecting periodic microstructured material by plasma collision - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ衝突により周期的微細構造を有する物質を生成捕集する方法に関する。 The present invention relates to a method for generating and collecting a substance having a periodic fine structure by plasma collision.
カーボンを含有する２つのターゲットを真空チェンバー内に収容し、この２つのターゲットにそれぞれレーザービームを同時照射して、２つのプルームプラズマを生成し、さらに２つのプルームプラズマを互いに衝突させることにより、カーボンナノ物質を生成する技術が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。 Two targets containing carbon are housed in a vacuum chamber, and each of the two targets is simultaneously irradiated with a laser beam to generate two plume plasmas. Techniques for generating nanomaterials are known (see, for example, Non-Patent Document 1).
しかし、上記非特許文献１に記載の技術では、現在、有用性が実証されている周期的な微細構造を有する物質（例えば、カーボンナノチューブ）を製造することができなかった。 However, with the technique described in Non-Patent Document 1, it has not been possible to produce a substance (for example, carbon nanotube) having a periodic fine structure that has been proven useful at present.
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、周期的微細構造を有する物質を高純度で生成することができる技術を提供すること、或いは、前記周期的微細構造物質にバンドギャップ等の量子特性を変調し以て巨視的特性としての電気抵抗等を変化させる置換型成分原子（例えば、カーボンナノチューブ中の炭素をホウ素に置換する）をドーピングする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a technique capable of producing a substance having a periodic fine structure with high purity, or a band gap or the like in the periodic fine structure substance. It is an object of the present invention to provide a technique for doping substitutional component atoms (for example, substituting carbon in a carbon nanotube with boron) that changes an electrical resistance or the like as a macroscopic characteristic by modulating quantum characteristics.
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載のプラズマ衝突による周期的微細構造物質生成捕集方法は、原料原子を含有する複数のターゲットを真空チェンバー内に配置する第１工程と、短パルス高エネルギービームを、複数のターゲットそれぞれに照射する第２工程と、短パルス高エネルギービームが照射された複数のターゲットのそれぞれから放出されるプルームプラズマを相互に交差衝突させることにより微細構造物質を生成する第３工程とを有する。 In order to achieve the above object, the method for producing and collecting a periodic fine structure material by plasma collision according to claim 1 includes a first step of disposing a plurality of targets containing source atoms in a vacuum chamber, and a short process. The second step of irradiating each of the plurality of targets with a pulsed high energy beam and the plume plasma emitted from each of the plurality of targets irradiated with the short pulsed high energy beam are allowed to collide with each other to form a microstructure material. A third step of generating.
そして、この周期的微細構造物質生成捕集方法では、プルームプラズマ内のイオンがプルームプラズマの交差衝突部空間を通過する距離である衝突通過距離に対して、単原子イオン同士の衝突平均自由工程が数分の１以下となるような密度と温度を持つプルームプラズマが、第２工程における短パルス高エネルギービームの照射により生成される。これにより、有限な体積を持つプルームの交差衝突部空間においてもプラズマ粒子同士の衝突平均自由行程が十分短くなる。つまり、プルームプラズマ粒子が交差衝突部空間を通過する間に十分な頻度で衝突が起る。それによって、先ずクラスター分子イオンが生成し、引き続いてそのクラスターを最小単位とするような周期的微細構造を持つ新物質を生成することができる。このとき、クラスター分子イオンが生成することで衝突頻度が、飛躍的に増大するため雪崩的に周期的微細構造物質の生成が起こる（クラスター化は分子の大型化を意味する）。 In this periodic fine structure material generation and collection method, the collision mean free process of monoatomic ions with respect to the collision passage distance, which is the distance that the ions in the plume plasma pass through the intersection collision space of the plume plasma, Plume plasma having a density and temperature that is a fraction or less is generated by irradiation with a short pulse high energy beam in the second step. As a result, the collision mean free path between the plasma particles is sufficiently shortened even in the intersection collision space of the plume having a finite volume. That is, collisions occur with a sufficient frequency while plume plasma particles pass through the intersecting collision space. Thereby, cluster molecular ions are first generated, and subsequently, a new substance having a periodic fine structure in which the cluster is a minimum unit can be generated. At this time, the generation of cluster molecular ions dramatically increases the collision frequency, resulting in the generation of a periodic fine structure material in an avalanche (clustering means an increase in size of the molecule).
