JP2014180610A

JP2014180610A - Particulate manufacturing apparatus

Info

Publication number: JP2014180610A
Application number: JP2013056044A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Obuchi; 隆文大渕; Toshio Takiya; 俊夫滝谷; Naoaki Fukuda; 直晃福田; Norihiro Inoue; 典洋井上; Toshio Yoshida; 寿夫吉田; Takeshi Yamada; 猛山田
Original assignee: ADVANCED MATERIALS PROC INST KINKI JAPAN; Hitachi Zosen Corp; Advanced Materials Processing Institute Kinki Japan AMPI
Current assignee: ADVANCED MATERIALS PROC INST KINKI JAPAN; Hitachi Zosen Corp; Advanced Materials Processing Institute Kinki Japan AMPI
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-09-29

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the productivity of particulates by generating ablation particles within a brief period without entailing mutual influences among a plurality of target materials.SOLUTION: Multiple target materials 9 are arranged within a chamber 2 along a specified arranging direction. When the multiple target materials 9 are irradiated with laser beam pulses, ablation particles are generated, without entailing overlaps of multiple plumes generated respectively from the multiple target materials 9, from the respective target materials 9. A carrier gas is streamed within the chamber 2 along a streaming direction perpendicular to the arranging direction, and the ablation particles generated from the multiple target materials 9 are mixed within a mixing space 212 within the chamber 2 on the downstream side of the multiple target materials 9 along the streaming direction. The productivity of particulates (high-dispersion nanoparticles) can thus be improved by generating ablation particles within a brief period without entailing mutual influences among the multiple target materials 9.

Description

本発明は、微粒子を製造する微粒子製造装置に関する。 The present invention relates to a fine particle production apparatus for producing fine particles.

近年、レーザアブレーション法により微粒子を製造する手法が提案されている。例えば、特許文献１では、第１のターゲットに第１のパルスレーザを照射して第１のプラズマプルームを生じさせるとともに、第２のターゲットに第２のパルスレーザを照射して第１のプラズマプルームと交差する第２のプラズマプルームを生じさせることが行われる。これにより、第１のプラズマプルームと第２のプラズマプルームが交差する領域で所定の反応を生じさせ、特異な結晶構造を有する物質が作製される。 In recent years, methods for producing fine particles by a laser ablation method have been proposed. For example, in Patent Document 1, a first plasma plume is generated by irradiating a first target with a first pulse laser, and a first plasma plume is irradiated with a second pulse laser on a second target. A second plasma plume is produced that intersects with. As a result, a predetermined reaction is generated in a region where the first plasma plume and the second plasma plume intersect, and a substance having a unique crystal structure is produced.

また、特許文献２における微粒子の製造では、第１ターゲット材料に第１レーザを照射して第１プルームを発生させ、第１プルーム中において第１クラスターが生成される。続いて、第２ターゲット材料に第２レーザを照射して第２プルームを発生させ、第２プルーム中において第２クラスターが生成される。このとき、第１クラスターが、第２プルームに曝されることによって凝集するとともに、第２クラスターを取り込んでナノ構造複合粒子が形成される。 In the manufacture of fine particles in Patent Document 2, the first target material is irradiated with the first laser to generate the first plume, and the first cluster is generated in the first plume. Subsequently, the second target material is irradiated with a second laser to generate a second plume, and a second cluster is generated in the second plume. At this time, the first clusters are aggregated by being exposed to the second plume, and the second clusters are incorporated to form nanostructured composite particles.

なお、非特許文献１には、レーザアブレーションによるＳｉナノ微粒子の生成において、レーザ光の照射後、Ｓｉナノ微粒子が生成する時間について記載されている。 Non-Patent Document 1 describes the time for generating Si nanoparticles after laser irradiation in the generation of Si nanoparticles by laser ablation.

特開２００４−２６３２４５号公報JP 2004-263245 A 特開２０１１−２４９２７６号公報JP 2011-249276 A

水田泰治、“レーザーアブレーション法による可視発光Ｓｉナノ微粒子の生成ダイナミックスと表面修飾：時間分解測定”、［online］、国立大学法人筑波大学、［平成２５年２月２１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.tulips.tsukuba.ac.jp/dspace/handle/2241/6282＞Yasuharu Mizuta, “Generation dynamics and surface modification of visible light emitting Si nanoparticles by laser ablation method: time-resolved measurement”, [online], University of Tsukuba, [Search on February 21, 2013], Internet <URL : Https://www.tulips.tsukuba.ac.jp/dspace/handle/2241/6282>

ところで、特許文献１および２の装置では、２つのターゲット材料からそれぞれ発生する２つのプルームが互いに重なるように、当該２つのターゲット材料が配置される。したがって、複数のターゲット材料において、互いに影響を及ぼすことなく、短い周期にてアブレーション粒子を発生させることができず、例えば、一のターゲット材料のナノ粒子と他のターゲット材料のナノ粒子とが高分散したもの（高分散ナノ粒子）等を効率よく製造することができない。なお、複数種類のナノ粒子を個別に製造し、その後、機械的に混合・攪拌したとしても、ナノ粒子の高分散化には、一定の限界がある。 By the way, in the apparatuses of Patent Documents 1 and 2, the two target materials are arranged so that two plumes respectively generated from the two target materials overlap each other. Therefore, in a plurality of target materials, ablation particles cannot be generated in a short period without affecting each other. For example, nanoparticles of one target material and nanoparticles of another target material are highly dispersed. (Highly dispersed nanoparticles) etc. cannot be produced efficiently. Even if a plurality of types of nanoparticles are manufactured individually and then mechanically mixed and stirred, there is a certain limit to the high dispersion of the nanoparticles.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数のターゲット材料において、互いに影響を及ぼすことなく、短い周期にてアブレーション粒子を発生させることが可能な新規な微粒子製造装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a novel fine particle production apparatus capable of generating ablation particles in a short cycle without affecting each other in a plurality of target materials. It is said.

