粒子束形成装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够形成粒子束，并对形成的粒子束的空间分布进行评价且控制的粒子束形成装置。一种粒子束形成装置，其从粒子分散于气体的粒子源形成线状或者圆锥状的粒子束，其具有减压容器(12)、粒子束生成装置(3)及粒子束评价装置，其中，所述减压容器(12)的内部被减压；所述粒子束生成装置(3)的一端配置在减压容器(12)外，另一端配置在减压容器(12)内，获取减压容器(12)外的粒子源(2)，将粒子束导入减压容器(12)内；所述粒子束评价装置对减压容器(12)内的粒子束的空间分布进行评价。优选地，该粒子束评价装置具备光照射装置、散射光检测装置(14)及信号处理装置(15)，其中，所述光照射装置对粒子束照射光；所述散射光检测装置(14)检测向粒子束照射的光与粒子接触而产生的散射光；所述信号处理装置(15)对散射光检测装置(14)输出的与该散射光的强度及/或频率相对应的信号进行记录并处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粒子束形成装置
本专利技术涉及一种适合分析大气中的颗粒状物质(悬浮颗粒)等的粒子束形成装置。
技术介绍
大气中的颗粒状物质(悬浮颗粒)对健康的影响备受关注，正在从各方面研究开发对其状态或成分等进行分析的装置。作为分析粒子成分的装置，近年来，开发了悬浮颗粒质量分析仪，其用于大气等的颗粒状物质的成分分析。悬浮颗粒质量分析仪，是通过从测量对象空间将含有粒子的气体吸入真空容器内，捕集粒子并加热气化，来测量粒子成分的装置。在这样的悬浮颗粒质量分析仪中，需要将粒子引导至真空容器，还要将该粒子集中于容器内的捕集/加热气化部。作为实现其的装置，例如可以使用如图16所示的粒子束生成装置(参见专利文献1)。该粒子束形成装置100由管状结构体118构成，该管状结构体118在内部具有孔板结构的前节流装置114以及在其后段具有至少一个粒子束形成用的第一节流装置120。管状结构体118从气体中分散的粒子源112中获取粒子，通过内部的前节流装置114和第一节流装置120的气流控制，使粒子流成形为直线状。即与粒子112b相比，具有大的侧方扩展速度的气体成分112a滞留在管状结构体118或真空室132内，或从真空室132的排气口134排出，另一方面，粒子112b保持直线移动性，从设置于真空室132的分隔壁130上的孔作为粒子束射出。通过使该粒子束碰撞设置于质量分析部上的捕集器来收集粒子，通过将粒子加热气化并引导至检测器内，使得能够进行大气中的粒子的质量分析，能够分析粒子的化学成分。另外，这样的技术不仅利用于粒子化学成分分析，也利用于半导体制造等领域。例如在专利文献2中，使用专利文献1的技术，在半导体基板上为了使其功能或性质变化，喷雾用于改良半导体表面性质的含有纳米粒子的气体，从而堆积特定粒子。这样将粒子导入(真空)容器内并使其聚集于固定范围内的技术在测量或制造技术中非常重要。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利第5,270,542号说明书专利文献2：美国专利第6,924,004号说明书
技术实现思路
(一)要解决的技术问题在如图16所示的粒子束生成装置中，说明了使粒子束相对于行进方向并不向侧方扩展，但实际上粒子束相对于行进方向以某种扩展向侧方射出。由于该扩展呈以射出位置为顶点的圆锥状，因此根据捕集器的位置和大小，有可能无法捕集全部导入粒子。另外，如专利文献2那样在应用于半导体制造的情况下，考虑到无法把握粒子束的空间分布，难以控制被导入粒子的堆积量，因此产生制造的产出率降低等问题。本专利技术是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种能够形成粒子束，并对形成的粒子束的空间分布进行评价且控制的粒子束形成装置。(二)技术方案为了实现上述目的，本专利技术的粒子束形成装置从粒子分散于气体中的粒子源形成线状或者圆锥状的粒子束，其特征在于，具备减压容器、粒子束生成装置及粒子束评价装置，其中，所述减压容器的内部被减压，所述粒子束生成装置的一端配置在所述减压容器外，另一端配置在所述减压容器内，获取所述减压容器外的粒子源，将粒子束导入所述减压容器内，所述粒子束评价装置对所述减压容器内的所述粒子束的空间分布进行评价。在本专利技术中，优选地，所述粒子束评价装置具备光照射装置、散射光检测装置及信号处理装置，其中，所述光照射装置对所述粒子束照射光，所述散射光检测装置检测向所述粒子束照射的光与所述粒子接触而产生的散射光，所述信号处理装置对所述散射光检测装置输出的与所述散射光的强度及/或频率相对应的信号进行记录并处理。另外，优选地，所述信号处理装置根据与所述散射光的各强度相应的频率分布及/或与各脉宽相应的频率分布以及预先求得的所述光的空间强度分布与粒子束的空间扩展间的关联性，计算所述粒子束的空间扩展。另外，优选地，所述信号处理装置基于来自沿着所述粒子束行进方向的多个位置的所述信号，计算所述粒子束在该多个位置上的空间扩展，同时根据各位置上的空间扩展来计算所述粒子束的扩展角。另外，优选地，具有基于由所述信号处理装置求得的所述粒子束的空间扩展及/或扩展角，来对所述粒子束的空间分布进行调节的装置。另外，优选地，所述粒子束生成装置由使所述粒子源通过具备立设于内侧的节流装置的管状结构体的该管内部，将粒子以线状或圆锥状射出。