また、請求項１に記載のプラズマ衝突による周期的微細構造物質生成捕集方法においては、請求項２に記載のように、第３工程で生成された微細構造物質の真空中飛行経路上に、複数の網目が形成されたメッシュ部材を設置するようにすることで下記原理により効率的に生成した微細構造物質を捕集することができる。 Moreover, in the periodic fine structure material production | generation collection method by the plasma collision of Claim 1, as described in Claim 2, on the flight path | route in the vacuum of the fine structure material produced | generated at the 3rd process, By installing a mesh member in which a plurality of meshes are formed, it is possible to collect a finely structured material efficiently generated according to the following principle.
このように構成されたプラズマ衝突による周期的微細構造物質生成捕集方法によれば、メッシュ部材の目開きより大きい微細構造物質をメッシュ部材上に捕集することができる一方、メッシュ部材の目開きより小さい微細構造物質についてはメッシュ部材を通過させることができる。すなわち、メッシュ部材の目開きより大きい微細構造物質と目開きより小さい微細構造物質とを簡便に選別することができる。 According to the periodic microstructural material generation and collection method by plasma collision thus configured, fine structure material larger than the mesh member opening can be collected on the mesh member, while the mesh member opening Smaller microstructures can be passed through the mesh member. That is, it is possible to easily select a fine structure material larger than the mesh opening and a fine structure material smaller than the mesh opening.
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１は周期的微細構造物質生成捕集装置１の構成を示す模式図である。図２（ａ）はターゲットへのレーザー照射様式を説明する図、図２（ｂ）はプルームプラズマの放出挙動を説明する図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a periodic fine structure substance generation / collection device 1. FIG. 2A is a diagram for explaining the laser irradiation mode on the target, and FIG. 2B is a diagram for explaining the emission behavior of plume plasma.
周期的微細構造物質生成捕集装置１は、図１に示すように、レーザー光を生成するレーザー生成部２と、レーザー分割部３と、線集光部４と、ターゲット収納部５とを備える。
レーザー生成部２は、ＹＡＧレーザー（例えばパワー１Ｊ、パルス幅６ｎｓ、発振周波数１０Ｈｚ）を発生させた後に、固体による吸収率を上げるために３倍高調波（波長：３５５ｎｍ）に変換し、外部に出射する。
As shown in FIG. 1, the periodic fine structure material generation and collection device 1 includes a laser generation unit 2 that generates laser light, a laser division unit 3, a line condensing unit 4, and a target storage unit 5. .
After generating a YAG laser (for example, power 1 J, pulse width 6 ns, oscillation frequency 10 Hz), the laser generator 2 converts it to a third harmonic (wavelength: 355 nm) to increase the absorption rate by the solid, and externally Exit.
またレーザー分割部３は、ビームスプリッタ３１と、固定鏡３２，３３とを備える。これらのうちビームスプリッタ３１は、レーザー生成部２から照射されたレーザー光を２方向に向けて所望の強度比（本実施形態では等強度）に分割する。そして固定鏡３２は、ビームスプリッタ３１で２分割された一方のレーザー光をターゲット収納部５に向けて反射し、固定鏡３３は、ビームスプリッタ３１で２分割された他方のレーザー光をターゲット収納部５に向けて反射する。 The laser splitting unit 3 includes a beam splitter 31 and fixed mirrors 32 and 33. Of these, the beam splitter 31 divides the laser light emitted from the laser generator 2 into two desired directions and has a desired intensity ratio (equal intensity in the present embodiment). The fixed mirror 32 reflects one laser beam divided into two by the beam splitter 31 toward the target storage unit 5, and the fixed mirror 33 reflects the other laser beam divided into two by the beam splitter 31 to the target storage unit. Reflects toward 5.