請求項１に記載の発明は、微粒子を製造する微粒子製造装置であって、チャンバと、前記チャンバ内において複数のターゲット材料を所定の配列方向に並べて保持するターゲット保持部と、前記複数のターゲット材料に対してパルスレーザ光を照射することにより、前記複数のターゲット材料から発生する複数のプルームが重なることなく、前記複数のターゲット材料のそれぞれからアブレーション粒子を発生させる照射部と、前記チャンバ内においてキャリアガスを前記配列方向におよそ垂直な流れ方向に流すことにより、前記流れ方向において前記複数のターゲット材料の下流側における前記チャンバ内の混合空間にて前記複数のターゲット材料からのアブレーション粒子を混合するキャリアガス供給部とを備える。 The invention according to claim 1 is a fine particle production apparatus for producing fine particles, wherein the chamber, a target holding portion that holds a plurality of target materials in a predetermined arrangement direction in the chamber, and the plurality of target materials Irradiating a pulse laser beam to the irradiation unit that generates ablation particles from each of the plurality of target materials without overlapping a plurality of plumes generated from the plurality of target materials, and a carrier in the chamber A carrier that mixes ablation particles from the plurality of target materials in a mixing space in the chamber on the downstream side of the plurality of target materials in the flow direction by flowing a gas in a flow direction substantially perpendicular to the arrangement direction. A gas supply unit.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の微粒子製造装置であって、前記複数のターゲット材料から発生する前記複数のプルームの間が互いに仕切られている。 The invention described in claim 2 is the fine particle manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of plumes generated from the plurality of target materials are partitioned from each other.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の微粒子製造装置であって、前記チャンバ内の圧力が、１０キロパスカル以上、かつ、１５０キロパスカル以下である。 A third aspect of the present invention is the fine particle manufacturing apparatus according to the first or second aspect, wherein the pressure in the chamber is 10 kilopascals or more and 150 kilopascals or less.

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の微粒子製造装置であって、前記流れ方向に垂直な前記混合空間の断面積が、前記流れ方向の下流側に向かって漸次減少する。 A fourth aspect of the present invention is the fine particle manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein a cross-sectional area of the mixing space perpendicular to the flow direction is directed toward the downstream side in the flow direction. Decrease gradually.

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の微粒子製造装置であって、前記混合空間において、前記流れ方向に交差する方向に向けて送風を行う送風部をさらに備える。 A fifth aspect of the present invention is the fine particle manufacturing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a blower that blows air in a direction intersecting the flow direction in the mixing space. .

本発明によれば、複数のターゲット材料において、互いに影響を及ぼすことなく、短い周期にてアブレーション粒子を発生させることができ、微粒子の生産性を向上することができる。 According to the present invention, ablation particles can be generated in a short cycle without affecting each other in a plurality of target materials, and the productivity of fine particles can be improved.

微粒子製造装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a microparticle manufacturing apparatus. チャンバの断面図である。It is sectional drawing of a chamber. 微粒子の製造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating manufacture of microparticles | fine-particles. 微粒子の製造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating manufacture of microparticles | fine-particles. 微粒子の製造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating manufacture of microparticles | fine-particles. 微粒子製造装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of fine particle manufacturing apparatus. 微粒子製造装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of fine particle manufacturing apparatus. 微粒子製造装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of fine particle manufacturing apparatus. 微粒子製造装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of fine particle manufacturing apparatus.

図１は本発明の一の実施の形態に係る微粒子製造装置１の構成を示す図である。図１では、互いに垂直なＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を矢印にて図示している（後述の図において同様）。以下の説明では、図１中の（＋Ｚ）側を「上側」、（−Ｚ）側を「下側」と呼ぶが、Ｚ方向は必ずしも鉛直方向（重力方向）に平行である必要はない。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fine particle manufacturing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the X direction, the Y direction, and the Z direction perpendicular to each other are indicated by arrows (the same applies to the drawings described later). In the following description, the (+ Z) side in FIG. 1 is referred to as “upper side” and the (−Z) side is referred to as “lower side”, but the Z direction is not necessarily parallel to the vertical direction (gravity direction).

微粒子製造装置１は、燃料電池、太陽電池、金属空気電池、あるいは、光触媒等に利用される微粒子を製造する装置である。微粒子製造装置１は、微粒子を製造する処理空間を形成するチャンバ２、チャンバ２内において複数の（本実施の形態では、３つの）ターゲット材料９を所定の配列方向（図１中のＹ方向）に並べて保持するターゲット保持部３、複数のターゲット材料９に対してパルスレーザ光を照射する照射部４、並びに、チャンバ２内において所定のキャリアガスを配列方向におよそ垂直な流れ方向（図１中のＺ方向）に流すキャリアガス供給部５を備える。 The fine particle production apparatus 1 is an apparatus for producing fine particles used for a fuel cell, a solar cell, a metal air cell, a photocatalyst, or the like. The fine particle manufacturing apparatus 1 includes a chamber 2 that forms a processing space for manufacturing fine particles, and a plurality of (three in the present embodiment) target materials 9 in a predetermined arrangement direction (Y direction in FIG. 1). The target holding unit 3 that is held side by side, the irradiation unit 4 that irradiates a plurality of target materials 9 with pulsed laser light, and a flow direction of a predetermined carrier gas in the chamber 2 approximately perpendicular to the arrangement direction (in FIG. 1) The carrier gas supply unit 5 that flows in the Z direction) is provided.

図２は、図１中の矢印Ａ−Ａの位置におけるチャンバ２の断面図である。図２に示すように、流れ方向に垂直なチャンバ２の断面形状は、Ｘ方向およびＹ方向に平行な辺を有する矩形である（矩形以外であってもよい。）。チャンバ２内には、ＺＸ平面に平行な２つの仕切板３１がＹ方向に間隔を空けて配置される。２つの仕切板３１は同じ形状であり、Ｘ方向における各仕切板３１の両端は、チャンバ２の（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側の側面部に固定される。２つの仕切板３１により、チャンバ２の内部空間が３つの空間（以下、「分割空間」という。）２１１に分割される。板状の複数のターゲット材料９は、２つの仕切板３１の（＋Ｙ）側の面、および、チャンバ２の（−Ｙ）側の側面部２９の内面にそれぞれ取り付けられ、主面の法線が配列方向を向くようにしてチャンバ２内に保持される。このように、ターゲット保持部３は、２つの仕切板３１、および、チャンバ２の側面部２９を含む。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the chamber 2 at the position of the arrow AA in FIG. As shown in FIG. 2, the cross-sectional shape of the chamber 2 perpendicular to the flow direction is a rectangle having sides parallel to the X direction and the Y direction (may be other than a rectangle). In the chamber 2, two partition plates 31 parallel to the ZX plane are arranged with an interval in the Y direction. The two partition plates 31 have the same shape, and both ends of each partition plate 31 in the X direction are fixed to the side portions on the (+ X) side and (−X) side of the chamber 2. The internal space of the chamber 2 is divided into three spaces (hereinafter referred to as “divided spaces”) 211 by the two partition plates 31. The plurality of plate-like target materials 9 are respectively attached to the (+ Y) side surface of the two partition plates 31 and the inner surface of the side surface portion 29 on the (−Y) side of the chamber 2, and the normal line of the main surface is It is held in the chamber 2 so as to face the arrangement direction. As described above, the target holding unit 3 includes the two partition plates 31 and the side surface portion 29 of the chamber 2.

