(57)【要約】【課題】安全かつ効率的に金属微粒子を製造することが可能な金属微粒子製造装置を提供する。【解決手段】金属微粒子製造装置は、金属箔片又は金属粒子（金属箔片２１）を出発材料として金属微粒子を製造する金属微粒子製造装置であって、第１容器（容器３）と、第１蓋体（蓋体４）とを備える。第１容器は、上部に開口部を有し、上記金属箔片を分散させた溶液（溶液２）を貯留する。第１蓋体は、孔部を有し、上記第１容器の上記開口部を閉塞する。第１蓋体の孔部は、第１容器の上方から金属箔片又は金属粒子に対して照射するレーザー光（レーザー発生器５からのレーザー光）を通過させる。そして、上記第１容器と上記第１蓋体との間の空間を不活性ガスで満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔片又は金属粒子を出発材料として金属微粒子を製造する金属微粒子製造装置であって、
上部に開口部を有し、前記金属箔片又は金属粒子を分散させた溶液を貯留する第１容器と、
前記第１容器の上方から前記金属箔片又は金属粒子に対して照射するレーザー光を通過させる孔部を有し、前記第１容器の前記開口部を閉塞する第１蓋体とを備え、
前記第１容器内の前記溶液界面と前記第１蓋体との間の空間を不活性ガスで満たしたことを特徴とする、金属微粒子製造装置。
【請求項２】
前記第１容器中の前記溶液を攪拌させる攪拌部をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の金属微粒子製造装置。
【請求項３】
前記攪拌部は、
前記第１容器に設けられた抽出口を介して前記第１容器から抽出した前記溶液を貯留する第２容器と、
前記第２容器内で回転することによって前記第２容器に貯留した前記溶液を攪拌する攪拌羽根と、
前記第２容器から前記溶液を抽出し、前記第１容器又は前記第１蓋体に設けられた供給口を介して前記第１容器に前記溶液を供給する供給部とを含むことを特徴とする、請求項２に記載の金属微粒子製造装置。
【請求項４】
前記第１容器内の前記溶液界面と前記第１蓋体との間の空間に前記不活性ガスを供給するガス供給部をさらに備えたことを特徴とする、請求項１に記載の金属微粒子製造装置。
【請求項５】
前記第１容器内の前記溶液界面と前記第１蓋体との間の空間に存在する気体を排気するガス排気部をさらに備えたことを特徴とする、請求項４に記載の金属微粒子製造装置。
【請求項６】
前記レーザー光は前記溶液界面に対して斜めに照射されることを特徴とする、請求項１に記載の金属微粒子製造装置。
【請求項７】
前記第１蓋体よりも前記溶液界面側に設置され、孔部を有する第２蓋体をさらに備え、
前記レーザー光は、前記第１蓋体の前記孔部と前記第２蓋体の前記孔部とを通じて、照射されることを特徴とする、請求項１に記載の金属微粒子製造装置。
【請求項８】
前記第１蓋体の孔部と前記第２蓋体の孔部とは、前記溶液界面に対して垂直な方向に投影した場合に、互いに前記溶液界面の異なる位置に投影されることを特徴とする、請求項７に記載の金属微粒子製造装置。
【請求項９】
前記第２蓋体よりも前記溶液界面側に設置され、孔部を有する第３蓋体と、
前記第１蓋体と前記第２蓋体との間の前記第１容器内及び前記第３蓋体と前記溶液界面との間の前記第１容器内に前記不活性ガスを供給するガス供給部と、
前記第２蓋体と前記第３蓋体との間の前記第１容器内に存在する気体を排気するガス排気部とをさらに備え、
前記レーザー光は、前記第１蓋体、前記第２蓋体及び前記第３蓋体の孔部を通じて照射され、
前記第１蓋体、前記第２蓋体及び前記第３蓋体の孔部は、前記溶液界面に対して垂直な方向に投影した場合に、互いに前記溶液界面の異なる位置に投影されることを特徴とする、請求項７に記載の金属微粒子製造装置。
【請求項１０】
金属箔片又は金属粒子を出発材料として金属微粒子を製造する金属微粒子製造装置であって、
閉塞した上部に上方から前記金属箔片又は金属粒子に対して照射するレーザー光を通過させる孔部を有し、前記金属箔片又は金属粒子を分散させた溶液を貯留する第３容器を備え、
前記第３容器内の空間を不活性ガスで満たしたことを特徴とする、金属微粒子製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属微粒子製造装置に関し、より特定的には、金属箔片又は金属粒子を出発材料として金属微粒子を製造する金属微粒子製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大きさが数ｎｍ（ナノメートル）から数百ｎｍの金属微粒子を製造する方法が提案されている。例えば、特許文献１では、金属箔片にレーザー光を照射することによって、金属微粒子を製造する方法が記載されている。具体的には、特許文献１に記載の方法は、例えばケトン類、より具体的にはアセトン溶媒中に金属箔片を分散させた分散溶液をビーカーに貯留し、当該ビーカーの側方から金属箔片に対してレーザー光を照射する。レーザー光が照射された金属箔片は、その表面でレーザー光を吸収し、熱応力によって内部から爆発的な分裂を起こす。そして、このような分裂が繰り返されることにより、金属微粒子（ナノ粒子）が生成される。
【特許文献１】国際公開第２００６／０３０６０５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、レーザー光照射中にガラス容器が破損し、溶液がガラス容器外に漏れ出すという問題があった。ガラス容器の破損は、以下に示す理由によるものである。すなわち、溶液中の金属箔片がレーザー光照射によって熱せられ、ナノ粒子又はナノ粒子になるまでの粒子（サブミクロン粒子）が、生成される。生成されたナノ粒子又はサブミクロン粒子は、ガラス容器の内壁に付着する場合がある。この付着した粒子にレーザー光が照射されることによって、熱が発生及び蓄積する。これにより、ガラス内壁の蓄積熱とガラス容器外部の温度差により、ガラス容器が破損する。
【０００４】
それ故、本発明の目的は、安全かつ効率的に金属微粒子を製造することが可能な金属微粒子製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施形態との対応関係の一例を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【０００６】
第１の発明は、金属箔片又は金属粒子（金属箔片２１）を出発材料として金属微粒子を製造する金属微粒子製造装置である。金属微粒子製造装置は、第１容器（容器３）と、第１蓋体（蓋体４）とを備える。第１容器は、上部に開口部を有し、上記金属箔片又は金属粒子を分散させた溶液（溶液２）を貯留する。第１蓋体は、孔部を有し、上記第１容器の上記開口部を閉塞する。第１蓋体の孔部は、上記第１容器の上方から上記金属箔片又は金属粒子に対して照射するレーザー光を通過させる。そして、上記第１容器内の上記溶液界面と上記第１蓋体との間の空間を不活性ガスで満たす。ここで、「金属箔片」とは、厚さが約１μｍ以下の箔片状の金属片であり、「金属粒子」とは、数μｍから１０μｍ程度の微小な粒子状の金属である。
【０００７】
第１の発明によれば、金属箔片又は金属粒子を分散させた溶液に上方から第１蓋体の孔部を通して直接レーザー光を照射することにより、溶液を貯留した第１容器を破損することなく金属微粒子を製造することができる。また、上記第１容器の開口部が蓋体によって閉塞されているため、レーザー光が溶液界面に照射されることによって溶液が飛び跳ね、第１容器の外部に溶液が漏れ出すことを防止することができる。さらに、第１容器内を不活性ガスで満たすことにより、引火を防止することができる。これにより、装置の安全性を向上させることができる。
【０００８】
第２の発明では、上記第１容器中の上記溶液を攪拌させる攪拌部（６、７、８、１４、１５）をさらに備えてもよい。
【０００９】
第２の発明によれば、溶液中の金属箔片又は金属粒子が凝集することや沈殿することを防止することができる。これにより、効率よく金属微粒子を製造することができる。
【００１０】
第３の発明では、上記攪拌部は、第２容器（６）と、攪拌羽根（７）と、供給部（８）とを含んでもよい。第２容器は、上記第１容器に設けられた抽出口を介して上記第１容器から抽出した上記溶液を貯留する。攪拌羽根は、上記第２容器内で回転することによって上記第２容器に貯留した上記溶液を攪拌する。供給部は、上記第２容器から上記溶液を抽出し、上記第１容器又は上記第１蓋体に設けられた供給口を介して上記第１容器に上記溶液を供給する。