また線集光部４は、シリンドリカルレンズ４１，４２を備える。シリンドリカルレンズ４１は、固定鏡３２とターゲット収納部５との間に配置され、固定鏡３２で反射されたレーザー光（以下、レーザー光ＬＬ１という）を線集光し、ターゲット収納部５に向けて照射する。またシリンドリカルレンズ４２は、固定鏡３３とターゲット収納部５との間に配置され、固定鏡３３で反射されたレーザー光（以下、レーザー光ＬＬ２という）を線集光し、ターゲット収納部５に向けて照射する。 The line condensing unit 4 includes cylindrical lenses 41 and 42. The cylindrical lens 41 is disposed between the fixed mirror 32 and the target storage unit 5, condenses the laser light reflected by the fixed mirror 32 (hereinafter referred to as laser light LL 1), and directs it toward the target storage unit 5. Irradiate. Further, the cylindrical lens 42 is disposed between the fixed mirror 33 and the target storage unit 5, condenses a laser beam reflected by the fixed mirror 33 (hereinafter referred to as laser beam LL 2), and directs it toward the target storage unit 5. Irradiate.
またターゲット収納部５は、微細構造物質の原料原子（本実施形態では炭素）を含有する固体ターゲット５１，５２と、ターゲット収納部５内で生成されたナノ物質を捕集する捕集基板５３（図１では不図示。図２（ｂ）を参照）と、固体ターゲット５１，５２および捕集基板５３を収納する真空チェンバー５４とを備える。 In addition, the target storage unit 5 includes solid targets 51 and 52 containing raw material atoms of fine structure materials (carbon in the present embodiment), and a collection substrate 53 that collects nanomaterials generated in the target storage unit 5 ( 1 (not shown in FIG. 2 (see FIG. 2B)), and a vacuum chamber 54 that houses the solid targets 51 and 52 and the collection substrate 53.
固体ターゲット５１，５２は、図２（ａ）に示すように、湾曲面５１ａ，５２ａを有するように形成されている。そして固体ターゲット５１は、シリンドリカルレンズ４１からのレーザー光が湾曲面５１ａ上に照射されるように配置され、固体ターゲット５２は、シリンドリカルレンズ４２からのレーザー光が湾曲面５２ａ上に照射されるように配置される。 As shown in FIG. 2A, the solid targets 51 and 52 are formed so as to have curved surfaces 51a and 52a. The solid target 51 is arranged so that the laser beam from the cylindrical lens 41 is irradiated onto the curved surface 51a, and the solid target 52 is irradiated with the laser beam from the cylindrical lens 42 onto the curved surface 52a. Be placed.
さらに固体ターゲット５１，５２はそれぞれ、線集光されたレーザー光ＬＬ１，ＬＬ２の集光方向ＦＤ１，ＦＤ２が湾曲面５１ａ，湾曲面５２ａの円周方向に沿うように配置される。 Further, the solid targets 51 and 52 are arranged so that the condensing directions FD1 and FD2 of the laser beams LL1 and LL2 that have been condensed with rays are along the circumferential direction of the curved surface 51a and the curved surface 52a.