図１に示すように、照射部４は、パルスレーザ光を出射するパルスレーザ４１（例えば、パルスファイバーレーザ、エキシマレーザ、ＴＥＡ−ＣＯ_２レーザ等）、および、チャンバ２内においてＹ方向に配列される複数のミラー（ビームスプリッタ）４２ａ，４２ｂ，４２ｃを有する。パルスレーザ４１から出射されたパルスレーザ光は、チャンバ２に設けられた透光板２２を介して最も（＋Ｙ）側のミラー４２ａに入射し、一部の光が反射して最も（＋Ｙ）側のターゲット材料９に照射される。ミラー４２ａを透過した光は、中央のミラー４２ｂに入射し、一部の光が反射して中央のターゲット材料９に照射される。ミラー４２ｂを透過した光は、最も（−Ｙ）側のミラー４２ｃに入射し、最も（−Ｙ）側のターゲット材料９に向かって反射して当該ターゲット材料９に照射される。 As shown in FIG. 1, the irradiation unit 4 is arranged in the Y direction in a pulse laser 41 (for example, a pulse fiber laser, an excimer laser, a TEA-CO ₂ laser, etc.) that emits a pulse laser beam, and in the chamber 2. A plurality of mirrors (beam splitters) 42a, 42b, 42c. The pulse laser beam emitted from the pulse laser 41 is incident on the most (+ Y) side mirror 42a via the light transmitting plate 22 provided in the chamber 2, and a part of the light is reflected to the most (+ Y) side. The target material 9 is irradiated. The light transmitted through the mirror 42a is incident on the central mirror 42b, and a part of the light is reflected and irradiated to the central target material 9. The light transmitted through the mirror 42b is incident on the most (−Y) side mirror 42c, is reflected toward the most (−Y) side target material 9, and is irradiated on the target material 9.

チャンバ２の（＋Ｚ）側の上面部には、複数の（本実施の形態では、３つの）ガス供給口２３が設けられる。複数のガス供給口２３はＹ方向に配列され、複数の分割空間２１１にそれぞれ対向する。図２では、複数のガス供給口２３を二点鎖線にて示している。図１に示すように、複数のガス供給口２３には、供給管を介してキャリアガス供給部５が接続され、複数のガス供給口２３から複数の分割空間２１１に向けてキャリアガスが噴出される。実際には、キャリアガスはガス供給口２３から連続的に一定の流量にて噴出される。なお、（＋Ｚ）側から（−Ｚ）方向を向いて見た際に、複数のミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃは複数のガス供給口２３と重ならない位置に配置されており、ガス供給口２３から噴出されるキャリアガスの流れが複数のミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃにより阻害されることはない。 A plurality (three in the present embodiment) of gas supply ports 23 are provided on the upper surface of the (+ Z) side of the chamber 2. The plurality of gas supply ports 23 are arranged in the Y direction and face the plurality of divided spaces 211, respectively. In FIG. 2, the plurality of gas supply ports 23 are indicated by two-dot chain lines. As shown in FIG. 1, the carrier gas supply unit 5 is connected to the plurality of gas supply ports 23 via supply pipes, and the carrier gas is ejected from the plurality of gas supply ports 23 toward the plurality of divided spaces 211. The In practice, the carrier gas is continuously ejected from the gas supply port 23 at a constant flow rate. When viewed from the (+ Z) side in the (−Z) direction, the plurality of mirrors 42 a, 42 b, 42 c are arranged at positions that do not overlap with the plurality of gas supply ports 23. The flow of the ejected carrier gas is not hindered by the plurality of mirrors 42a, 42b, 42c.

チャンバ２内において、流れ方向における複数のターゲット材料９の下流側、すなわち、２つの仕切板３１の下側には、複数の分割空間２１１を通過したキャリアガスが合流する空間２１２が設けられる。チャンバ２の下部（（−Ｚ）側の部位）では、Ｘ方向およびＹ方向の幅が流れ方向における下流側に向かって漸次減少し、チャンバ２の下端には、下部開口２４が形成される。空間２１２にて合流したキャリアガスは下部開口２４を介して（−Ｚ）側に噴出される。チャンバ２の（−Ｚ）側には、微粒子を回収する回収容器６１が配置される。後述するように、当該空間２１２において、複数のターゲット材料９からのアブレーション粒子が混合されるため、以下、当該空間２１２を「混合空間２１２」という。 In the chamber 2, a space 212 where the carrier gases that have passed through the plurality of divided spaces 211 merge is provided downstream of the plurality of target materials 9 in the flow direction, that is, below the two partition plates 31. In the lower part of the chamber 2 (the part on the (−Z) side), the widths in the X direction and the Y direction gradually decrease toward the downstream side in the flow direction, and a lower opening 24 is formed at the lower end of the chamber 2. The carrier gas merged in the space 212 is ejected to the (−Z) side through the lower opening 24. On the (−Z) side of the chamber 2, a collection container 61 that collects the fine particles is disposed. As will be described later, since ablation particles from a plurality of target materials 9 are mixed in the space 212, the space 212 is hereinafter referred to as a “mixing space 212”.