【００１１】
第３の発明によれば、上記溶液を攪拌させることができる。これにより、金属箔片又は金属粒子の濃度を制御することができ、金属微粒子を効率よく製造することができる。
【００１２】
第４の発明では、ガス供給部（９）をさらに備えてもよい。ガス供給部は、上記第１容器内の上記溶液界面と上記第１蓋体との間の空間に上記不活性ガスを供給する。
【００１３】
第４の発明によれば、継続的に第１容器の内部を不活性ガスで満たすことができる。これにより、引火を防止することができる。
【００１４】
第５の発明では、ガス排気部（１７）をさらに備えてもよい。ガス排気部は、上記第１容器内の上記溶液界面と上記第１蓋体との間の空間に存在する気体を排気する。
【００１５】
第５の発明によれば、第１容器と第１蓋体との間の空間に存在する気体を排気することにより、レーザー光が照射されることによって発生する上記溶液の溶媒の蒸気を取り除くことができる。これにより、レーザー光照射の阻害要因を取り除くことができ、効率よく金属微粒子を製造することができる。
【００１６】
第６の発明では、上記レーザー光は上記溶液界面に対して斜めに照射されてもよい。
【００１７】
第６の発明によれば、レーザー光を溶液界面に対して斜めに照射することにより、界面におけるレーザー光が照射される位置と孔部との距離が、垂直に照射される場合と比べて長くなる。また、レーザー光が斜めに照射されることによって、溶液が飛び跳ねる方向が孔部からずれる。これにより、溶液が飛び跳ねることによって第１容器の外部に溶液が漏れ出すことを防止することができる。
【００１８】
第７の発明では、上記第１蓋体よりも上記溶液界面側に設置され、孔部を有する第２蓋体（蓋体４２）をさらに備えてもよい。そして、上記レーザー光は、上記第１蓋体の上記孔部と上記第２蓋体の上記孔部とを通じて、照射される。
【００１９】
第７の発明によれば、第２蓋体をさらに備えることにより、さらに装置の安全性を向上させることができる。すなわち、レーザー光が溶液界面に照射されることによって溶液が飛び跳ね、第１蓋体の孔部を通過した場合においても、上記第２蓋体によって溶液が第１容器外に漏れ出すことを防止することができる。
【００２０】
第８の発明では、上記第１蓋体（蓋体４）の孔部と上記第２蓋体（蓋体４２）の孔部とは、上記溶液界面に対して垂直な方向に投影した場合に、互いに上記溶液界面の異なる位置に投影されてもよい。
【００２１】
第８の発明によれば、レーザー光は上記溶液界面に対して斜めに照射されるため、上記溶液が飛び跳ねた場合においても、第１容器外に溶液が漏れ出す可能性をさらに低減することができる。
【００２２】
第９の発明では、上記第２蓋体よりも上記溶液界面側に設置され、孔部を有する第３蓋体（蓋体４３）と、ガス供給部（９）と、ガス排気部（１７）とをさらに備えてもよい。ガス供給部は、上記第１蓋体と上記第１蓋体との間の上記第１容器内及び上記第３蓋体と上記溶液界面との間の上記第１容器内に上記不活性ガスを供給する。ガス排気部は、上記第２蓋体と上記第３蓋体との間の上記第１容器内に存在する気体を排気する。そして、上記レーザー光は、上記第１蓋体、上記第２蓋体及び上記第３蓋体の孔部を通じて、照射される。また、上記第１蓋体、上記第２蓋体及び上記第３蓋体の孔部は、上記溶液界面に対して垂直な方向に投影した場合に、互いに上記溶液界面の異なる位置に投影される。
【００２３】
第９の発明によれば、第３蓋体をさらに備え、レーザー光を斜めに照射することにより、第１容器外に溶液が漏れ出すことを防止することができる。また、第１蓋体と第２蓋体とに囲まれた空間及び第３蓋体と溶液界面との間の空間に不活性ガスを供給し、第２蓋体と第３蓋体との空間から気体を排気することによって、効率的に溶液の溶媒の蒸気を取り除くことができる。さらに、第１容器内を不活性ガスで満たしやすくすることができるため、第１容器内に酸素が流入することを防止することができる。これにより、引火を防止することができる。
