纳米碳制造装置制造方法及图纸

在纳米碳制造装置（１７３）中，在制造室（１０７）内设置平面镜（１６９）和抛物面镜（１７１）。由激光束源（１１１）发射出并透过ＺｎＳｅ窗（１３３）的出射光束被平面镜（１６９）和抛物面镜（１７１）反射。另外，在用抛物面镜（１７１）将光束聚焦之后，以所述光束照射石墨棒（１０１）的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及纳米碳制造装置。
技术介绍
近来，对纳米碳的工业应用研究比较活跃。纳米碳是指具有纳米级微细结构的碳物质，以碳纳米管、碳纳米突等为代表。这当中，碳纳米突具有圆筒状结构，其中由变圆成圆筒状的石墨片形成的碳纳米管的一端具有圆锥形状。通常，通过圆锥部之间起作用的范德华力，碳纳米突集合成以管为中心的圆锥部呈角状从表面上突出的形态。碳纳米突集合体由于其特异性质，因而可预期其对各
的应用。已有报道由激光蒸发方法制造碳纳米突集合体，在该方法中，在惰性气氛中对原料的碳物质(下文中也称为“石墨靶”)照射激光束(专利文献1)。在专利文献1中，例示CO2气体激光作为激光束。CO2气体激光的波长为约10.6μm，并优选采用ZnSe等作为透过CO2气体激光的材料(专利文献2)。因而，在使用CO2激光束制造碳纳米突集合体时，可考虑采用ZnSe透镜将激光束聚焦于石墨靶表面上。特开2001-64004号公报。特开2001-51191号公报。
技术实现思路
本专利技术研究了通过在制造室内提供由ZnSe制成的窗(也称为“激光束窗”)制造碳纳米突集合体的方法。发现，在回收的煤烟状物质中碳纳米突集合体的重量比率(下文中称为“收率”)随激光束窗的使用时间延长而下降。激光束窗的寿命较短，有时候激光束窗甚至破损。结果发现，该装置的维持费用高，并且装置的寿命缩短。室外设置的ZnSe透镜的寿命也较短。因而，研究了碳纳米突集合体的收率下降及激光束窗或透镜的寿命短的原因。结果发现，在对石墨靶照射激光束时，由石墨靶产生的碳蒸气产生的煤烟状物质会附着至激光束窗表面，并且发现附着的煤烟状物质可能是上述的主要原因。当煤烟状物质附着至激光束窗或透镜表面时，激光束窗或透镜通过在煤烟状物质附着的部分发生光吸收而被加热这一点是明确的。在上述情况下，存在光路因热透镜效应而偏移的可能性。光路的偏移可改变CO2气体激光在石墨靶表面的照射位置，或引起照射表面的光功率密度的变化。推测这就是收率随装置的使用时间增加而下降的原因。另外，推测认为激光束窗或透镜的加热引起了破损等等。因此，需要有制造碳纳米突集合体而不降低所述碳纳米突集合体收率的技术。为了延长装置寿命，需要有不同于常规技术的技术。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，本专利技术的目的是提供以高收率稳定获得纳米碳的技术。本专利技术另一目的是提供延长纳米碳制造装置寿命的技术。本专利技术人积极研究了以高收率获得纳米碳的技术。作为研究的结果，本专利技术人发现在使用光学部件在石墨靶表面照射光源的出射光时，遮蔽所述光学部件防止煤烟状物质的附着是重要的，从而完成了本专利技术。另外，本专利技术人发现，通过使光源的出射光不直接照射石墨靶表面，而是用在经反射改变光路之后的光照射石墨靶，则可保护所述光学部件免于煤烟状物质的附着，由此完成了本专利技术。根据本专利技术，提供纳米碳制造装置，其特征在于包括石墨靶；容纳所述石墨靶的室；在所述室的一部分上设置的窗单元；将光通过窗单元照射至石墨靶表面上的光源；将产生自碳蒸气的纳米碳进行回收的回收单元，所述碳蒸气是由光照射而从石墨靶蒸发出的；以及位于窗单元和石墨靶之间的遮蔽部件。在本专利技术中，遮蔽部件设置于窗单元和石墨靶之间。如上所述，在自光源出射的光透过窗单元之后直接照射石墨靶表面的结构的情况下，由产生自石墨靶表面的碳蒸气所得煤烟状物质在煤烟状物质返回窗单元一侧的方向上也飞散，从而所述煤烟状物质容易附着至窗单元的表面。因此，在采用ZnSe制光学部件的情况下，光学部件很容易被加热。相反，在本专利技术的结构中，窗单元配置成与石墨靶表面遮蔽开来。因此，即使产生自石墨靶表面的煤烟状物质飞散至窗单元一侧，由于窗单元被遮蔽部件所遮蔽，因而所述煤烟状物质朝窗单元移动从而附着到窗单元表面被抑制。