また固体ターゲット５１，５２はそれぞれ、図２（ｂ）に示すように、固体ターゲット５１，５２へのレーザー光により生成されたプルームプラズマＰＰ１，ＰＰ２が自己集光点ＣＰ１，ＣＰ２で自己集光するように、湾曲面５１ａ，５２ａの形状が設定されている。そして固体ターゲット５１，５２は、自己集光点ＣＰ１と自己集光点ＣＰ２とが重なるように配置されている。以下、自己集光点ＣＰ１と自己集光点ＣＰ２とが重なる点を衝突点ＩＰという。 Further, as shown in FIG. 2B, the solid targets 51 and 52 self-concentrate the plume plasmas PP1 and PP2 generated by the laser light to the solid targets 51 and 52 at the self-condensing points CP1 and CP2, respectively. As described above, the shapes of the curved surfaces 51a and 52a are set. The solid targets 51 and 52 are arranged so that the self-focusing point CP1 and the self-focusing point CP2 overlap. Hereinafter, the point where self-condensing point CP1 and self-condensing point CP2 overlap is referred to as collision point IP.
また捕集基板５３は、図２（ｂ）に示すように、平板５３ａ上にメッシュ５３ｂを配置した二重構造である。メッシュ５３ｂの目開きは例えば１６μｍである。そして捕集基板５３は、プルームプラズマＰＰ１，ＰＰ２が合流した後に直進する方向Ｄ１（後述）に設置される。 Moreover, the collection board | substrate 53 is a double structure which has arrange | positioned the mesh 53b on the flat plate 53a, as shown in FIG.2 (b). The mesh 53b has an opening of, for example, 16 μm. And the collection board | substrate 53 is installed in the direction D1 (after-mentioned) which goes straight after plume plasma PP1, PP2 merges.
また真空チェンバー５４は、例えばターボ分子ポンプで全圧力が１０-4Ｐａ台になるまで排気される。
このように構成された周期的微細構造物質生成捕集装置１では、まず、レーザー生成部２から照射されたレーザー光が、ビームスプリッタ３１でレーザー光ＬＬ１とレーザー光ＬＬ２に分割される。そしてレーザー光ＬＬ１，ＬＬ２はそれぞれ、シリンドリカルレンズ４１，４２により集光方向ＦＤ１，ＦＤ２に線集光され、固体ターゲット５１，５２の湾曲面５１ａ，５２ａ上に照射される。これにより、ターゲット物質のアブレーションが誘起され、固体ターゲット５１，５２の湾曲面５１ａ，５２ａからプルームプラズマＰＰ１，ＰＰ２が放出される。（なおアブレーションとは、極端に高いエネルギー流束に材料が曝されたときに熱蒸発を通り越して一気にプラズマ生成が起こり、表面層原子が放出される現象を言う。）
そして、プルームプラズマＰＰ１の自己集光点ＣＰ１とプルームプラズマＰＰ２の自己集光点ＣＰ２が重なるように配置されているため、プルームプラズマＰＰ１とプルームプラズマＰＰ２は湾曲の半径が交差する点ＩＰを含む有限体積を持つ真空中の空間で相互に交差衝突する。
The vacuum chamber 54 is evacuated, for example, with a turbo molecular pump until the total pressure reaches the 10 −4 Pa level.
In the periodic fine structure material generating and collecting apparatus 1 configured as described above, first, the laser light emitted from the laser generating unit 2 is divided into the laser light LL1 and the laser light LL2 by the beam splitter 31. The laser beams LL1 and LL2 are linearly condensed in the condensing directions FD1 and FD2 by the cylindrical lenses 41 and 42, respectively, and irradiated onto the curved surfaces 51a and 52a of the solid targets 51 and 52. Thereby, ablation of the target material is induced, and the plume plasmas PP1 and PP2 are emitted from the curved surfaces 51a and 52a of the solid targets 51 and 52, respectively. (Note that ablation refers to a phenomenon in which when a material is exposed to an extremely high energy flux, plasma generation occurs at a stretch through thermal evaporation, and surface layer atoms are released.)
Since the self-condensing point CP1 of the plume plasma PP1 and the self-condensing point CP2 of the plume plasma PP2 are arranged so as to overlap each other, the plume plasma PP1 and the plume plasma PP2 are finite including the point IP where the radii of curvature intersect. They collide with each other in a vacuum space with a volume.