微粒子製造装置１における微粒子の製造では、まず、キャリアガス供給部５からチャンバ２内へのキャリアガスの供給が開始される。図３では、ガス供給口２３からのキャリアガスの噴出方向を符号Ａ１を付す矢印にて示している（図４、図５および図７において同様）。チャンバ２の内部空間は、複数のガス供給口２３および下部開口２４を除いて、密閉される。キャリアガス供給部５からの連続的なキャリアガスの供給により、チャンバ２内の圧力は大気圧よりも極僅かに高くなり、外気の進入が抑制されてチャンバ２内の清浄性が確保される。なお、微粒子製造装置１における微粒子の製造開始時において、外部のポンプを下部開口２４に接続してチャンバ２内を減圧し、その後、チャンバ２内の圧力が大気圧よりも僅かに高くなるまでチャンバ２内へのキャリアガスの供給（パージ）を行うことにより、チャンバ２内の高い清浄性が確保されてもよい。この場合、パージ後に、当該ポンプは取り外される。 In the production of fine particles in the fine particle production apparatus 1, first, supply of the carrier gas from the carrier gas supply unit 5 into the chamber 2 is started. In FIG. 3, the ejection direction of the carrier gas from the gas supply port 23 is indicated by an arrow denoted by reference numeral A1 (the same applies to FIGS. 4, 5 and 7). The internal space of the chamber 2 is sealed except for the plurality of gas supply ports 23 and the lower opening 24. Due to the continuous supply of carrier gas from the carrier gas supply unit 5, the pressure in the chamber 2 becomes slightly higher than the atmospheric pressure, the entry of outside air is suppressed, and the cleanliness in the chamber 2 is ensured. At the start of the production of fine particles in the fine particle production apparatus 1, an external pump is connected to the lower opening 24 to depressurize the chamber 2, and then the chamber 2 is pressurized until the pressure in the chamber 2 becomes slightly higher than the atmospheric pressure. High cleanliness in the chamber 2 may be ensured by supplying (purging) the carrier gas into the chamber 2. In this case, the pump is removed after purging.

キャリアガスの供給が開始されると、パルスレーザ４１の駆動を開始することにより、パルスレーザ光が所定の周期にて出射される。これにより、複数のターゲット材料９から複数のプルーム９１が繰り返し発生する。ここで、プルーム９１とは、ターゲット材料９へのパルスレーザ光の照射により、ターゲット材料９から飛散する粒子（以下、「アブレーション粒子」という。）が、励起状態にて高密度に存在する領域であり、短時間の発光が生じる部分である。プルーム９１は、例えば、ターゲット材料９の表面から数ミリメートル（ｍｍ）の範囲に発生する。このとき、複数のターゲット材料９から発生する複数のプルーム９１の間が、仕切板３１により互いに仕切られているため、複数のプルーム９１同士が互いに重なることはない。 When the supply of the carrier gas is started, the pulse laser beam is emitted at a predetermined cycle by starting to drive the pulse laser 41. Thereby, a plurality of plumes 91 are repeatedly generated from the plurality of target materials 9. Here, the plume 91 is a region where particles (hereinafter referred to as “ablation particles”) scattered from the target material 9 by irradiation of the target material 9 with pulsed laser light exist in a high density in an excited state. There is a portion where light emission occurs for a short time. For example, the plume 91 is generated within a range of several millimeters (mm) from the surface of the target material 9. At this time, since the plurality of plumes 91 generated from the plurality of target materials 9 are partitioned from each other by the partition plate 31, the plurality of plumes 91 do not overlap each other.

複数のターゲット材料９のそれぞれから発生したアブレーション粒子は、キャリアガスにより流れ方向の下流側（すなわち、下部開口２４側）の混合空間２１２に向かって移動する。本実施の形態では、流れ方向に関して、ターゲット材料９上のパルスレーザ光の照射位置から混合空間２１２までのキャリアガスの移動時間（アブレーション粒子の発生から、当該アブレーション粒子が混合空間２１２へと到達するまでの時間におよそ等しい。）が、アブレーション粒子の発生から、一次粒子であるナノ粒子が形成される期間の完了までの時間（以下、「ナノ粒子形成完了時間」という。）以上となるように、キャリアガスの流速が設定される。したがって、混合空間２１２への到達前に、同種のアブレーション粒子（同じターゲット材料から発生したアブレーション粒子）同士が凝集して、ナノ粒子が形成される。図４では、符号９１１を付してナノ粒子を示している。実際には、多数のナノ粒子９１１が存在する。なお、ナノ粒子は、例えば、平均粒径が１〜１０００ナノメートル（ｎｍ）の粒子である。 Ablation particles generated from each of the plurality of target materials 9 move toward the mixing space 212 on the downstream side in the flow direction (that is, the lower opening 24 side) by the carrier gas. In the present embodiment, with respect to the flow direction, the moving time of the carrier gas from the irradiation position of the pulse laser beam on the target material 9 to the mixing space 212 (from the generation of the ablation particles, the ablation particles reach the mixing space 212. Is approximately equal to the time from the generation of the ablation particles to the completion of the period in which the nanoparticles that are the primary particles are formed (hereinafter referred to as “nanoparticle formation completion time”). The flow rate of the carrier gas is set. Therefore, before reaching the mixing space 212, the same kind of ablation particles (ablation particles generated from the same target material) aggregate to form nanoparticles. In FIG. 4, the reference numeral 911 indicates a nanoparticle. In practice, there are a large number of nanoparticles 911. In addition, a nanoparticle is a particle | grain with an average particle diameter of 1-1000 nanometers (nm), for example.

既述のように、流れ方向に垂直な混合空間２１２の断面積は、流れ方向の下流側に向かって漸次減少する。また、ナノ粒子９１１は、キャリアガスと共に流れ方向に沿って移動しつつブラウン運動により拡散する。したがって、混合空間２１２において、複数のターゲット材料９から生成される複数種類のナノ粒子９１１が混合され、図５に示すように、複数種類のナノ粒子９１１が高分散した状態（すなわち、分散の度合いが高い状態であり、均質な状態）となる。混合されたナノ粒子９１１は、下部開口２４からキャリアガスと共に噴出され、回収容器６１にて回収される。実際には、パルスレーザ４１により短い周期にて複数のターゲット材料９にパルスレーザ光が照射され、複数のターゲット材料９から発生したアブレーション粒子（ナノ粒子９１１として凝集したアブレーション粒子）が混合空間２１２にて順次混合されて、回収容器６１にて回収される。なお、回収容器６１の底部がフィルターにて形成され、キャリアガスを通過させつつ当該フィルターにてナノ粒子９１１が捕捉されてもよい。 As described above, the cross-sectional area of the mixing space 212 perpendicular to the flow direction gradually decreases toward the downstream side in the flow direction. Further, the nanoparticles 911 are diffused by Brownian motion while moving along the flow direction together with the carrier gas. Therefore, in the mixing space 212, a plurality of types of nanoparticles 911 generated from a plurality of target materials 9 are mixed, and as shown in FIG. 5, the plurality of types of nanoparticles 911 are highly dispersed (that is, the degree of dispersion). Is a high state and a homogeneous state). The mixed nanoparticles 911 are ejected together with the carrier gas from the lower opening 24 and are collected in the collection container 61. Actually, the pulse laser 41 irradiates a plurality of target materials 9 with a short period of time by the pulse laser 41, and ablation particles (ablation particles aggregated as nanoparticles 911) generated from the plurality of target materials 9 enter the mixing space 212. Are sequentially mixed and recovered in the recovery container 61. In addition, the bottom part of the collection container 61 may be formed by a filter, and the nanoparticles 911 may be captured by the filter while allowing the carrier gas to pass therethrough.