因此可将照射石墨靶的光的功率密度稳定化，从而能以高收率稳定制造具有期望性能的纳米碳。在本专利技术中，设置遮蔽部件使得窗单元与自石墨靶蒸发的碳蒸气遮蔽开来。可将遮蔽部件配置成使窗单元保持被遮蔽，从而不附着由产生自石墨靶表面的碳蒸气所得的煤烟状物质，同时使光源的出射光到达石墨靶表面。在本专利技术中，室容纳所述石墨靶。但可以不容纳整个石墨靶。可以容纳石墨靶的一部分。在本专利技术中，窗单元是使光源的出射光透过的光学部件。例如，可将激光束窗或透镜等用作窗单元。在配置窗单元的同时，使窗单元的一部分暴露于室的内侧。可将窗单元作为光源的一部分配置于光源的出射端面等，或者作为与光源独立的部件配置于容纳石墨靶的室的壁面。在本说明书中，术语“功率密度”指实际照射石墨靶表面的光的功率密度，即石墨靶表面中光照射区域的功率密度。在本专利技术的纳米碳制造装置中，在窗单元和遮蔽部件之间可包括用于将光引导至石墨靶表面的光学部件。因而，可确保石墨靶表面被光照射，这使得可以稳定地制造纳米碳。在本专利技术中，由于遮蔽部件设置于光学部件和石墨靶之间，因而在窗单元方向上飞散而未被回收单元回收的煤烟状物质对光学部件表面的附着可被抑制。因此，由热透镜效应引起的石墨靶表面上激光束照射位置的偏移、或表面上光功率密度的波动可被抑制，这使得可以稳定和连续地制造具有期望性能的纳米碳。因此可提高纳米碳的收率。由于光学部件的加热被抑制，因此可抑制光学部件的破损，从而延长了光学部件的寿命。可抑制由于更换光学部件而导致的装置维护成本的增加。因此，可容易得到具有优良耐久性和生产率的装置结构。根据本专利技术，提供了纳米碳制造装置，其特征在于包括石墨靶；容纳所述石墨靶的室；在室的一部分上设置的窗单元；将光通过窗单元照射至石墨靶表面上的光源；将产生自碳蒸气的纳米碳进行回收的回收单元，所述碳蒸气是由光照射而从石墨靶蒸发的；以及将透过所述窗的透射光进行反射，从而将所述透射光引导至石墨靶表面的反射部件。在本专利技术的纳米碳制造装置中，光学部件可包括反射部件。因此，可用透过所述窗单元之后的光路改变的光对石墨靶表面进行照射，从而可确保抑制煤烟状物质对窗单元的附着。例如，在本专利技术中，反射部件的表面可以金属制成，所述金属优选确保表面的放热性能。因此，即使煤烟状物质等附着至表面，仍可抑制温度的过度上升。在本专利技术中，进一步可以提供用于冷却反射部件的冷却机构。因而可更加可靠地冷却反射部件，这使得可以抑制反射部件的过热，由此提高了反射部件的寿命。也可以稳定地制造纳米碳。在本专利技术中，进一步可以提供用于去除附着至反射部件的煤烟状物质的除尘机构。从而可以预定的定时除去煤烟状物质的同时制造纳米碳，这使得可以进一步提高纳米碳的收率。在本专利技术的纳米碳制造装置中，可进一步提供位于反射部件和石墨靶之间的遮蔽部件。从而可更加可靠地防护窗单元或光学部件免受煤烟状物质的附着，这使得可以进一步抑制纳米碳收率的下降。还可延长光学部件的寿命。在本专利技术的纳米碳制造装置中，反射部件可以具有光聚焦功能。因此可以可靠地将光聚焦于石墨靶的预定位置，从而能稳定制造纳米碳。由于无需提供用以光聚焦的聚焦光学部件就可将光聚焦于石墨靶表面上，因此可以以简易的结构有效制造纳米碳。具有光聚焦功能的反射部件可以由简易元件形成，或者可通过多个元件的组合形成反射部件。例如，所述反射部件可以是凹面镜。在本专利技术的纳米碳制造装置中，反射部件可以是抛物面镜。因而可以可靠地将从凹面镜反射的反射光聚焦于凹面镜的焦点上。因此，可更加可靠地将反射光本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米碳制造装置，其包含：石墨靶；容纳所述石墨靶的室；在所述室的一部分上设置的窗单元；将光通过所述窗单元照射至所述石墨靶表面上的光源；和将产生自碳蒸气的纳米碳进行回收的回收单元，所述碳蒸气是由所述光照射 而从所述石墨靶蒸发的；以及位于所述窗单元和所述石墨靶之间的遮蔽部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：助丈史，吉武务，久保佳实，糟屋大介，饭岛澄男，汤田坂雅子，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]