この衝突により、カーボンナノ物質が生成される。なお、この衝突は真空中で発生するため、生成されるカーボンナノ物質は高純度である。そして、生成されたカーボンナノ物質は、プルームプラズマＰＰ１の速度ベクトルとプルームプラズマＰＰ２の速度ベクトルとの合成ベクトルの方向Ｄ１に向かって直進し、捕集基板５３に飛来捕捉される。 This collision generates carbon nanomaterials. In addition, since this collision occurs in a vacuum, the produced carbon nanomaterial has high purity. The generated carbon nanomaterial travels straight in the direction D1 of the combined vector of the velocity vector of the plume plasma PP1 and the velocity vector of the plume plasma PP2, and is captured and captured by the collection substrate 53.
捕集基板５３に捕捉されるカーボンナノ物質のうち、メッシュ５３ｂの目開きより大きいものはメッシュ５３ｂに捕捉され、メッシュ５３ｂの目開きより小さいものは平板５３ａに捕捉される。これにより、メッシュ５３ｂの目開きより大きいカーボンナノ物質と目開きより小さいカーボンナノ物質とを簡便に選別することができる。 Among the carbon nanomaterials captured by the collection substrate 53, those larger than the mesh 53b are captured by the mesh 53b, and those smaller than the mesh 53b are captured by the flat plate 53a. Thereby, the carbon nanomaterial larger than the mesh 53b and the carbon nanomaterial smaller than the mesh can be easily selected.
そして、レーザー生成部２から照射されるレーザー光の強度が１０8Ｗ／ｃｍ2台である場合に、上記カーボンナノ物質として、所謂ベンゼンリングに相当するもので周期的微細構造の最小単位であるＣ6 +核生成をきっかけにしてそれを最小単位とするような周期的微細構造を持つカーボンナノチューブが生成された。なお、このときに放出されるプルームプラズマＰＰ１，ＰＰ２の密度は１０10［１／ｃｃ］台、イオン温度は０．１［ｅＶ］台である。そして本実施形態では、プルームプラズマの相互貫通距離は約２ｃｍ、イオン同士の衝突平均自由工程は約１ｃｍであった。 When the intensity of laser light emitted from the laser generator 2 is 10 8 W / cm 2 , the carbon nanomaterial corresponds to a so-called benzene ring and is the minimum unit of the periodic fine structure. Carbon nanotubes having a periodic fine structure that uses C 6 + nucleation as a minimum unit were generated. The density of the plume plasmas PP1 and PP2 emitted at this time is on the order of 10 10 [1 / cc], and the ion temperature is on the order of 0.1 [eV]. In this embodiment, the mutual penetration distance of plume plasma was about 2 cm, and the collision mean free path between ions was about 1 cm.
図３（ａ）は、周期的微細構造物質生成捕集装置１で生成されたカーボンナノチューブの透過型電子顕微鏡像である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の拡大像である。これは、前記のレーザー強度で約２時間の連続運転で生成されたカーボンナノチューブで、総延長が数キロに及ぶ。 FIG. 3A is a transmission electron microscope image of the carbon nanotubes generated by the periodic fine structure material generating and collecting apparatus 1. FIG. 3B is an enlarged image of FIG. This is a carbon nanotube produced by continuous operation for about 2 hours at the above-mentioned laser intensity, and the total length is several kilometers.
図４は、周期的微細構造物質生成捕集装置１で生成されたクラスター分子イオンの質量分析結果を示す図である。図４に示すように、Ｃ+，Ｃ2 +，Ｃ3 +，Ｃ4 +，Ｃ5 +，Ｃ6 +の生成が確認された。特にＣ6 +は、上記周期的微細構造を構成するための最小単位として、その生成が必須である。 FIG. 4 is a diagram showing a mass analysis result of cluster molecular ions generated by the periodic fine structure material generation / collection apparatus 1. As shown in FIG. 4, the generation of C + , C 2 + , C 3 + , C 4 + , C 5 + , and C 6 + was confirmed. In particular, C 6 + must be generated as a minimum unit for constituting the periodic fine structure.
