(57)【要約】【課題】  容器内の被蒸着体全体を適切に攪拌することができる微粒子形成装置およびその方法を提供する。【解決手段】  攪拌容器７３の中の被蒸着体７に向かって原子状シリコンイオンを照射する。ここで、攪拌容器７３は回転機構７２により回転しており、それぞれ回転する第１のスクレーパ６１及び第２のスクレーパ６２によって、攪拌容器７３内のカーボン等の被蒸着体７は攪拌される。被蒸着体７は、第１のスクレーパ６１及び第２のスクレーパ６２に衝突することにより、攪拌容器７３の上に現れて白金イオンに曝される。【選択図】  図２
2019049035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体、あるいは非導電体に不純物をドーピングした導電体の蒸着材を飛翔する蒸着源と、蒸着材を飛翔する蒸着源と、
前記蒸着源と対向して配置され、被蒸着体である粉体状担体を収容し、前記蒸着材が飛翔される方向に沿った第１の回転軸を中心に回転する容器と、
前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸を中心に前記容器内で回転して前記粉体状担体を攪拌する第１の攪拌手段と、
前記第１の回転軸と直交する第３の回転軸を中心に前記容器内で回転し、前記容器内の前記粉体状担体を攪拌する第２の攪拌手段と
を有する微粒子形成装置。
【請求項２】
前記第１の攪拌手段及び前記第２の攪拌手段は、前記容器内の内周面付近から前記第１の回転軸付近に亘って位置している
請求項１に記載の微粒子形成装置。
【請求項３】
前記第２の攪拌手段は、前記第３の回転軸を中心に前記容器内で回転し、前記容器内の前記粉体状担体を攪拌しながら前記第１の攪拌手段に向けて搬送する
請求項１又は請求項２に記載の微粒子形成装置。
【請求項４】
前記容器は、前記蒸着源の側から見て前記第１の回転軸を中心に時計回りに回転し、
前記第１の攪拌手段及び前記第２の攪拌手段は、前記第１の中心軸から見て時計回りに回転する。
請求項１〜３のいずれかに記載の微粒子形成装置。
【請求項５】
前記容器は、前記蒸着源の側から見て前記第１の回転軸を中心に時計回りに回転し、
前記第１の攪拌手段は、前記第１の中心軸から見て時計回りに回転し、
前記第２の攪拌手段は、前記第１の中心軸から見て反時計回りに回転する
請求項１〜３のいずれかに記載の微粒子形成装置。
【請求項６】
前記第１の回転軸、前記第２の回転軸及び前記第３の回転軸は、共通の動力軸からの動力で回転する
請求項１〜５のいずれかに記載の微粒子形成装置。
【請求項７】
前記第１の攪拌手段及び前記第２の攪拌手段は、略円柱体の外周面に螺旋状に凸部が形成された形状を有している
請求項１〜６のいずれかに記載の微粒子形成装置。
【請求項８】
前記蒸着材がシリコンであり被蒸着材がカーボン系粉体、金属粉体あるいは磁性粉体であることを特徴とする
請求項１〜７のいずれかに記載の微粒子形成装置。
【請求項９】
蒸着源と対向して配置された容器内の被蒸着体を攪拌させながら、前記蒸着源から飛翔した蒸着材を前記被蒸着体に担持させる微粒子形成方法であって、
半導体、あるいは非導電体に不純物をドーピングした導電体の蒸着材を蒸着源から飛翔し、
前記容器内で前記粉体状担体を攪拌する過程で、
前記蒸着材が飛翔される方向に沿った第１の回転軸を中心に容器を回転しながら、
前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸を中心に第１の攪拌手段を前記容器内で回転して前記粉体状担体を攪拌すると同時に、前記第１の回転軸と直交する第３の回転軸を中心に第２の攪拌手段を前記容器内で回転し、前記容器内の前記粉体状担体を攪拌する
微粒子形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ微粒子を担持体に付着する微粒子形成装置およびその方法に関するものである。特にシリコン等のナノ粒子をカーボン等の粉体あるいはシートにつける装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウム電池の負極材はカーボン系材料あるいは、そのカーボンに多種の材料を混ぜてエネルギの高密度化が研究開発されている。その中で、シリコンは負極材として非常に高密度化できる可能性をもつ材料のひとつであり、各方面で研究されている。シリコンだけで負極材を用いた研究もなされているが、体積変化が激しく寿命を延ばすことが困難であった。但し、このシリコンの電力貯蔵能力は捨てがたく、何とか貯蔵能力を残存したまま、安全性、安定性が確保されれば、さらなるリチウム電池の用途は広がる。