另外，优选地，所述减压容器分为配置所述粒子束生成装置的前段排气室和配置所述粒子束评价装置的后段排气室，在分隔该等排气室的分隔壁上设置缝隙，该缝隙可让所述粒子束通过，由所述前段排气室侧形成为窄口的大致圆锥形状的通过口所构成，可分别从所述前段排气室和所述后段排气室排气，以使所述后段排气室的气压与所述前段排气室相比为低压。另外，优选地，所述后段排气室具备用于从所述后段排气室取出所述粒子束的排出口。另外，优选地，所述光照射装置具有激光生成装置及透光窗，其中，所述透光窗使由所述激光生成装置照射的激光透过，并设置于所述减压容器上。另外，优选地，在所述减压容器上，沿所述粒子束的行进方向以规定间隔在多个位置上设置所述光照射装置和所述散射光检测装置。另外，优选地，对所述粒子束的空间分布进行调节的装置包括从包含对所述减压容器的所述后段排气室的所述粒子束行进路径长度进行调节的装置、对所述后段排气室的相对于所述前段排气室的角度进行调节的装置以及对所述粒子束生成装置的相对于所述前段排气室的角度进行调节的装置的组中选择的至少一种装置。(三)有益效果根据本专利技术的粒子束形成装置，由于具备对粒子束的空间分布进行评价的粒子束评价装置，因此能够对每束形成的粒子束不侵入该粒子束且简单地对分析粒子时的捕捉效率和粒子向目标范围运送的精度等进行评价。另外，作为粒子束评价装置，通过具备光照射装置、散射光检测装置及信号处理装置，可检测向粒子束照射的光与粒子接触而产生的散射光，使与该散射光的强度及/或频率相对应的信号作为粒子束空间分布的物理表象来获得，能够对粒子束的空间扩展或扩展角等进行高精度评价。另外，通过进一步具备对粒子束的空间分布进行调节的装置，能够进行与粒子束的空间分布相对应的粒子束形成的控制。附图说明图1是表示本专利技术第一实施方式的粒子束形成装置的概略结构的俯视图。图2是表示本专利技术第一实施方式的粒子束形成装置的概略结构的侧视图。图3表示作为粒子束生成装置3的一例而举出的气动力学透镜的示意图。图4是表示粒子的粒径与粒子束生成装置中的粒子通过率的关系的图表。图5是将空间强度分布在规定范围内设为一定的激光照射粒子束时的观测结果的一例，图5中的(A)是从粒子束行进方向的斜上方观察的状态下的概念说明图，图5中的(B)是表示散射光脉宽的频率分布的一例的图表。图6是在将具有作为空间强度分布的高斯分布的激光照射粒子束时的观测结果的一例，图6中的(A)是从粒子束行进方向的斜上方观察的状态的概念说明图，图6中的(B)是表示散射光强度(或者脉宽)的频率分布的一例的图表。图7是在将具有作为空间强度分布的高斯分布的激光照射粒子束时的观测结果的一例，图7中的(A)是从激光的照射方向观察的状态的概念说明图，图7中的(B)、(C)是表示按粒子进行检测的散射光脉冲的一例的图表。图8是表示本专利技术第二实施方式的粒子束形成装置的概略结构的侧视图。图9是表示本专利技术第三实施方式的粒子束形成装置的概略结构的侧视图。图10是表示本专利技术第四实施方式的粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粒子束形成装置，其从粒子分散于气体中的粒子源形成线状或者圆锥状的粒子束，其特征在于，具备减压容器、粒子束生成装置及粒子束评价装置；所述减压容器的内部被减压；所述粒子束生成装置的一端配置在所述减压容器外，另一端配置在所述减压容器内，获取所述减压容器外的粒子源，将粒子束导入所述减压容器内；所述粒子束评价装置对所述减压容器内的所述粒子束的空间分布进行评价。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.03 JP 2012-2642871.一种粒子束形成装置，其从粒子源形成线状或者圆锥状的粒子束，其中，所述粒子源在气体中分散有粒子，其特征在于，具备减压容器、粒子束生成装置及粒子束评价装置；所述减压容器的内部被减压；所述粒子束生成装置的一端配置在所述减压容器外，另一端配置在所述减压容器内，获取所述减压容器外的粒子源，将粒子束导入所述减压容器内；所述粒子束评价装置对所述减压容器内的所述粒子束的空间分布进行评价；所述粒子束评价装置具备光照射装置、散射光检测装置及信号处理装置；所述光照射装置对所述粒子束照射光；所述散射光检测装置检测向所述粒子束照射的光与所述粒子接触而产生的散射光；所述信号处理装置对所述散射光检测装置输出的与所述散射光的强度及/或频率相对应的信号进行记录并处理；所述信号处理装置根据与所述散射光的各强度相应的频率分布及/或与各脉宽相应的频率分布以及预先求得的所述散射光的空间强度分布与粒子束的空间扩展间的关联性，计算所述粒子束的空间扩展。2.根据权利要求1所述的粒子束形成装置，其特征在于，所述信号处理装置基于来自沿着所述粒子束行进方向的多个位置的所述信号，计算所述粒子束在该多个位置上的空间扩展，同时根据各位置上的空间扩展来计算所述粒子束的扩展角。3.根据权利要求1所述的粒子束形成装置，其特征在于，具有基于由所述信号处理装置求得的所述粒子束的空间扩展，来对所述粒子束的空间分布进行调节的装置。4.根据权利要求2所述的粒子束形成装置，其特征在于，具有基于由所述信号处理装置求得的所述粒子束的空间扩展及/或扩展角，来对所述粒子束...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田直希，田原雅哉，小泉和裕，平山纪友，竹川畅之，宫川拓真，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，国立大学法人东京大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP