(57)【要約】本発明は、核および１層または複数の表面層を含む複合材粒から形成される粉体を製造する方法に関する。本発明の方法は、粒の核をプラズマ化学処理ガスと混合する工程と、前記核／処理ガスの混合物を主要プラズマ反応器に流す工程と、処理ガスと核の表面の間にプラズマ化学反応を起こすため、主要反応器の処理領域内に均一なプラズマを実質上大気圧で発生させ、混合物が反応器を通って流れる間に前記表面上に表面層を形成する工程とを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアおよび１層または数層の表面層とを有する複合材粒からなる粉体を製造する方法であって、粒のコアをプラズマ化学処理ガスと混合する工程と、コアと処理ガスの混合物の流れを主要プラズマ反応器に通過させる工程と、処理ガスとコアの表面の間にプラズマ化学反応が起こるように主要反応器の処理領域内に実質上大気圧で均一なプラズマを発生させて、前記混合物が反応器を流れる間に表面層をその上に形成する工程とを含む方法。
【請求項２】
前記コアの表面が主要反応器のプラズマ処理領域の上流で事前に活性化されることを特徴とする請求項１に記載の粉体を製造する方法。
【請求項３】
前記コアの上に堆積される層を生成する処理ガスの原子または分子の励起エネルギーが、原子または分子当たり０．０２ｅＶとコアの熱破壊エネルギーの間であることを特徴とする請求項１または２に記載の粉体を製造する方法。
【請求項４】
前記プラズマをパルスによって発生させ、その立ち上がり、持続時間および周波数が、音波振動を生じる衝撃波を発生するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記音波振動が、外部音波発生器によってプラズマ中に発生することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記処理ガスおよびコアを含むキャリアガスが、プラズマ処理領域の上流で互いに均質に混合されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ガス状混合物流が、そのプラズマによる励起の前に流体力学フィルタによって均一にされることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
中性ガスがプラズマ反応器または複数の反応器の壁に沿って注入され、前記壁の内面に境界ガス層を形成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記処理ガス流およびコアを運ぶキャリアガス流が別々に励起され、励起された後に互いに接触し、励起とその互いの接触の間の経過時間が、励起されたガスおよびコアの成分の緩和時間よりも短いことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記処理ガスの流速が、コア上に表面層を堆積するプロセス中に飽和に達するように選択され、堆積層の厚さが、処理ガスによるプラズマ処理領域内にコアが滞留する時間によって制御されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の、コアおよび１層または数層の表面層とを有する複合材粒からなる粉体を製造する方法を実施する装置であって、プラズマ発生装置（１５）およびプラズマ化学処理ガスとコアの混合物が流れるプラズマ処理領域を画定するチャンバ（１４）を含む、大気圧で運転する主要プラズマ反応器（４、１０４、２０４、３０４）と、前記処理ガスとキャリアガスによって運ばれるコアを互いに混合するための処理領域上流の混合部（２、２’）とを含む装置。
【請求項１２】
前記プラズマ処理領域の上流に少なくとも１個の流体力学フィルタ（６、６’、６”）を含み、前記流体力学フィルタを通過するガスまたはガスの混合物およびコアの速度を均一化することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記流体力学フィルタが、混合部（２）とプラズマ処理領域（１４）の間に設置されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記主要プラズマ反応器の上流にプラズマ予備処理反応器（４’、４”）を含み、処理ガスとキャリアガスによって運ばれるコアの流れを別々に活性化できることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記プラズマ予備処理反応器の各々に、対応するプラズマ処理領域（１４’、１４”）の上流で前記流体力学フィルタの１つが設置されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