すなわち、プルームプラズマＰＰ１，ＰＰ２内のイオンがプルームプラズマの交差衝突部空間（すなわち、衝突点ＩＰ周辺の空間）を通過する距離（すなわち、上記の相互貫通距離）に対して、上記単原子イオン同士の衝突平均自由工程が数分の１以下となるイオン温度のプルームプラズマが、短パルス高エネルギービームの照射により生成される。この条件下であれば、プルームプラズマ中のイオンが有限な体積を持つ交差部空間を通過する間に十分な頻度で衝突が起る。それによって、先ずクラスターイオンが生成し、引き続いてそのクラスターを最小単位とするような周期的微細構造を持つ新物質が生成する。また、クラスターイオンの形成によりイオン同士の衝突頻度が飛躍的に増大し以て周期的微細構造物質の形成が加速度的に進行する（クラスター化は分子の大型化を意味する）。 That is, with respect to the distance (that is, the mutual penetration distance) that the ions in the plume plasmas PP1 and PP2 pass through the intersecting collision portion space of the plume plasma (that is, the space around the collision point IP), The plume plasma having an ion temperature that makes the collision mean free process of [1] a fraction or less is generated by irradiation with a short pulse high energy beam. Under this condition, collisions occur with sufficient frequency while ions in the plume plasma pass through the intersection space having a finite volume. As a result, cluster ions are first generated, and subsequently, a new material having a periodic fine structure in which the cluster is a minimum unit is generated. Also, the formation of the periodic fine structure material accelerates due to a dramatic increase in the collision frequency between ions due to the formation of cluster ions (clustering means an increase in the size of the molecule).
図５は、メッシュ５３ｂとカーボンナノチューブの透過型電子顕微鏡像である。図５に示すように、カーボンナノチューブＣＮＴをメッシュ５３ｂ上に捕捉することができる。
以上説明した実施形態において、固体ターゲット５１，５２を真空チェンバー５４内に設置する工程は本発明における第１工程、レーザー光ＬＬ１，ＬＬ２を固体ターゲット５１，５２に等強度で照射する工程は本発明における第２工程、プルームプラズマＰＰ１とプルームプラズマＰＰ２とを衝突させる工程は本発明における第３工程、カーボンナノチューブは本発明における周期的微細構造物質、メッシュ５３ｂは本発明におけるメッシュ部材である。
FIG. 5 is a transmission electron microscope image of the mesh 53b and the carbon nanotube. As shown in FIG. 5, the carbon nanotubes CNT can be captured on the mesh 53b.
In the embodiment described above, the step of installing the solid targets 51 and 52 in the vacuum chamber 54 is the first step in the present invention, and the step of irradiating the solid targets 51 and 52 with the laser beams LL1 and LL2 with equal intensity is the present invention. The second step in FIG. 2 is a step in which the plume plasma PP1 and the plume plasma PP2 collide with each other in the third step in the present invention, the carbon nanotube is a periodic fine structure material in the present invention, and the mesh 53b is a mesh member in the present invention.
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態では、２つの固体ターゲットにレーザー光を照射するものを示したが、これに限定されず、３つ以上の固体ターゲットを用いてもよい。ターゲットの数を増やすことで周期的微細構造物質の生成速度が飛躍的に増大するものと考えられる。
As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, As long as it belongs to the technical scope of this invention, a various form can be taken.
For example, in the above-described embodiment, two solid targets are irradiated with laser light. However, the present invention is not limited to this, and three or more solid targets may be used. It is considered that the generation rate of the periodic fine structure material is dramatically increased by increasing the number of targets.