【００２４】
第１０の発明は、金属箔片又は金属粒子を出発材料として金属微粒子を製造する金属微粒子製造装置であって、第３容器を備える。第３容器は、閉塞した上部に孔部を有し、上記金属箔片又は金属粒子を分散させた溶液を貯留する。第３容器の孔部は、上方から上記金属箔片又は金属粒子に対して照射するレーザー光を通過させる。そして、上記第３容器内の空間を不活性ガスで満たす。
【００２５】
第１０の発明によれば、金属箔片又は金属粒子を分散させた溶液に上方から第３容器の孔部を通して直接レーザー光を照射することにより、溶液を貯留した第３容器を破損することなく金属微粒子を製造することができる。また、上記第３容器の上部は閉塞されているため、レーザー光が溶液界面に照射されることによって溶液が飛び跳ね、上記第３容器外部に溶液が漏れ出すことを防止することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、金属箔片又は金属粒子を分散させた溶液に上方から当該溶液界面を通して直接レーザー光を照射することにより、溶液を貯留した容器を破損することなく金属微粒子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係る金属微粒子製造装置について説明する。まず、図１及び図２を参照して、第１の実施形態に係る金属微粒子製造装置の各部について説明する。図１は、第１の実施形態に係る金属微粒子製造装置の全体を正面から見た正面図である。図２は、第１の実施形態に係る金属微粒子製造装置の全体を側方から見た側面図である。
【００２８】
（金属微粒子製造装置の各部の説明）
図１及び図２に示されるように、金属微粒子製造装置１は、溶液２を貯留するための容器３と、蓋体４と、攪拌用容器６と、攪拌用プロペラ７と、ポンプ８とを備え（図１）、さらに不活性ガス供給部９とを備える（図９）。また、金属微粒子製造装置１には、レーザー発生器５が装着される。また、金属微粒子製造装置１は、ビーム径調整用レンズ１１と、反射板１２と、パワーメータ１３と、電磁バルブ１４と、流量計１５と、フロートセンサ１６とを備える。以下、各部について説明する。
【００２９】
溶液２は、分散液（溶媒）に金属箔片を分散させた分散溶液である。図３は、分散液２０に金属箔片２１が均一に分散した様子を示した図である。図３に示されるように、金属箔片（厚さが約１μｍ以下のフレーク状の金属片であり、平均粒径が数μｍ乃至数十μｍ程度）２１が分散液２０内で分散している。分散液２０は、ケトン類、例えば、アセトンが用いられる。金属箔片２１は、具体的には、金・銀・銅・ニッケル・銅−亜鉛合金（真鍮）、その他の金属箔片を用いることができる。
【００３０】
容器３は、溶液２を貯留するためのものであり、上部が開口している。容器３は、分散液に対して耐性があるものであればどのようなものでも構わないが、例えばガラス容器やプラスチック容器、金属容器等が用いられる。後述するように、容器３に貯留された溶液２にレーザー光が照射されることにより、金属微粒子が生成される。この容器３の開口部は、蓋体４によって閉塞されている。また、容器３には、溶液２を攪拌用容器６に抽出するための抽出口及び溶液２を注入するための注入口が設けられる。攪拌用容器６は、容器３の抽出口から抽出された溶液２を一時的に貯留する。攪拌用プロペラ７は、攪拌用容器６に貯留した溶液２を攪拌させる。ポンプ８は、攪拌用容器６に貯留した溶液２を吸い上げ、容器３の注入口を介して容器３に溶液２を注入する。電磁バルブ１４は、容器３から抽出される溶液２の流量を調整するためのものであり、容器３における溶液２の液面が所定の範囲になるように制御される。フロートセンサ１６は、この液面が所定の範囲にあるか否かを検知する。また、流量計１５は、ポンプ８によって吸い上げられ再び容器３に注入される溶液２の流量を測定する。
【００３１】
蓋体４は、レーザー光を通過させるための孔部を有している。蓋体４には、不活性ガスを供給するためのガス供給孔が設けられている。これにより、容器３の内部は不活性ガスで充填される。不活性ガスとしては、どのようなものでも構わないが、例えば、窒素ガスやアルゴンガス等が用いられる。