１個または数個の外部音波振動源を含むことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記プラズマ発生装置が、パルスによってプラズマを発生する手段を含むことを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
プラズマ反応器または複数の反応器（４、４’、４”）の内壁面に沿って中性ガスを注入する側部導入口（１２）を含むことを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
装置の導出口に、反応器の内面に沿って境界層中を移動する前記ガスおよびコアを排出するための周辺部チャネルを含む収集部（８）を含むことを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記流体力学フィルタが、後続の反応器を通る流れの方向に配列された複数の小さな長手方向のチャネルを含むことを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記プラズマ発生装置が、それぞれプラズマ処理領域（１４）の２つの対向する側に配置された電極（２３、２５）を含み、電極の１つが電極の表面上に配置され他の電極に向う複数の金属針（２７）を有し、ＨＦ電流源がパルス電源であることを特徴とする請求項１１乃至２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記プラズマ反応器が平行六面体であり、前記電極がガスの流れ方向に平行な対向する面に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記プラズマ反応器が、円筒形であり、ガスの流れ方向に平行な軸を有する２つの同軸電極からなることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
中心電極がパルス化ＨＦ電流源に接続され、周辺電極が接地されて複数の金属針を含むことを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
反応器を通る流れの方向に沿って配列された複数の小さな長手方向のチャネルを含み、前記チャネルの長さが、フィルタの下流での主要な中央部の流れの均一な速度を確保するように調整される、プラズマ反応器のための流体力学フィルタ。
【請求項２６】
長手方向のチャネルの長さが、フィルタの中心から離れている場合よりもフィルタの中心にあるほうが長いことを特徴とする請求項２５に記載の流体力学フィルタ。
【請求項２７】
前記チャネルが、実質上ハニカムとして作られた構造の薄い壁によって画定されることを特徴とする請求項２５乃至２６のいずれか１項に記載の流体力学フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材粒からできた粉体を製造する方法およびこの方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体の分野では、粉体を製造する方法がいくつか知られており、その中にプラズマを使用することによって粉体を製造する方法がある。
【０００３】
ある種の方法では、プラズマは、凝集体または固体の材料を蒸発または融解させるための熱源として主に使用される。目的はプラズマの供給源の下流で粒子が凝縮および冷却されてナノ粒子またはサブミクロン粒子を形成することにある。しかし、これらの方法は、コアと、他の材料から作られた非常に薄く均一な表面層とからなる複合材粒を製造するために使用することはできない。
【０００４】
主としてプラズマの熱的効果に基づくこれらの方法に加えて、例えば、独国特許第１９６  １２２  ７０号、独国特許第１９５  ０２１  ８７号、欧州特許第６５４  ４４４号、国際公開第９１１８１２４号、米国特許第５  ２７８  ３８４号の公示に記載されているように、粉体の粒表面を処理する方法も知られており、プラズマはこれらの粒の特性を変化させるために粒の表面を活性化するのにも使用される。後の２つの刊行物では、特に、コアが、低温のプラズマによってコアの表面を活性化することによって堆積したコアとは別の材料からなる表面層で取り囲まれている複合材粉体の形成が開示されている。
【０００５】