【０００３】
アーク蒸着源（Arc  Plasma Deposition  Source：以下APDと呼称）は、金属プラズマを形成し、金属イオンを担体に蒸着し担体上に均一に蒸着させてマイグレーションさせてナノ粒子を担持し触媒を形成する。このアークプラズマ蒸着源を用いて触媒を形成する方法をAPD法と称する。APD法で白金固体を白金プラズマに相変換しカーボン粉に照射しＰｔＮＰｓをカーボン粉上にＰｔ/Ｃ触媒を形成した。
【０００４】
このＰｔ/Ｃ触媒は８．８％担持しＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ(以下ＴＥＣ)と触媒活性を比較した。
その結果ＥＣＳＡはＴＥＣと殆ど同じになり比活性と質量活性は、ＴＥＣの２倍高い。
しかしながら、カーボン粉表面上にＰｔ ＮＰｓが均一に蒸着されないという問題がある。すなわち、カーボン粉体全面に均一なナノ粒子が付着しない、また付着しても取れてしまう等の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３２５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この問題を解決するために、２本の固定スクレイパに粉体を当て粉体の流れを作り粉体撹拌する構成を採用した。
しかしながら、この従来の手法では、粒子全体への均一は撹拌は困難であるという問題がある。また、攪拌容器隅部が撹拌し難いという問題もある。また、撹拌不足を起因とする粉体への担持斑が発生していた。
【０００７】
このＡＰＤ法を概略説明すると用いた触媒形成方法は、金属（ターゲット）に大電流(数１０００Ａ)を数百μｓ通電することにより固体の金属ターゲト（白金）金属プラズマを形成する。このプラズマ中には、単原子イオン，原子，分子と電子から構成される。この単原子イオン，原子を担体に照射し担体上（例えば、カーボン粉の表面）で白金原子がマイグレーションし、原子同士が結合し自己エネルギで核成長しナノ粒子を形成されると仮定される。平均粒径が２．５ｎｍのＰｔ  ＮＰｓケチェンブラック上に形成された。非常に均一に担持された部分もあれば全く担持されていない部分が混在している。
【０００８】
図７及び図８は、従来の撹拌機構で蒸着されたＰｔ/Ｃ（ＫＢ）のＳＥＭ写真である。図７に示すように均一に付いている部分と、図８に示すように均一に着いていない部分とが混在している。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、容器内の被蒸着体全体を適切に攪拌することができる微粒子形成装置およびその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために本発明の微粒子形成装置は、半導体、あるいは非導電体に不純物をドーピングした導電体の蒸着材を飛翔する蒸着源と、蒸着材を飛翔する蒸着源と、前記蒸着源と対向して配置され、被蒸着体である粉体状担体を収容し、前記蒸着材が飛翔される方向に沿った第１の回転軸を中心に回転する容器と、前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸を中心に前記容器内で回転して前記粉体状担体を攪拌する第１の攪拌手段と、前記第１の回転軸と直交する第３の回転軸を中心に前記容器内で回転し、前記容器内の前記粉体状担体を攪拌する第２の攪拌手段とを有する。
【００１１】
この構成によれば、容器が回転する第１の回転軸と直交する第２の回転軸及び第３の回転軸を中心にそれぞれ第１の攪拌手段及び第２の攪拌手段を容器内で回転させて、容器内の粉体状担体を攪拌する。これにより、粉体状担体が上に向けて移動する流れを生じさせることができ、攪拌効果を高めることができる。
【００１２】
好適には、前記第１の攪拌手段及び前記第２の攪拌手段は、前記容器内の内周面付近から前記第１の回転軸付近に亘って位置している。
【００１３】
この構成によれば、容器内の内周面付近から第１の回転軸付近に亘って、すなわち容器内の隅部を含む全体が均一に攪拌される。