【００３２】
レーザー発生器５は、レーザーパルスを発生させる。レーザー光は、ＹＡＧレーザーや、エキシマレーザー、半導体レーザー、色素レーザーなどを用いることができる。レーザー光のエネルギー密度は、少なくとも金属箔片２１を融点近傍に到達させるために必要なエネルギー密度Ｅｔｈ１（Ｊ／ｃｍ２）以上とすることが必要である。さらに、レーザー光のエネルギー密度は、少なくとも金属箔片２１を沸点近傍に到達させるために必要なエネルギー密度Ｅｔｈ２（Ｊ／ｃｍ２）以上としてもよい。また、パルス幅は、例えば、１０ｎｓｅｃ程度に設定される。レーザー発生器５は、水平台１０により固定される。ビーム径調整用レンズ１１は、レーザー光のビーム径を調整する。レーザー光のビーム径は、蓋体４の孔部の口径よりも小さく設定される。反射板１２は、レーザー光を反射させる。反射板１２で反射したレーザー光は、蓋体４の孔部を通じて容器３に貯留した溶液２の界面に対して上方から垂直に直接照射される。
【００３３】
不活性ガス供給部９は、蓋体４に設けられたガス供給孔に接続され、容器３の内部の空間に不活性ガスを供給する。不活性ガス供給部９は、金属微粒子製造装置１が動作中、不活性ガスを容器３の内部の空間に供給し続け、容器３の内部の空間を不活性ガスで充填させる。容器３の内部に供給された不活性ガスは、レーザー光が溶液２の界面に照射されることによって発生する蒸気（分散液２０の蒸気）とともに容器３の側面に設けられたガス排気孔を通じて、容器３から排気される。この混合ガス（不活性ガスと分散液２０の蒸気との混合ガス）は、排気装置１７を通じて排気される。このようにして、容器３の内部は、不活性ガスにより常に充填される。
【００３４】
また、パワーメータ１３は、レーザー発生器５から照射されたレーザー光の一部のパワーを測定する。これにより、溶液２に照射されるレーザー光のパワーを測定及び制御することができる。
【００３５】
（金属微粒子製造装置１の動作の説明）
次に、金属微粒子製造装置１の動作について説明する。レーザー発生器５から出射したレーザー光は、ビーム径調整用レンズ１１によりビーム径を調整され、反射板１２で反射する。反射板１２で反射したレーザー光は、蓋体４の孔部を通じて、容器３に貯留した溶液２の界面に直接到達する。以下、金属微粒子が生成される原理について説明するとともに、本装置の動作について説明する。
【００３６】
溶液２の界面に到達したレーザー光は、当該界面を通過し、溶液２中の金属箔片２１に照射される。金属箔片２１は、照射されたレーザー光を表層部で吸収する。これにより、金属箔片２１の表層部の温度が急激に上昇し、金属箔片２１の融点近傍にまで達する。しかしながら、金属箔片２１は熱伝導率が大きいため、極めて短時間のうちに金属箔片２１全体に熱拡散が起こる。その結果、金属箔片２１は全体的に高温な状態となる。一方、金属箔片２１の表層部は、分散液２０により取り囲まれているため、熱が奪われ、温度が下がる。従って、金属箔片２１の内部は、高温な状態となり、金属箔片２１の表層部は低温となる。この温度差により熱応力が発生し、金属箔片２１の内部から爆発的な分裂が起こる。このようにして、金属箔片２１は、多数の微粒子（約数百ｎｍオーダーのサブミクロン粒子）に分裂する。さらに、レーザー光が照射されることにより、同様の原理で、サブミクロン粒子からナノ粒子（粒径が約数十ｎｍオーダ。例えば２０ｎｍ程度）が生成される。以上のようにして、金属微粒子が生成される。
【００３７】
一方、溶液２の界面付近でレーザー光が金属箔片２１に照射された場合、金属箔片２１の爆発的な分裂が起こるため、溶液２が飛び跳ねる。蓋体４は、この飛び跳ねた溶液２が容器３の外部への流出することを防止する。
【００３８】