これらの方法の主な欠点は、プラズマ処理が低圧、すなわち部分的な真空で行われることである。そのため複雑になり、所要時間や粉体を工業生産する場合の製造コストが増加する。この点で、低圧はプラズマによる処理速度を低下させ、したがってプロセスの生産性が低下することに留意されたい。一方で、低圧プラズマを使用することによって材料表面の活性化、およびプラズマ化学反応が促進され、さらに、大量に均一な処理を容易に行うことが可能になる。
【０００６】
【特許文献１】
独国特許第１９６  １２２  ７０号
【特許文献２】
独国特許第１９５  ０２１  ８７号
【特許文献３】
欧州特許第６５４  ４４４号
【特許文献４】
国際公開第９１１８１２４号
【特許文献５】
米国特許第５  ２７８  ３８４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的の１つは、複合材粒からなる粉体を製造する方法、および産業に適用されたときに安価で効率的かつ確実なこの方法を実施する装置を提供することである。
【０００８】
コアを取り囲む数種の材料からなる表面層の均一性または厚さを制御することができる、コアとコアを取り囲む１層または数層の表面層を有する複合材粒からなる粉体を製造する方法、およびその方法を実施する装置を提供することは有益なことである。
【０００９】
サブミクロンまたはナノメートルサイズの粒体を製造することができる、複合材粒からなる粉体を製造する方法、およびその方法を実施する装置を提供することは有益なことである。また、コアと、異なる材料分子または原子から作られた数層の薄い表面層とを有する粒体を製造できることは有益なことである。
【００１０】
コアとコアを取り囲む１層または数層の表面層を有する複合材粒とからなる粉体を製造し、その粉体がコアの特性と異なる物理化学的特性を獲得することは有益なことである。
【００１１】
本発明の目的は、請求項１に記載の複合材粒の粉体を製造する方法、請求項１１に記載のその方法を実施する装置、および請求項２２に記載のプラズマ反応器用流体力学フィルタによって達成される。
【００１２】
本発明において、コアと１層または数層の表面層を有する複合材粒からなる粉体を製造する方法は、粒のコアをプラズマ化学処理ガスと混合し、コアとプラズマ化学処理ガスの混合物をプラズマ反応器に通し、実質上大気圧で反応器中にプラズマを生成させることによって、処理ガスとコア表面の間にプラズマ化学反応を起こさせて、前記混合物が反応器を通過するときコアの上に表面層を形成することを特徴とする。複合材粉体が大気圧でのプラズマ媒質中で膜を堆積させることによって形成されるという利点のため、簡単で確実な、安価な、高い生産性を可能にする方法と産業装置を提供することができる。プラズマは、コアの表面が表面膜を生成するために選択された原子および／または分子と接触する前に、コアの表面を加熱し活性化するように働く。表面膜の堆積を制御しコアを活性化するプラズマのパラメータを選択することで、堆積が均質で非常に薄い膜を生成できる。
【００１３】
本発明では、得られる粉体にコアだけからなる粉体の特性とは異なる特性を付与するために、コアと、１層または数層の薄く均一で均質な原子および／または分子（ラジカル）からなる膜の堆積によって得られる１層または数層の周辺領域とを有する粒からなる粉体を調製することができる。
【００１４】
本発明の有利な一態様によれば、コアと処理ガスがプラズマによる処理領域を通過するに先立ち、プラズマ反応器を通るコアとガス流の速度および方向を均一化するように働く流体力学フィルタ、例えば、多重の長手方向のチャネル（ハニカム型）を有する流体力学フィルタにそれらを通過させる。これは、反応器を通るコアの移動時間、温度、圧力、およびガス中のコアの比速度など、処理を制御するパラメータを均一化し、より良好に制御することを可能にする。このようにして、フィルタはコアの処理の均一性、より詳細には、コアの上に形成される表面層の厚さの均一性と均質性を向上させる。また、これを配設することによって、得られる粉体の寸法および特性のばらつきを最小にすることが可能になる。
【００１５】
本発明の有利な一態様によれば、プロセスを活性化するために、プラズマ内で音波振動、詳細には超音波振動を発生させる。振動はガスを経由してコアに伝達される。振動は外部の音波振動発生器によって発生させることもできるし、あるいは本発明の有利な態様による特殊なプラズマ発生方法によって発生させることができる。この目的のためには、プラズマをパルスによって発生させ、電圧パルスの立ち上がり時間、パルスの持続時間および周波数をプラズマに定期的な衝撃波が発生するように選択する。これらの衝撃波は、一方では反応器の壁で生じた干渉によって、他方、プラズマ粒子との干渉によって、振動、詳細には超音波振動を発生させ、膜の堆積を大きく促進する。