以上に説明したように、微粒子製造装置１では、チャンバ２内において配列方向に並ぶ複数のターゲット材料９に対してパルスレーザ光をほぼ同時に照射することにより、複数のターゲット材料９から発生する複数のプルーム９１が互いに重なることなく、複数のターゲット材料９のそれぞれからアブレーション粒子が発生する。そして、キャリアガスにより、複数のターゲット材料９からのアブレーション粒子が混合空間２１２へと導かれ、当該混合空間２１２にて混合される。これにより、複数のターゲット材料９において、互いに影響を及ぼすことなく、短い周期にてアブレーション粒子を発生させることができ、微粒子（高分散ナノ粒子）の生産性を向上することができる。 As described above, in the fine particle manufacturing apparatus 1, the plurality of target materials 9 arranged in the arrangement direction in the chamber 2 are irradiated with the pulsed laser light almost simultaneously, whereby a plurality of target materials 9 generated from the plurality of target materials 9 are irradiated. Ablation particles are generated from each of the plurality of target materials 9 without the plumes 91 overlapping each other. Then, the ablation particles from the plurality of target materials 9 are guided to the mixing space 212 by the carrier gas and mixed in the mixing space 212. Thereby, in a plurality of target materials 9, ablation particles can be generated in a short period without affecting each other, and the productivity of fine particles (highly dispersed nanoparticles) can be improved.

また、複数のターゲット材料９から発生する複数のプルーム９１の間が、仕切板３１により互いに仕切られていることにより、複数のターゲット材料９から発生する複数のプルーム９１が互いに重なる（互いに影響を及ぼす）ことを確実に防止することができる。さらに、キャリアガスの流れ方向に垂直な混合空間２１２の断面積が、流れ方向の下流側に向かって漸次減少することにより、アブレーション粒子を効率よく混合することができる。 In addition, since the plurality of plumes 91 generated from the plurality of target materials 9 are partitioned from each other by the partition plate 31, the plurality of plumes 91 generated from the plurality of target materials 9 overlap each other (influencing each other). ) Can be reliably prevented. Further, the ablation particles can be mixed efficiently by the cross-sectional area of the mixing space 212 perpendicular to the flow direction of the carrier gas gradually decreasing toward the downstream side in the flow direction.

ところで、チャンバ内の圧力を大気圧よりも十分に低くして微粒子を製造する場合、大型の減圧機構が必要となる。これに対し、微粒子製造装置１では、チャンバ２内の圧力が大気圧近傍であることにより、大型の減圧機構を省略して微粒子製造装置１の小型化を実現することができる。また、ナノ粒子形成完了時間は、チャンバ２内の圧力の増大に従って短くなるため、チャンバ２内の圧力が高い微粒子製造装置１では、ナノ粒子形成完了時間を比較的短くすることができる。 By the way, when producing fine particles by making the pressure in the chamber sufficiently lower than the atmospheric pressure, a large pressure reducing mechanism is required. On the other hand, in the fine particle manufacturing apparatus 1, since the pressure in the chamber 2 is close to the atmospheric pressure, the large-sized decompression mechanism can be omitted and the fine particle manufacturing apparatus 1 can be downsized. In addition, since the nanoparticle formation completion time becomes shorter as the pressure in the chamber 2 increases, the nanoparticle formation completion time can be relatively shortened in the fine particle manufacturing apparatus 1 having a high pressure in the chamber 2.

次に、上記微粒子製造装置１により微粒子を製造する実施例について述べる。本実施例では、ミラー４２ａが省略されるとともに、（＋Ｙ）側の仕切板３１にはターゲット材料が設けられない。チャンバ２の（−Ｙ）側の側面部２９に設けられるターゲット材料９、および、（−Ｙ）側の仕切板３１に設けられるターゲット材料９のうち、一方はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）であり、他方はイットリア安定化ジルコニア（正確には、Ｙ_２Ｏ_３を８ｍｏｌ％混合したＺｒＯ_２）である。 Next, the Example which manufactures microparticles | fine-particles with the said microparticle manufacturing apparatus 1 is described. In this embodiment, the mirror 42a is omitted, and no target material is provided on the (+ Y) side partition plate 31. One of the target material 9 provided on the side surface portion 29 on the (−Y) side of the chamber 2 and the target material 9 provided on the partition plate 31 on the (−Y) side is alumina (Al ₂ O ₃ ). The other is yttria-stabilized zirconia (exactly, ZrO ₂ mixed with 8 mol% of Y ₂ O ₃ ).

キャリアガスは、アルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ_２）ガスとを含み、アルゴンガスの分圧は１００キロパスカル（ｋＰａ）であり、酸素ガスの分圧は１０ｋＰａである。キャリアガスの流速は毎秒８メートルである。パルスレーザ４１は、パルスファイバーレーザであり、１パルス当たりのエネルギーは１ミリジュール（ｍＪ）、繰り返し周波数は４０キロヘルツ（ｋＨｚ）、平均出力は４０ワット（Ｗ）である。ミラー４２ｂ，４２ｃにより、アルミナのターゲット材料９に２５Ｗのエネルギーが付与され、イットリア安定化ジルコニアのターゲット材料９に１５Ｗのエネルギーが付与される。各ターゲット材料９上に形成されるパルスレーザ光のスポット径は１５０マイクロメートル（μｍ）である。上記条件により、微粒子製造装置１では、アルミナのナノ粒子およびイットリア安定化ジルコニアのナノ粒子を高分散させた高分散ナノ粒子が効率よく製造される。 The carrier gas includes argon (Ar) gas and oxygen (O ₂ ) gas, the partial pressure of argon gas is 100 kilopascals (kPa), and the partial pressure of oxygen gas is 10 kPa. The flow rate of the carrier gas is 8 meters per second. The pulse laser 41 is a pulse fiber laser. The energy per pulse is 1 millijoule (mJ), the repetition frequency is 40 kilohertz (kHz), and the average output is 40 watts (W). The mirrors 42 b and 42 c give 25 W of energy to the alumina target material 9 and 15 W of energy to the yttria-stabilized zirconia target material 9. The spot diameter of the pulse laser beam formed on each target material 9 is 150 micrometers (μm). Under the above conditions, the fine particle production apparatus 1 efficiently produces highly dispersed nanoparticles obtained by highly dispersing alumina nanoparticles and yttria-stabilized zirconia nanoparticles.