また、溶液２の界面では、レーザー光の一部が吸収されることにより、界面における分散液２０の温度が上昇し、分散液２０は蒸発する。しかしながら、容器３の内部は、不活性ガス供給部９により供給された不活性ガスで充填されているため、分散液２０の蒸気に引火しない。図２に示されるように、不活性ガス供給部９から供給された不活性ガスは、常に蓋体４に設けられたガス供給孔を介して、容器３の内部に供給される。一方、分散液２０の蒸気を含む混合ガス（分散液２０の蒸気と不活性ガスとの混合ガス）は、容器３のガス排気孔から排気装置１７を介して容器３の外部に排気され、水又はアセトン等により冷却される。冷却された分散液２０の蒸気は、再び液化する。この場合、流出する混合ガスの量よりも供給される不活性ガスの量を多くする。これにより、容器３の内部は、不活性ガスで常に満たされ易くなる。従って、蓋体４の孔部を通じて酸素が容器３へ流入することを防止することができ、火災を防止することができる。また、分散液２０の蒸気が容器３に満たされることによって、レーザー光が溶液２中の金属箔片２１に照射されることを阻害するという問題が生じる場合がある。しかしながら、分散液２０の蒸気を排気する機構を設けることにより、このような問題を防止することができる。
【００３９】
また、図１に示されるように、溶液２は、電磁バルブ１４を通じて攪拌用容器６に貯留される。攪拌用容器６に貯留された溶液２は、攪拌用プロペラ７により、攪拌される。そして、攪拌用容器６に貯留された溶液２は、ポンプ８により吸い上げられ、容器３に再び注入される。このような攪拌機構により、溶液２中の金属箔片２１は、分散液２０に略均一に分散される。溶液２中の金属箔片２１が凝集又は沈殿した場合、金属微粒子の生成が効率よく行われない場合がある。従って、このように溶液２を攪拌する攪拌機構を設けることにより、金属箔片２１が凝集又は沈殿することなく、効率良く反応が行われる。
【００４０】
さらに、図１に示されるように、攪拌用容器６に貯留された溶液２は、ポンプ８に接続された管を介して、攪拌用容器６の側壁かつ底近辺でポンプ８により吸い上げられる。ポンプ８に接続された管は、攪拌用プロペラ７が回転しても接触しない位置に配設される。攪拌用容器６では、攪拌用プロペラ７が回転することにより、溶液２中の金属箔片２１には攪拌用容器６の側壁に向かう方向に遠心力が働く。この遠心力により、金属箔片２１が攪拌用容器６の側壁方向に移動し、攪拌用容器６の側壁近辺では、金属箔片２１の濃度が比較的高い状態となる。すなわち、金属箔片２１の方が生成された金属微粒子よりも質量が大きいため、上記遠心力による影響を強く受ける。このため、攪拌用容器６の側壁近辺では、金属箔片２１の濃度が比較的高い状態となる。さらに、金属箔片２１は重力の影響を受けるため、攪拌用容器６の底近辺の方が攪拌用容器６の上方よりも金属箔片２１の濃度が高くなる。従って、攪拌用容器６の側壁かつ底近辺の溶液２を、ポンプ８を用いて吸い上げ、吸い上げた溶液２を容器３に還流させる。これにより、容器３では、金属箔片２１の濃度がより高くなり、効率よく反応を行わせることができる。なお、攪拌用容器６の側壁かつ底近辺の溶液２は、攪拌用容器６の側壁かつ底近辺に設けられた排出口から吸い上げられてもよい。一方、容器３で生成された金属微粒子は、質量が金属箔片２１よりも小さいため、遠心力の影響を受けにくい。このため、攪拌用容器６の中心付近では、金属微粒子の方が金属箔片２１よりも濃度が高い状態となる。従って、金属微粒子の濃度が高い部分から溶液２を取り出すことにより、生成した金属微粒子を効率よく取り出すことができる。例えば、攪拌用容器６の底の中心付近に金属微粒子を収集するための排出口を設け、その排出口から溶液２を取り出すことにより、金属微粒子の濃度が比較的高い溶液２を取り出すことができる。従って、効率よく生成された金属微粒子を取り出すことができる。
【００４１】
以上のように、容器３の側面を介さず、蓋体４の孔部を通じてレーザー光を溶液２の界面に上方から直接照射することにより、容器３を破損することなく、金属微粒子を生成することができる。また、蓋体４を設けることにより、溶液２の界面で溶液２が飛び跳ね、容器３の外部に漏れ出すことを防止することができ、容器３の内部を不活性ガスで充填することができる。また、容器３の内部を不活性ガスで充填することにより、火災の発生を防止することができる。また、上述のような攪拌機構を設けることにより、容器３の溶液２の濃度を制御することができ、効率よく反応を行わせることができる。
【００４２】
なお、上記構成は本発明の一実施形態を示したものであり、必ずしも上記構成である必要はない。すなわち、レーザー光が溶液２の界面に直接照射される構成であれば、どのような構成でもよい。例えば、レーザー発生器５を溶液２の界面に向けることにより、反射板１２を介さずに直接溶液２の界面にレーザー光を照射してもよい。
【００４３】
また、攪拌用容器６、攪拌用プロペラ７、ポンプ８、及びこれらを接続し溶液２を循環させる機構は、溶液２を攪拌させるものであればどのようなものでもよい。例えば、攪拌用プロペラ７を容器３の内部に配置し、容器３に貯留された溶液２を攪拌してもよい。また、外部から振動を加えることにより容器３を振動させ、溶液２を攪拌してもよい。さらに、金属箔片２１が金属微粒子生成中にわたって分散液２０に略均一に分散されていれば、このような攪拌機構を設ける必要はない。
【００４４】
また、本実施形態では、上部が開口した容器３に溶液２を貯留し、孔部を有する蓋体４で容器３を閉塞したが、他の実施形態では、上部に孔部を有した（上部が開口していない）容器に溶液２を貯留し、当該孔部を通じてレーザー光を照射してもよい。すなわち、他の実施形態では、容器３と蓋体４とが一体となった１つの容器が用いられてもよい。図４は、容器３と蓋体４とが一体となった容器を示した図である。図４に示されるように、容器３３は、上部が閉塞され、孔部を有している。また、本実施形態では、レーザー光を溶液２の界面に対して垂直に照射したが、レーザー光を界面に対して斜めに照射してもよい。レーザー光を界面に対して斜めに照射することにより、界面におけるレーザー光が照射される位置と孔部との距離が、垂直に照射される場合と比べて長くなる。また、レーザー光が斜めに照射されることにより、溶液２が飛び跳ねる方向が孔部からずれる。これにより、溶液２が飛び跳ねることによって容器３の外部に溶液２が漏れ出すことを防止することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、出発材料として金属箔片を用いたが、他の実施形態では微小な金属粒子（数μｍから１０μｍ程度）を用いてもよい。
【００４６】
また、分散液２０は、アセトンに限らず、金属箔片２１を分散させるものであれば、どのようなものでもよい。例えば、分散液は、水、アルコール類、少量の長鎖アルキルアミンを含むヘキサン、鎖状又は環状ケトンからなる溶媒の何れであってもよい。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る金属微粒子製造装置について、図５を参照して説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態に係る金属微粒子製造装置１の蓋体４が複数存在し、その他の部分については、第１の実施形態と同様の構成である。このため、同じ部分については、第１の実施形態と同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
図５は、第２の実施形態に係る金属微粒子製造装置の一部を示した図である。図５に示されるように、第２の実施形態では、容器３は、蓋体４、蓋体４２及び蓋体４３によって閉塞される。すなわち、容器３の内部は、蓋体４と蓋体４２とによって囲まれた空間（第１空間）と、蓋体４２と蓋体４３とによって囲まれた空間（第２空間）と、蓋体４３と溶液２の界面とによって囲まれた空間（第３空間）とに分けられる。そして、蓋体４、蓋体４２及び蓋体４３は、それぞれ第１の実施形態と同様、孔部を有する。レーザー発生器５から照射されたレーザー光は、それぞれの孔部を通じて、上方より溶液２の界面に直接照射される。
【００４９】
ここで、蓋体４、蓋体４２及び蓋体４３の孔部は、各蓋体のそれぞれ異なる位置に設けられる。すなわち、各蓋体の孔部は、溶液２の界面に対して垂直な方向に投影した場合に、互いに当該界面の異なる位置に投影されるような位置に設けられる。より具体的には、それぞれの孔部の中心は１つの直線上に位置し、各孔部を結んだ直線は、溶液２の界面に対して所定の傾きを有する。従って、それぞれの孔部を通過するレーザー光は、溶液２の界面に対して斜めに照射される。なお、各孔部は必ずしも１つの直線上に位置する必要はなく、各空間（第１又は第２空間）内にミラーを配置することによって、レーザー光が各孔部を通過するようにしてもよい。