【００１６】
境界層の悪影響を制限するために、反応器の内壁面に沿って混合物のガスの比重に近い中性ガスを注入することは有益である。実際に、境界層においてガスと粒子はそれらが運ばれる速度が中央の粒子とは大きく異なるため中央の粒子とは異なる熱処理を受け、このことによって均質性と均一性に欠ける粉体になる。ガスの存在は一方で反応器の壁を冷却して熱プラズマから壁を絶縁する効果があり、他方、コアと反応ガスを境界層から排除する効果がある。
【００１７】
粒の均質性は、プラズマ反応器の処理領域の下流およびその壁に沿って、壁の境界層に流れるガスと粒を取り除くための排出チャネルを設置することによってさらに向上する。壁に近い、すなわち境界層でのガスの速度は、反応器を通って伸びている流柱の中心部よりも遅いので、境界層の粒子と中央部の粒子の処理パラメータは同一ではない。周辺部の粒と周辺部のガスを排出することによって、高度の均質性を示す粒を有する粉体を得ることができる。
【００１８】
異なる分子または原子の表面層を形成するためには、上下に配置したいくつかの処理装置を提供することもできるし、上下に配置されたいくつかのプラズマ反応器を備え、装置に導入されるかプラズマ処理の対応する上流段から到着するコアとガスを混合するための複数のチャンバによって隔てられている装置を設計することもできる。
【００１９】
本発明の他の有益な目的および特性的な特徴は、特許請求の範囲、および以下の本発明の実施形態の説明と添付の図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１を参照すれば、本発明の第１の実施形態による、プラズマを使用することによって複合材粉体を製造する装置は、混合部２、プラズマ反応器４、混合部と反応器の間に配置された流体力学フィルタ６、および反応器の出口の収集部８を含む。混合部は装置中のガスと粒子の流れ方向Ｄに関して反応器の上流に配置され、ガスとコアを導入するための導入口１０、１１を含み、導入口１０はキャリアガスＱ１とコアを導入するために使用され、他の導入口１１はコアの上に分子または原子の表面層を形成するための処理ガスＱ２を導入するために使用される。導入口は混合部のチャンバ１３の中央に向けたノズルとして設計し、乱流を発生させ、コアのキャリアとして働くガスと処理ガスの混合を行うことができる。また、混合部は、中性ガスＱ３を装置の内壁面に沿って流すための側面の導入口１２も含むことができる。中性ガスは不活性なことがよく、キャリアガスと処理ガスの混合物の比重に近いことが好ましい。
【００２１】
反応器４は、反応器のチャンバ１４内にプラズマを発生するように設計されたプラズマ発生装置１５を含み、仮想線１６で示されている処理領域を画定する。プラズマ発生器は、容量結合プラズマ発生器１５、誘導結合高周波（ＨＦ）プラズマ発生器１５’、またはマイクロウェーブ・プラズマ発生器１５”（図３参照）のいずれを使用するかによって、その設計を変えることができる。
【００２２】
これらの発生器の各々は連続モードまたはパルス・モードで機能することができる。プラズマ発生の好ましい方法の１つは、発生させたプラズマが干渉を生じて衝撃波を作り出すように選択した特性のパルスを使用する。詳細には、電圧パルスの立ち上がり時間、パルスの持続時間、およびその周波数は、プラズマに定期的な衝撃波が発生するように選択される。これらの衝撃波は、一方では反応器の壁との干渉によって、他方、それ自身とプラズマ粒子との干渉によって、振動、具体的には媒質の超音波振動を発生させ、したがって膜の堆積を顕著に向上させる。パルス化大気圧プラズマを発生させるプロセスによって、所定の容積内で均一なプラズマを作り出すことが可能になる。
【００２３】
プラズマ反応器４は、電極２３、２５で被覆されている２つの対向する面１９、２１を備える実質上平行六面体の形状を有することができる。電極の１つである２５は複数の金属針２７を保持し、高周波パルス電力源２９に接続されている。他の電極２３は平坦であり接地されている。
【００２４】
図１には、平行六面体構造（平面形状）のプラズマ発生器が示されている。
【００２５】
同軸形状を有するプラズマ発生器を設計することもまた有利である。この場合、電極は２個の同軸シリンダとして形成され、その間をガス状混合物が軸と平行に移動し、フィラメント放電が軸状に発生して活性プラズマ媒質を生成する。安全上の理由から、この場合針が埋め込まれている中心電極を高周波電流源に接続し、他の電極を接地したほうがよい。
【００２６】
運転中には、針２７から放射される電気放電は最初に直径ｄ（ｄは約０．５ｍｍ）の不規則な筒状チャネルを形成し、電圧の印加された電極２５から接地電極２３へと伸びる。電圧パルスの立ち上がり時間ｔ１は、チャネルの加熱が等容変化、すなわちｔ１≦ｄ／ａであるように選択される。ａは媒質中の音速である。
【００２７】
チャネル内の圧力は増加し、衝撃波を生成するのに必要な限界値に到達して超え、衝撃波が放射方向に広がる。
【００２８】
伝播衝撃波は媒質をイオン化する。チャネルは急速に広がり、プラズマはそこを通る電流の増加によって電力の供給を受ける。
【００２９】
パルスは電流が導管の全区画を通過するように選択された持続時間ｔ２、ｔ２は約Ｌ／ａを有する。Ｌは電圧が印加される電極の針の間の距離である。次いで電流の通過は持続時間ｔ３の間中断され、これは放電を生成するガス状媒質の緩和時間（脱イオン化時間）よりも短いか等しい。この中断では放電の縮小または局在化は起こらない。システムの緩和時間は放電を生成するガス状媒質の特性およびその流体力学的なパラメータに依存する。それは経験的に選択され最適化される。プラズマ発生器の運転中、媒質はプラズマの全容積で均質に励起され、均一性は特に異なるチャネルから生成した衝撃波の干渉によるものである。
【００３０】
例としてアルゴン（８０％）、ＨＤＭＳ蒸気（１５％）、および鉄コア（５％）からなる混合物の実際の事例において、プラズマ発生器は以下の値で満足に機能した。
ｔ１＝３×１０−７秒
ｔ２＝１０−５秒（Ｌ＝５×１０−３ｍ）
ｔ３＝１０−４秒
発生器の周波数は１３．６５ＭＨｚであった。
【００３１】
混合部とプラズマ反応器の間に配置された流体力学フィルタ６はガス状混合物の流れを均一にし、安定化するために設計され、図１ａに示すように柱状ガス流に比較的一定の速度プロファイルＶを与える。混合部のガス状混合物の長手方向速度Ｖ（１）は一定ではなく、そのプロファイルは無秩序であるが、流体力学フィルタ６を通過した後、ガス状混合物の長手方向の速度Ｖ（２）は、側部導入口１２を経て導入される中性ガスＱ３で満たされた周辺部のＰを除いて、実質上均一であることを図１ａに見ることができる。中性ガスは反応器の内壁面における境界層の実体を形成し、熱プラズマから反応器の壁を冷却し絶縁する働きをする一方、コアを境界層から離れさせる働きをする。境界層のガスは、以下で述べるように主流から分離され、反応器の導出口で排出される。
【００３２】
流体力学フィルタは反応器を通過するガス状混合物の流れ方向Ｄに沿って配列した小さな長手方向のチャネル１７を含むことが好ましく、チャネルはケーシングの中心２０からのそれらの距離の関数として変化することのできる長さを有する。チャネルの長さＬ’はフィルタを通るガス流の抵抗に影響を与え、チャネルの長さの変度はチャンバ１３、１４の幾何形状および幅、また流速によって経験的に求めることができる。通常、ガス状混合物のカラム中央の速度は周辺よりも速いので、流体力学フィルタ６のプロファイル２２は、図１と図１ａに示したように、凸の形状を有することが好ましい。流体力学フィルタは「ハニカム様」構造を有することができる。
【００３３】
反応器の導出口（収集部８）に、装置は流れの周辺だけのガスと粒子Ｑ４を収集するように設計された周辺部排出チャネル２８を含む。境界層に不均一な流速と中性ガスＱ３が存在するため境界層の壁に沿って移動し流れの主要な中央部の粒の処理と異なる処理を受けた粉体のコアと粒子はこのチャネルで除去することができる。
【００３４】
収集部８は、それを熱破壊から保護し、反応器から出てくるガス状混合物と粉体粒を冷却するための冷却回路３０を含むことができる、これらのガス状混合物と粉体粒は粉体の製造に使用される従来型のフィルタや分離器（図示されてない）によって収集される。
【００３５】
図２は本発明による複合材粒の粉体を製造するための装置の、第２の実施形態を示している。この場合、装置は別々のプラズマ予備処理反応器４’、４”を備え、そこへコアを運ぶキャリアガスＱ１と処理ガスＱ２がそれぞれ導入される。また、中性ガスＱ３を各予備処理反応器の壁に沿って注入し、図１の実施形態に関して前記した境界層を形成することができる。
【００３６】
各予備処理反応器４’、４”には、これらの反応器に導入されるガスの長手方向速度のプロファイルを均一化するために、その導入口に流体力学フィルタ６が提供される。予備処理反応器の導出口は共通の主要プラズマ反応器と接続しており、この中でコアを運んでいるキャリアガスと処理ガスが混合される。処理ガスとコアを主要プラズマ反応器４の導入口の混合チャンバ部内で良好に混合し、その結果主要反応器の処理領域１４で良好に混合されるように、各々の流れに乱流を形成するための乱流形成要素すなわちブレード３４が、これは冷却したほうが有利であるが、予備処理反応器の出口に設けられる。