また上記実施形態では、固体ターゲットの原料原子が炭素であるものを示したが、これに限定されず、その他の原料原子であってもよい。例えば、ホウ素が挙げられる。３つ目のターゲットとしてホウ素を用いることでカーボンナノチューブの炭素原子をホウ素で置換するようなドーピングが可能である。また、このことで局所的にバンドギャップ等の量子特性や巨視的特性としての周期的微細構造物質の電気抵抗を変化させることも可能である。 Moreover, in the said embodiment, although the raw material atom of the solid target showed carbon, it is not limited to this, Other raw material atoms may be sufficient. An example is boron. By using boron as the third target, it is possible to perform doping such that the carbon atom of the carbon nanotube is replaced with boron. In addition, it is also possible to locally change the electrical resistance of the periodic fine structure material as a quantum characteristic such as a band gap or a macroscopic characteristic.
また上記実施形態では、短パルス高エネルギービームとしてレーザー光を用いたものを示したが、これに限定されず、例えばアブレーションプルームプラズマが上記のような密度・イオン温度を持てば、電子ビームであってもよい。 In the above embodiment, a laser beam is used as the short pulse high energy beam. However, the present invention is not limited to this. For example, if the ablation plume plasma has the above density and ion temperature, it is an electron beam. May be.
１…微細構造物質生成装置、２…レーザー生成部、３…レーザー分割部、４…線集光部、５…ターゲット収納部、３１…ビームスプリッタ、３２，３３…固定鏡、４１，４２…シリンドリカルレンズ、５１，５２…固体ターゲット、５３…捕集基板、５３ａ…平板、５３ｂ…メッシュ、５４…真空チェンバー、ＬＬ１，ＬＬ２…レーザー光、ＰＰ１，ＰＰ２…プルームプラズマ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fine structure substance production apparatus, 2 ... Laser production | generation part, 3 ... Laser division part, 4 ... Line | wire condensing part, 5 ... Target storage part, 31 ... Beam splitter, 32, 33 ... Fixed mirror, 41, 42 ... Cylindrical Lens, 51, 52 ... Solid target, 53 ... Collection substrate, 53a ... Flat plate, 53b ... Mesh, 54 ... Vacuum chamber, LL1, LL2 ... Laser light, PP1, PP2 ... Plume plasma
Claims (2)
短パルス高エネルギービームを、複数の前記ターゲットそれぞれに照射する第２工程と、
前記短パルス高エネルギービームが照射された複数の前記ターゲットのそれぞれから放出されるプルームプラズマを相互に交差衝突させることにより微細構造物質を生成する第３工程とを有し、
前記プルームプラズマ内の単原子イオンが前記プルームプラズマの交差衝突部空間を通過する距離である衝突通過距離に対して、前記単原子イオン同士の衝突平均自由工程が数分の１以下となるような密度と温度を持つ前記プルームプラズマが、前記第２工程における前記短パルス高エネルギービームの照射により生成され、前記第３工程により周期的微細構造を有する物質が生成される
ことを特徴とするプラズマ衝突による周期的微細構造物質生成捕集方法。 A first step of disposing a plurality of targets containing source atoms in a vacuum chamber;
A second step of irradiating each of the plurality of targets with a short pulse high energy beam;
A third step of generating a microstructure material by causing the plume plasma emitted from each of the plurality of targets irradiated with the short pulse high energy beam to collide with each other, and
The collision mean free path between the monoatomic ions is less than a fraction of the collision passing distance that is the distance that the monoatomic ions in the plume plasma pass through the intersecting collision space of the plume plasma. The plume plasma having a density and a temperature is generated by irradiation with the short pulse high energy beam in the second step, and a substance having a periodic fine structure is generated in the third step. Periodic fine structure material generation and collection method.
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ衝突による周期的微細構造物質生成捕集方法。 The periodic fine structure by plasma collision according to claim 1, wherein a mesh member having a plurality of meshes is installed on a flight path in vacuum of the fine structure material generated in the third step. Substance generation and collection method.
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