【００５０】
このように、複数の蓋体によって容器３を閉塞することにより、溶液２が飛び跳ねた場合に容器３から溶液２が漏れ出すことを防止することができる。また、界面に対して斜めにレーザー光を照射することにより（それぞれの孔部の中心を結んだ直線が斜めになるように、各蓋体の孔部を設けることにより）、溶液２が飛び跳ねて蓋体４３の孔部を通過した場合においても、蓋体４２により、溶液２が容器３の外部に漏れ出すことを防止することができる。
【００５１】
一方、図５に示されるように、容器３の側面には、容器３内部の蓋体４と蓋体４２との間の空間（第１空間）に不活性ガスを供給するためのガス供給孔４４が設けられ、蓋体４３と溶液２の界面との間に同様のガス供給孔４５が設けられている。また、第１の実施形態と同様、蓋体４２と蓋体４３との間の容器３の側面には、不活性ガス及び分散液２０の蒸気を排気するためのガス排気孔が設けられている。この２つのガス供給孔には、不活性ガス供給部９により、不活性ガスが供給される。このように２つのガス供給孔と１つのガス排気孔が設けられることにより、容器３の内部では次のようなガスの流れが生じる。すなわち、ガス供給孔４５を通じて供給された不活性ガスは、溶液２の界面と蓋体４３との間の空間（第３空間）を充填し、分散液２０の蒸気とともに蓋体４３の孔部を通じて、容器３内部の蓋体４２と蓋体４３との間の空間（第２空間）に流れる。また、ガス供給孔４４を通じて供給された不活性ガスは、容器３内部の蓋体４と蓋体４２との間の空間（第１空間）を充填し、蓋体４の孔部を通じて容器３の外部に流れ、蓋体４２の孔部を通じて容器３内部の蓋体４２と蓋体４３との空間（第２空間）に流れる。そして、容器３内部の蓋体４２と蓋体４３との空間（第２空間）に充填された不活性ガス及び分散液２０の蒸気は、ガス排気孔を通じて、容器３の外部に排気される。このようなガスの流れが生じることにより、容器３への酸素の流入を防止することができ、分散液２０の蒸気への引火を防止することができる。
【００５２】
なお、各蓋体の孔部はそれぞれ同じ位置に設けられ、レーザー光は溶液２の界面に対して垂直に照射されてもよい。この場合においても、溶液２が飛び跳ねて蓋体４３の孔部を通過しても、蓋体４２により、溶液２が容器３の外部に漏れ出すことを防止することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、３つの蓋体によって容器３を閉塞したが、２つの蓋体によって容器３を閉塞してもよいことは言うまでもない。また、蓋体は３つ以上であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明では、安全かつ効率的に金属微粒子を製造することができ、例えば、金属微粒子製造装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施形態に係る金属微粒子製造装置の全体を正面から見た正面図
【図２】第１の実施形態に係る金属微粒子製造装置の全体を側方から見た側面図
【図３】分散液２０に金属箔片２１が均一に分散した様子を示した図
【図４】容器３と蓋体４とが一体となった容器を示した図
【図５】第２の実施形態に係る金属微粒子製造装置の一部を示した図
【符号の説明】
【００５６】
１    金属微粒子製造装置
２    溶液
３、３３  容器
４、４２、４３  蓋体
５    レーザー発生器
６    攪拌用容器
７    攪拌用プロペラ
８    ポンプ
９    不活性ガス供給部
１０  水平台
１１  ビーム径調整用レンズ
１２  反射板
１３  パワーメータ
１４  電磁バルブ
１５  流量計
１６  フロートセンサ
１７  排気装置
２０  分散液
２１  金属箔片
４４、４５  ガス供給孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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