【００３７】
予備処理プラズマ反応器４’、４”と主要反応器４間の流路の長さは、予備処理領域１４’と１４”で活性化されたコアとガスが不活性化されない（すなわち滞留時間が緩和時間よりも短い）長さである。
【００３８】
したがって第２の実施形態では、処理ガスＱ２とコア粉体を運ぶキャリアガスＱ１の流れは分離したプラズマ予備処理反応器４’、４”の中に導入される。中性ガスＱ３が周辺に注入され、後続の活性化はプラズマ領域１４’、１４”で確保されるので、２つの流れの均質化を確実にするために流体力学フィルタ６が使用される。次いで２つの流れは互いに合流する。確実に十分混合するために、流れを撹乱する装置３４によって乱流が形成される。活性化された混合物は第２プラズマ領域１４に入り、ここでコア上への膜堆積プロセスの触媒作用を行う再活性化が行われる。このプロセスにおいては、予備処理から処理ガスの粒子のコアに接触する間の経過時間が、予備処理プラズマによって活性化された成分の励起状態から緩和するまでの時間よりも短いことが重要である。ガスおよび境界層の粒の排出は、複合材粒の粉体の収集と同様に、前の実施形態のように実施される。
【００３９】
図３は本発明の他の実施形態を示す。この場合、目的は同じコアの上に異なる組成物および異なる物理化学的特性を有する膜の重なりを作ることである。このプロセスは数段のプラズマ反応器１０４、２０４、３０４を含む装置を使用して行われる。
【００４０】
図３の装置の第１段１０４は図２に示した装置と実質上同じ特徴を有する。第１段１０４の下流で、第１の層で被覆された粒を含む流れに新しい化学組成物の処理ガスＱ２’が注入され、第２段２０４のプラズマ処理領域２１４の中で、粒上に新しい層を堆積することが可能になる。新しい処理ガスＱ２’は、第１段の導出口に配置された、装置の予備処理プラズマ反応器１０４”中のプラズマによって、予備処理（活性化）を受けることができる。同様に、第３段３０４の処理領域３１４中で、第３反応器の上流に注入された新しい組成物の処理ガスＱ２”から第３の層が堆積される。前段のように、新しい処理ガスＱ２”は、第２段の導出口に配置された、装置の予備処理プラズマ反応器２０４”中のプラズマによって、予備処理（活性化）を受けることができる。装置は追加の段を有することができ、プロセスは当初のコア上に必要とする層数と同じ回数、連続して繰り返すことができる。
【００４１】
上記の発明によるプロセスでは、膜を生成するプラズマの成分は、膜粒子間の誘引力が周辺膜の外包構造の固化を助ける求心性の成分をもつように選択される。この成分はコアのサイズが小さくなればなるほど大きく、コアがサブミクロンおよびナノメートルの粉体の場合に特に重要である。その場合、キャリアガス（例えばアルゴン）中に浮遊しているコアの粒を十分にばらばらにするため、さらに、これに堆積プロセスを触媒できる人工振動の動きを与えるため、音波振動、詳細には超音波振動の操作を行ってもよい。これらの振動は外部発生器、または以下に述べるように、パルス・モードのプラズマ発生を使用する場合プラズマ自身によって発生することができる。
【００４２】
膜の堆積を確実に効率的にするためには、化学成分（例えばヘキサメチルジシラザンおよび酸素の混合物）を含む処理ガスを活性化（励起）することが重要である。プラズマの電子は処理ガスを加熱し、さらに、原子と分子を励起し、原子と分子は分解してラジカルを生成する。励起状態では、これらの活性化された粒子は、固体表面、例えばコアの表面上に、光学特性などコアの特性と異なる物理化学的特性を示す膜を形成することも可能である。
【００４３】
膜の堆積は、飽和に達して堆積速度が厚さの指数関数的に低下するプロセスであるという事実に照らして、場合によっては処理ガス中に過剰の化学成分を含ませることが有用であることが実証されている。
【００４４】
その環境下で、粉体の複合材粒は自動的に均一かつ均質になるであろう。したがって、処理ガスの流速を飽和条件下で運転するように調整することが有利である。飽和条件下でコア上に堆積される層の厚さは、プラズマ処理領域中の活性化された処理ガスへのコアの曝露時間によって制御される。
【００４５】
このプロセスを改善するには、出発時のコアを、例えば加熱したり、放射線に曝したり、さらにはプラズマを作用させることによって、予備励起することができる。この場合、プラズマの電子は表面に位置する原子の表面結合を活性化するであろう。これらの原子は緩和期間中励起状態に留まり、この期間内にこれらのコアは処理ガスの（活性化された）粒子に出会い、前記膜形成を続けることができる。
【００４６】
方法が確実に効率的に進行するためには、ガスの原子または分子を励起する（具体的には熱的に）ために消費されたエネルギーが、それぞれの励起エネルギーよりも大きいことが有利である。本発明の枠内で実施された実験は、実際にこのエネルギーが０．０２ｅＶ／原子または分子を超えるべきであることを示している。この消費されたエネルギーの限界値は経験的であり、プラズマ励起の場合には以下のようにして実験的に予測することができる。
【００４７】
−電力源から投入された電力Ｐ１を測定する。
−冷却によって失われた電力Ｐ２を熱量測定法で測定する。
−関連があれば、輻射として放射された電力Ｐ３を放射計で測定する。
−プラズマで処理されたガスの流速Ｇを測定する。
比：（Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３）α／Ｇで必要な値が算出される。ここでαは熱適応係数約１０−２である。
【００４８】
一方、消費されたエネルギーはコアを破壊するエネルギー（例えば磨耗によって）を超えてはならない。これは、粒子当たりの消費エネルギーが以下の関係を満足しなければならないことを意味する。
Ｅｄｅｐ≦（Ｃ・ΔＴｄｅｓｔｒ・ｄ・Ｇ）／ｎｇａｓ・ｖｔｅｒｍ・Ｌ・Ｓ・α）
式中、Ｃはコア材料の熱容量であり、
ΔＴｄｅｓｔはこの材料の破壊温度（例えば昇華温度）であり
ｄはコアの有効直径であり、
Ｇはプラズマを通して成分を運ぶガスの流速であり、
Ｎｇａｓはこのガスの比重であり、
Ｖｔｅｒｍはこのガスの粒子の熱的な速度であり、
Ｌは反応器の長さであり、
Ｓは反応器の断面積であり、
αは熱適応係数である。
【００４９】
本発明によるプロセスは、特別な物理化学的特性を有する粉体、例えば視覚的効果を有し色材やワニスの製造に有用な粉体、を得るのに有利である。
【実施例１】
【００５０】
図１による装置。
コア粉末：                      Ｆｅ
コアのキャリアガス：            アルゴン
処理ガス：                      アルゴン＋Ｏ２＋ヘキサメチルジシラザン蒸気
プラズマ：                      高周波、１３．５６ＭＨｚ、電力３５ｋＷ
有効コア直径：                  ｄ＝７００ｎｍ
反応器の導出口のガス流速：      Ｇ＝１０リットル／ｓ
プラズマ反応器の断面積：        Ｓ＝６ｃｍ２
結果：Ｆｅ粒の表面上に約１００ｎｍの厚さのＳｉＯ２膜の形成。
【実施例２】
【００５１】
図３による装置。
コアの粉体：                    Ｆｅ
キャリアガス：                  アルゴン
処理ガス：
第１反応器：                    アルゴン＋Ｏ２＋ヘキサメチルジシラザン蒸気
第２反応器：                    アルゴン＋Ｏ２＋四塩化チタン蒸気
プラズマ：
第１反応器：                    高周波、１３．５６ＭＨｚ、電力３５ｋＷ
第２反応器：                    高周波、１３．５６ＭＨｚ、電力２０ｋＷ
第３反応器：                    運転せず
有効コア直径：                  ０．７μｍ
導出口のガス流速：              １０リットル／ｓ
プラズマ反応器の断面積：        ６ｃｍ２
結果：Ｆｅ粒の表面上に、
１）ＳｉＯ２層、約１００ｎｍの厚さ
２）ＴｉＯ２層、厚さ約５０ｎｍ
からなる二重層の形成。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による、プラズマを使用することによって複合材粉体を製造する装置の概略断面図である。
【図１ａ】プラズマ処理領域の上流に配置された、装置の流体力学フィルタの前後におけるガスおよび／またはコアの速度のプロファイルを示すグラフである。
【図１ｂ】図１の装置のプラズマ反応器の壁の部分断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による、プラズマを使用することによって複合材粉体を製造する装置の概略断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態による、プラズマを使用することによって複合材粉体を製造する装置の概略断面図である。
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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