図６は、微粒子製造装置１の他の例を示す図である。図６の微粒子製造装置１では、図１の微粒子製造装置１と比較して、チャンバ２に補助供給口２５が追加される点が相違する。他の構成は、図１の微粒子製造装置１と同様であり、同じ構成に同符号を付している（以下同様）。 FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the fine particle manufacturing apparatus 1. 6 differs from the fine particle production apparatus 1 of FIG. 1 in that an auxiliary supply port 25 is added to the chamber 2. Other configurations are the same as those of the fine particle manufacturing apparatus 1 of FIG. 1, and the same reference numerals are given to the same configurations (the same applies hereinafter).

図６の微粒子製造装置１では、チャンバ２の（＋Ｙ）側の側面部および（−Ｙ）側の側面部のそれぞれに補助供給口２５が設けられる。各補助供給口２５には、ガス供給口２３と同様に、供給管を介してキャリアガス供給部５が接続される。当該供給管には図示省略の流量調整バルブ等が設けられており、補助供給口２５から混合空間２１２の中央に向けてキャリアガスが緩やかに噴出される。すなわち、補助供給口２５は、混合空間２１２において、流れ方向に交差する方向に向けて緩やかに送風を行う送風部である。これにより、混合空間２１２において、アブレーション粒子を効率よく混合する（攪拌する）ことが実現される。 In the fine particle manufacturing apparatus 1 of FIG. 6, auxiliary supply ports 25 are provided on the side surface portion on the (+ Y) side and the side surface portion on the (−Y) side of the chamber 2. Similarly to the gas supply port 23, the carrier gas supply unit 5 is connected to each auxiliary supply port 25 through a supply pipe. The supply pipe is provided with a flow rate adjusting valve (not shown) and the like, and the carrier gas is gently ejected from the auxiliary supply port 25 toward the center of the mixing space 212. That is, the auxiliary supply port 25 is a blower that gently blows air in the direction intersecting the flow direction in the mixing space 212. This achieves efficient mixing (stirring) of the ablation particles in the mixing space 212.

図６の微粒子製造装置１では、チャンバ２の（＋Ｘ）側の側面部および（−Ｘ）側の側面部のそれぞれに補助供給口２５が設けられてもよい。さらに、図６中にて二点鎖線にて示すように、Ｙ方向から（＋Ｚ）側に傾斜する方向に向かって（下部開口２４から離れる方向に）キャリアガスを噴出する補助供給口２５ａが設けられてもよい。この場合、混合空間２１２において、複数のターゲット材料９に由来するナノ粒子をより均質に拡散することができる。後述の図７ないし図９の微粒子製造装置１に、補助供給口２５，２５ａが設けられてもよい。 In the fine particle manufacturing apparatus 1 of FIG. 6, the auxiliary supply port 25 may be provided in each of the (+ X) side surface portion and the (−X) side surface portion of the chamber 2. Further, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 6, an auxiliary supply port 25a for ejecting carrier gas is provided in a direction inclined from the Y direction to the (+ Z) side (in a direction away from the lower opening 24). May be. In this case, nanoparticles derived from the plurality of target materials 9 can be more uniformly diffused in the mixing space 212. Auxiliary supply ports 25 and 25a may be provided in the fine particle manufacturing apparatus 1 shown in FIGS.

図７は、微粒子製造装置１の他の例を示す図である。図７の微粒子製造装置１では、図７中のＺ方向に垂直なチャンバ２の断面積が、（−Ｚ）側に向かって漸次減少する。また、最も（＋Ｙ）側のガス供給口２３からチャンバ２内に噴出されるキャリアガスの噴出方向は（−Ｚ）方向から（−Ｙ）側に僅かに傾斜し（図７中の符号Ａ１を付す矢印参照）、キャリアガスは、最も（＋Ｙ）側のターゲット材料９の表面近傍を通過して混合空間２１２へと流れる。さらに、最も（−Ｙ）側のガス供給口２３からチャンバ２内に噴出されるキャリアガスの噴出方向は（−Ｚ）方向から（＋Ｙ）側に僅かに傾斜し、キャリアガスは、最も（−Ｙ）側のターゲット材料９の表面近傍を通過して混合空間２１２へと流れる。したがって、図７の微粒子製造装置１では、複数のターゲット材料９から発生したアブレーション粒子が、混合空間２１２において混ざり易くなり、アブレーション粒子を効率よく混合することができる。 FIG. 7 is a view showing another example of the fine particle manufacturing apparatus 1. In the fine particle manufacturing apparatus 1 in FIG. 7, the cross-sectional area of the chamber 2 perpendicular to the Z direction in FIG. 7 gradually decreases toward the (−Z) side. Further, the jet direction of the carrier gas jetted into the chamber 2 from the gas supply port 23 on the most (+ Y) side is slightly inclined from the (−Z) direction to the (−Y) side (reference A1 in FIG. 7). The carrier gas passes through the vicinity of the surface of the target material 9 on the most (+ Y) side and flows into the mixing space 212. Further, the ejection direction of the carrier gas ejected from the gas supply port 23 on the most (−Y) side into the chamber 2 is slightly inclined from the (−Z) direction to the (+ Y) side, and the carrier gas is the most (− It passes through the vicinity of the surface of the target material 9 on the Y) side and flows into the mixing space 212. 7, the ablation particles generated from the plurality of target materials 9 are easily mixed in the mixing space 212, and the ablation particles can be mixed efficiently.

上記微粒子製造装置１は様々な変形が可能である。例えば、図８に示すように、仕切板３１が省略され、チャンバ２の互いに向かい合う２つの側面部の内面に２つのターゲット材料９がそれぞれ取り付けられてもよい。この場合でも、当該２つのターゲット材料９から同時に発生する２つのプルーム９１が重ならない程度に、当該２つのターゲット材料９が離間することにより、当該２つのターゲット材料９において互いに影響を及ぼすことなく、アブレーション粒子を発生させることが可能である。 The fine particle manufacturing apparatus 1 can be variously modified. For example, as shown in FIG. 8, the partition plate 31 may be omitted, and two target materials 9 may be attached to the inner surfaces of the two side portions facing each other of the chamber 2. Even in this case, the two target materials 9 are separated to such an extent that the two plumes 91 generated simultaneously from the two target materials 9 do not overlap with each other. Ablation particles can be generated.

また、図９に示すように、４個のターゲット材料９が、チャンバ２の４個の側面部にそれぞれ取り付けられてもよい。図９の例においても、図８の例と同様に、４個のターゲット材料９から同時に発生する４個のプルーム９１が互いに重ならない程度に、当該４個のターゲット材料９が互いに離間して設けられる場合には、４個のプルーム９１を仕切る部材は省略可能である。もちろん、図９中に二点鎖線にて示すように、４個のプルーム９１を互いに仕切る仕切板３１が設けられてもよい。また、チャンバ２の断面形状は、矩形以外の形状であってもよい。 In addition, as shown in FIG. 9, four target materials 9 may be attached to the four side portions of the chamber 2, respectively. Also in the example of FIG. 9, the four target materials 9 are provided so as to be separated from each other so that the four plumes 91 generated simultaneously from the four target materials 9 do not overlap each other, as in the example of FIG. 8. In such a case, the members that partition the four plumes 91 can be omitted. Of course, as shown by a two-dot chain line in FIG. 9, a partition plate 31 that partitions the four plumes 91 from each other may be provided. Further, the cross-sectional shape of the chamber 2 may be a shape other than a rectangle.

上記実施の形態では、チャンバ２内の圧力が大気圧よりも僅かに高い圧力（正圧）とされるが、微粒子製造装置１の設計によっては、回収容器６１がチャンバ２と共に密閉空間を形成するようにチャンバ２に取り付けられ、キャリアガスを流しつつ、減圧機構によりチャンバ２内の圧力が、大気圧または大気圧よりも極僅かに低い圧力（負圧）とされてもよい。このような場合でも、チャンバ２内の圧力が大気圧近傍とされることにより、小型の減圧機構を採用して、微粒子製造装置１の小型化を図ることができる。 In the above embodiment, the pressure in the chamber 2 is slightly higher than the atmospheric pressure (positive pressure). However, depending on the design of the fine particle manufacturing apparatus 1, the collection container 61 forms a sealed space together with the chamber 2. As described above, the pressure in the chamber 2 may be set to the atmospheric pressure or a pressure slightly lower than the atmospheric pressure (negative pressure) by the decompression mechanism while flowing the carrier gas. Even in such a case, when the pressure in the chamber 2 is close to the atmospheric pressure, a small pressure reducing mechanism can be employed to reduce the size of the fine particle manufacturing apparatus 1.

以上のように、微粒子製造装置１では、チャンバ２内の圧力が、大気圧近傍と捉えることが可能な範囲、すなわち、１０ｋＰａ以上（より好ましくは、５０ｋＰａ以上）、かつ、１５０ｋＰａ以下であることが好ましい。これにより、大がかりな減圧機構や加圧機構（ガス供給部）、あるいは、チャンバの大がかりな補強等が不要となる。また、チャンバ２内の圧力を大気圧近傍とする微粒子製造装置１では、ターゲット材料９から発生するプルーム９１の大きさを比較的小さくすることができ、ターゲット材料９間の距離を狭くして微粒子製造装置１をさらに小型化することができる。なお、微粒子製造装置１の設計によっては、チャンバ２内の圧力を上記範囲よりも低くまたは高くして、微粒子が製造されてもよい。 As described above, in the fine particle manufacturing apparatus 1, the pressure in the chamber 2 is within a range that can be regarded as near atmospheric pressure, that is, 10 kPa or more (more preferably 50 kPa or more) and 150 kPa or less. preferable. This eliminates the need for a large-scale decompression mechanism, pressurization mechanism (gas supply unit), or large-scale reinforcement of the chamber. Further, in the fine particle manufacturing apparatus 1 in which the pressure in the chamber 2 is close to atmospheric pressure, the size of the plume 91 generated from the target material 9 can be made relatively small, and the distance between the target materials 9 can be narrowed to reduce the fine particles. The manufacturing apparatus 1 can be further downsized. Depending on the design of the fine particle production apparatus 1, fine particles may be produced by setting the pressure in the chamber 2 to be lower or higher than the above range.

図１の微粒子製造装置１において複数のパルスレーザ４１をＸ方向に配列し、さらに、複数のミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃをＸ方向にずらして配置することにより、複数のパルスレーザ４１からのパルスレーザ光が複数のターゲット材料９にそれぞれ照射されてもよい。この場合、複数のターゲット材料９に照射するパルスレーザ光のパワーを、互いに独立して設定することができ、高分散ナノ粒子の混合比（分散比）を自在に変更することが可能となる。なお、図１の微粒子製造装置１において、ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃを異なる反射率のミラーに取り替えることにより、各ターゲット材料９に照射されるパルスレーザ光のパワーが変更されてもよい。 In the fine particle manufacturing apparatus 1 of FIG. 1, a plurality of pulse lasers 41 are arranged in the X direction, and a plurality of mirrors 42 a, 42 b, 42 c are shifted in the X direction, so that the pulse lasers from the plurality of pulse lasers 41 A plurality of target materials 9 may be irradiated with light, respectively. In this case, the power of the pulsed laser light applied to the plurality of target materials 9 can be set independently of each other, and the mixing ratio (dispersion ratio) of the highly dispersed nanoparticles can be freely changed. In the fine particle manufacturing apparatus 1 of FIG. 1, the power of the pulsed laser light applied to each target material 9 may be changed by replacing the mirrors 42a, 42b, and 42c with mirrors having different reflectances.

ナノ粒子形成完了時間は、チャンバ２内の圧力等の条件に依存するが、チャンバ２内が大気圧近傍である場合には、ターゲット材料９の照射位置から混合空間２１２までのキャリアガスの移動時間（または、アブレーション粒子の発生から、当該アブレーション粒子が混合空間２１２へと到達するまでの移動時間）が、０．１ミリ秒以上であれば、各ターゲット材料９にて発生したアブレーション粒子は、混合空間２１２への到達前に、ナノ粒子に成長すると捉えられる。また、チャンバ２内の圧力を大気圧よりも十分に低くする（上記範囲よりも低くする）場合であっても、上記移動時間が、１ミリ秒以上であれば、混合空間２１２への到達前に、ナノ粒子が形成されると捉えられる。なお、上記移動時間は、１秒以下であることが好ましい。 The nanoparticle formation completion time depends on conditions such as the pressure in the chamber 2, but when the inside of the chamber 2 is near atmospheric pressure, the carrier gas travel time from the irradiation position of the target material 9 to the mixing space 212. If the (or moving time from the generation of ablation particles until the ablation particles reach the mixing space 212) is 0.1 milliseconds or more, the ablation particles generated in each target material 9 are mixed. Before reaching the space 212, it is considered to grow into nanoparticles. Even when the pressure in the chamber 2 is sufficiently lower than the atmospheric pressure (lower than the above range), if the movement time is 1 millisecond or longer, the pressure before reaching the mixing space 212 is reached. In addition, it is perceived that nanoparticles are formed. In addition, it is preferable that the said movement time is 1 second or less.

上記微粒子製造装置１において、チャンバ２内におけるキャリアガスの流速を高くし、ターゲット材料９の照射位置から混合空間２１２までのキャリアガスの移動時間をナノ粒子形成完了時間よりも短くしてもよい。この場合、複数のターゲット材料９からのアブレーション粒子同士が凝集したナノ粒子を製造することが可能となる。また、ターゲット材料９の種類や、微粒子の製造の各種条件等によっては、ターゲット材料９の照射位置から混合空間２１２までのキャリアガスの移動時間を、ナノ粒子形成完了時間以上、かつ、アブレーション粒子の発生から、二次粒子（ナノ粒子同士の凝集体であり、複合粒子と捉えることもできる。）が形成される期間の完了までの時間（例えば、１００ミリ秒）未満とすることにより、微粒子製造装置１において複数種類のナノ粒子同士が凝集した二次粒子を含むものが製造されてもよい。 In the fine particle manufacturing apparatus 1, the flow rate of the carrier gas in the chamber 2 may be increased, and the movement time of the carrier gas from the irradiation position of the target material 9 to the mixing space 212 may be shorter than the nanoparticle formation completion time. In this case, it is possible to produce nanoparticles in which ablation particles from a plurality of target materials 9 are aggregated. Further, depending on the type of the target material 9 and various conditions for manufacturing the fine particles, the carrier gas travel time from the irradiation position of the target material 9 to the mixing space 212 is longer than the nanoparticle formation completion time and the ablation particle By producing less than the time (for example, 100 milliseconds) from the generation to the completion of a period in which secondary particles (aggregates of nanoparticles, which can also be regarded as composite particles) are formed, In the apparatus 1, a device including secondary particles in which a plurality of types of nanoparticles are aggregated may be manufactured.

キャリアガスは、アルゴンガスや酸素ガス以外のガス（窒素ガス等）を含むものであってもよい。また、ターゲット材料９として、アルミナや、イットリア安定化ジルコニア以外に、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、３元系材料であるニッケルコバルトマンガン酸リチウム、チタン添加マンガン酸リチウム、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等を例示することができる。 The carrier gas may contain a gas (nitrogen gas or the like) other than argon gas or oxygen gas. In addition to alumina and yttria-stabilized zirconia, the target material 9 includes copper oxide (CuO), barium oxide (BaO), lithium nickelate (LiNiO ₂ ), ternary system material nickel cobalt lithium manganate, titanium Examples thereof include added lithium manganate, silicon (Si), and aluminum (Al).

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。 The configurations in the above-described embodiments and modifications may be combined as appropriate as long as they do not contradict each other.

１微粒子製造装置
２チャンバ
３ターゲット保持部
４照射部
５キャリアガス供給部
９ターゲット材料
２５，２５ａ補助供給口
９１プルーム
２１２混合空間
９１１ナノ粒子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fine particle manufacturing apparatus 2 Chamber 3 Target holding part 4 Irradiation part 5 Carrier gas supply part 9 Target material 25,25a Auxiliary supply port 91 Plume 212 Mixing space 911 Nanoparticle

Claims

微粒子を製造する微粒子製造装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内において複数のターゲット材料を所定の配列方向に並べて保持するターゲット保持部と、
前記複数のターゲット材料に対してパルスレーザ光を照射することにより、前記複数のターゲット材料から発生する複数のプルームが重なることなく、前記複数のターゲット材料のそれぞれからアブレーション粒子を発生させる照射部と、
前記チャンバ内においてキャリアガスを前記配列方向におよそ垂直な流れ方向に流すことにより、前記流れ方向において前記複数のターゲット材料の下流側における前記チャンバ内の混合空間にて前記複数のターゲット材料からのアブレーション粒子を混合するキャリアガス供給部と、
を備えることを特徴とする微粒子製造装置。 A fine particle production apparatus for producing fine particles,
A chamber;
A target holding unit for holding a plurality of target materials in a predetermined arrangement direction in the chamber;
An irradiation unit that generates ablation particles from each of the plurality of target materials without overlapping a plurality of plumes generated from the plurality of target materials by irradiating the plurality of target materials with pulsed laser light; and
Ablation from the plurality of target materials in the mixing space in the chamber on the downstream side of the plurality of target materials in the flow direction by flowing a carrier gas in the flow direction approximately perpendicular to the arrangement direction in the chamber. A carrier gas supply for mixing the particles;
A fine particle manufacturing apparatus comprising:

請求項１に記載の微粒子製造装置であって、
前記複数のターゲット材料から発生する前記複数のプルームの間が互いに仕切られていることを特徴とする微粒子製造装置。 The fine particle production apparatus according to claim 1,
The fine particle manufacturing apparatus, wherein the plurality of plumes generated from the plurality of target materials are partitioned from each other.

請求項１または２に記載の微粒子製造装置であって、
前記チャンバ内の圧力が、１０キロパスカル以上、かつ、１５０キロパスカル以下であることを特徴とする微粒子製造装置。 The fine particle production apparatus according to claim 1 or 2,
An apparatus for producing fine particles, wherein the pressure in the chamber is 10 kilopascals or more and 150 kilopascals or less.

請求項１ないし３のいずれかに記載の微粒子製造装置であって、
前記流れ方向に垂直な前記混合空間の断面積が、前記流れ方向の下流側に向かって漸次減少することを特徴とする微粒子製造装置。 The fine particle production apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An apparatus for producing fine particles, wherein a cross-sectional area of the mixing space perpendicular to the flow direction gradually decreases toward a downstream side in the flow direction.

請求項１ないし４のいずれかに記載の微粒子製造装置であって、
前記混合空間において、前記流れ方向に交差する方向に向けて送風を行う送風部をさらに備えることを特徴とする微粒子製造装置。 The fine particle production apparatus according to any one of claims 1 to 4,
In the mixing space, the fine particle manufacturing apparatus further includes a blower that blows air in a direction crossing the flow direction.