【００１４】
好適には、前記第２の攪拌手段は、前記第３の回転軸を中心に前記容器内で回転し、前記容器内の前記粉体状担体を攪拌しながら前記第１の攪拌手段に向けて搬送する。
【００１５】
この構成によれば、第２の攪拌手段によって第１の攪拌手段に搬送された粉体状担体が第１の攪拌手段によって効率よく攪拌される。
【００１６】
好適には、前記容器は、前記蒸着源の側から見て前記第１の回転軸を中心に時計回りに回転し、前記第１の攪拌手段及び前記第２の攪拌手段は、前記第１の中心軸から見て時計回りに回転する。
【００１７】
この構成によれば、容器、第１の攪拌手段及び第２の攪拌手段が共に時計回りに回転しているため、容器の底面にある粉体状担体は、第１の攪拌手段及び第２の攪拌手段に向かって移動する。このとき、第１の攪拌手段及び第２の攪拌手段は時計回りに回転しているので、当該攪拌手段に当たった粉体状担体は、上方向に掻き上げられる。この動作が粉体状担体に上下運動と打撃エネルギーを加え、優れた撹拌性能を発揮できる。
【００１８】
好適には、前記容器は、前記蒸着源の側から見て前記第１の回転軸を中心に時計回りに回転し、前記第１の攪拌手段は、前記第１の中心軸から見て時計回りに回転し、前記第２の攪拌手段は、前記第１の中心軸から見て反時計回りに回転する。
【００１９】
この構成によれば、第１の攪拌手段は、時計回りに回転しているので、当該攪拌手段に当たった粉体状担体は、上方向に掻き上げられる。この動作が粉体状担体に上下運動と打撃エネルギーを加え、優れた撹拌性能を発揮できる。
一方、第２の攪拌手段を反時計回りに回転することで、第２の攪拌手段の直下を通過する粉体状担体に上から第２の攪拌手段の凸部（刃）を当てることができ、造粒し易い粉体（磁性材）等を粉砕し造粒を防止することができる。
【００２０】
好適には、前記第１の回転軸、前記第２の回転軸及び前記第３の回転軸は、共通の動力軸からの動力で回転する。
【００２１】
好適には、前記第１の攪拌手段及び前記第２の攪拌手段は、略円柱体の外周面に螺旋状に凸部が形成された形状を有している。
【００２２】
好適には、
前記蒸着材がシリコンであり被蒸着材がカーボン系粉体、金属粉体あるいは磁性粉体であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の微粒子形成方法は、蒸着源と対向して配置された容器内の被蒸着体を攪拌させながら、前記蒸着源から飛翔した蒸着材を前記被蒸着体に担持させる微粒子形成方法であって、半導体、あるいは非導電体に不純物をドーピングした導電体の蒸着材を蒸着源から飛翔し、前記容器内で前記粉体状担体を攪拌する過程で、前記蒸着材が飛翔される方向に沿った第１の回転軸を中心に容器を回転しながら、前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸を中心に第１の攪拌手段を前記容器内で回転して前記粉体状担体を攪拌すると同時に、前記第１の回転軸と直交する第３の回転軸を中心に第２の攪拌手段を前記容器内で回転し、前記容器内の前記粉体状担体を攪拌する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、容器内の被蒸着体全体を適切に攪拌することができる微粒子形成装置およびその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係わる微粒子形成装置の模式図である。
【図２】図２は、図１に示す同軸型真空アーク蒸着源の側から攪拌容器を見た場合の図である。
【図３】図３は、図１に示す攪拌装置及び回転機構の周面の断面構成を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示す攪拌装置の断面斜視図である。
【図５】図５は、図１に示す攪拌装置で、攪拌動作をしている図である。
【図６】図６は、バルカンに白金を蒸着したＴＥＭ像であり、１ｎｍの白金が均一に蒸着されていることが確認された。
【図７】図７は、従来の撹拌機構で蒸着されたＰｔ/Ｃ（ＫＢ）のＳＥＭ写真図であり、均一に付いている部分のＳＥＭ写真図である。
【図８】図８は、従来の撹拌機構で蒸着されたＰｔ/Ｃ（ＫＢ）のＳＥＭ写真図であり、均一に着いていない部分のＳＥＭ写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態の微粒子形成装置は、シートあるいはロール巻取りシート状カーボンである被蒸着体を絶縁支持体の上に載置あるいは移動させた状態で、かつ上面より金属板を前記シートに接触させて除電しながら上方から、半導体、あるいは非導電体に不純物をドーピングした導電体の蒸着材を前記被蒸着体に飛翔して蒸着させる。
上記真空アーク蒸着源と前記被蒸着体の間にベーンフィルターなどの液滴やパーティクルを除去する機構を取り付けてもよい。
シリコンターゲットの場合、電気伝導度および熱伝導度が金属ターゲットと比べ悪いため放電の際、シリコンターゲットのアークスポットよりシリコンの液滴あるいはパーティクルが発生しやすいため、これらの混入を嫌う場合には、これらの除去機構の設置が有効である。
【００２７】
上記蒸着材は、例えばシリコンであり、上記被蒸着材は、例えばカーボン系粉体、金属粉体あるいは磁性粉体である。
上記蒸着材であるシリコンの比抵抗が０．１Ωｃｍ以下になるように不純物をドーピングさせている。
このようなシリコンが蒸着されたカーボン系粉体は、電池の負極材に用いられる。
【００２８】
本実施形態によれば、カーボン製の粉やロッド、シートなどの担持体にシリコンのナノ粒子を均一にかつ密着性よく蒸着できる。
【００２９】
また、単一のカーボンシートあるいはロール状に巻かれたカーボンシートへのシリコンのナノ粒子の形成に際しては、これらのシートを絶縁物支持台の上に置くあるいは移動させ、かつシート上面では接地した金属板を接触させておく。真空アーク蒸発源は上方に配置する。
【００３０】
この状態で真空アーク蒸発源を放電させカーボンシートにプラズマを照射しナノ粒子を形成すれば、カーボンシート上面の電荷はシート上面に沿って金属板に逃げることができ、電荷の蓄積による絶縁破壊によるシートの穴あきを防ぐことが出来る。金属製支持台の場合は、コンデンサへの過電圧印加の場合と同様に、チャージアップによる絶縁破壊で電荷が金属製支持台に逃げるためカーボンシートの穴あきを防ぐことはできない。
出来ない。
【００３１】
シリコンナノ粒子は、放電電圧が７０Ｖでコンデンサ容量が３６０μＦ〜７２０μＦの範囲で１ｎｍ〜４ｎｍの範囲である。また放電電圧が１００Ｖでコンデンサ容量が７２０μＦ〜１０８０μＦで３ｎｍ〜５ｎｍとなる。また放電電圧が１５０Ｖ〜２０Ｖでコンデンサ容量が１８００μＦの場合は１０ｎｍ〜２０ｎｍのシリコンナノ粒子が形成される。このようにシリコンのナノ粒子の大きさは放電電圧およびコンデンサ容量が大きいほど大きくなる傾向はあるが、数十ｎｍ程度の不定形のナノ粒子が多いのもシリコンターゲットの特徴である。
【００３２】
好適には、上記担体は、粒径１μｍ以上〜１ｍｍ以下のカーボン粉体である。カーボンの粉体は、任意のカーボン系粉体で構わない、グラファイト系であるバルカン、ケチェンブラック、グラフェン（例えば、３次元グラフェン）、カーボンナノチューブやフラーレン、カーボンコイル、グラファイトナノファイバ等であってもよい。
またあらゆる種類のカーボン系シートへの担持も可能である。また、ゲルマニウム等のその他の半導体等を用いてもよい。
【００３３】
以下、本発明の一実施形態に係わる微粒子形成装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、同軸型真空アーク蒸着源５を用いた微粒子形成装置１の模式図である。図２は、図１に示す同軸型真空アーク蒸着源５の側から攪拌容器７３を見た場合の図である。図３は、図１に示す攪拌装置３及び回転機構７２の周面の断面構成を説明するための図である。図４は、図１に示す攪拌装置３の断面斜視図である。
【００３４】
図１に示す微粒子形成装置１は、例えば、真空中の円筒容器である攪拌容器７３に収納された担持体であるカーボン粉例えばバルカン（被蒸着体７）を攪拌しながら真空アークプラズマ発生装置３を用いて発生させた触媒金属であるナノ粒子（蒸着体：シリコン）のプラズマを上から照射し、アルミナ粉表面に触媒金属を担持させる。
図１に示す真空チャンバ２は、円筒状をしている。
真空チャンバ２内には、攪拌装置３および同軸型真空アーク蒸着源５が収納されている。
【００３５】
［攪拌装置３］
攪拌装置３は、被蒸着体７を入れるための攪拌容器７３と、被蒸着体７を攪拌するための第１のスクレーパ６１及び第２のスクレーパ６２とを有する。
被蒸着体７は、例えば、粒径１μｍ以上〜１ｍｍ以下の粉体であるチタニアの粉（ＴｉＯ２２５）である。
【００３６】
攪拌容器７３の下面の中心には、攪拌容器７３をその第１の中心軸８０を中心に回転させる回転機構７２が接続されている。
回転機構７２は、固定テーブル７１の下方に配置されている。
攪拌容器７３の材質は、例えばステンレスであり、内壁（内側側面及び底面７３ａ）はバフ研磨されている。攪拌容器７３の上部開口部の径は例えば６０〜３００ｍｍである。当該上部開口部は楕円形状でもよい。
攪拌容器７３の内壁は、ステンレスである。
【００３７】
図２は、微粒子形成装置１の攪拌容器７３を同軸型真空アーク蒸着源５の側から見た図である。
図１〜図４に示すように、固定テーブル７１には攪拌容器７３の開口部を囲むように支持枠７５が設けられている。
支持枠７５の円周方向の２か所に第１の支柱６３及び第２の支柱６５が設けられている。第１の支柱６３及び第２の支柱６５は、同軸型真空アーク蒸着源５から蒸着材を被蒸着体７に向けて飛翔する方向に沿って延在している。
【００３８】
第１の支柱６３には、第１の中心軸８０に直交する第２の中心軸８３を中心に回転する第１のスクレーパ６１が取り付けられている。
第１のスクレーパ６１は、攪拌容器７３内の底面７３ａに沿って設けられ、攪拌容器７３内の被蒸着体７を攪拌する。第１のスクレーパ６１は円柱体６１ａの外周面に螺旋状に凸部６１ｂが形成された形状を有している。
【００３９】
同軸型真空アーク蒸着源５の側に位置する攪拌容器７３のリング状の端面には、リング状のベベルギア５９が設けられている。
第１のスクレーパ６１とベベルギア５９との間ででは、例えば、第１の支柱６３に設けられた４つのピニオンギアが直接に噛み合っている。これにより、攪拌容器７３が第１の中心軸８０を中心に回転すると、その回転動力が上記４つのピニオンギアを通じて第１のスクレーパ６１に伝達される。これにより、第１のスクレーパ６１が第２の中心軸８３を中心に回転する。
なお、第１のスクレーパ６１とベベルギア５９との間のピニオンギアの数は任意である。
【００４０】
第２の支柱６５には、第１の中心軸８０に直交する第３の中心軸８５を中心に回転する第２のスクレーパ６２が取り付けられている。
第２のスクレーパ６２は、攪拌容器７３内の底面７３ａに沿って設けられ、攪拌容器７３内の被蒸着体７を第１のスクレーパ６１に向けて搬送する。
第２のスクレーパ６２は円柱体６２ａの外周面に螺旋状に凸部６２ｂが形成された形状を有している。
【００４１】
第２のスクレーパ６２とベベルギア５９との間では、例えば、第２の支柱６５に設けられた４つのピニオンギアが直接に噛み合っている。これにより、攪拌容器７３が第１の中心軸８０を中心に回転すると、その回転動力が上記４つのピニオンギアを通じて第２のスクレーパ６２に伝達される。これにより、第２のスクレーパ６２がア第３の中心軸８５を中心に回転する。
なお、第２のスクレーパ６２とベベルギア５９との間のピニオンギアの数は任意である。
【００４２】
＜攪拌装置３の第１動作例＞
攪拌装置３では、攪拌容器７３は同軸型真空アーク蒸着源５の側から見て第１の中心軸８０を中心に時計回りに回転する。
また、第１のスクレーパ６１及び第２のスクレーパ６２は第１の中心軸８０から見て時計回りに回転する。
【００４３】
第１の動作例では、攪拌容器７３、第１のスクレーパ６１及び第２のスクレーパ６２が共に時計回りに回転しているため、攪拌容器７３の底面７３ａにある被蒸着体７は、第１のスクレーパ６１及び第２のスクレーパ６２に向かって移動する。このとき、図５に示すように、第１のスクレーパ６１及び第２のスクレーパ６２は時計回りに回転しているので、当該スクレーパに当たった被蒸着体７は、上方向に掻き上げられる。この動作が粉体状担体に上下運動と打撃エネルギーを加え、優れた撹拌性能を発揮できる。
【００４４】
＜攪拌装置３の第２動作例＞
攪拌装置３では、攪拌容器７３は、同軸型真空アーク蒸着源５の側から見て第１の中心軸８０を中心に時計回りに回転する。
第１のスクレーパ６１は、第１の中心軸８０から見て時計回りに回転する。
第２のスクレーパ６２は、第１の中心軸８０から見て反時計回りに回転する。
【００４５】
第２の動作例では、第１のスクレーパ６１は、時計回りに回転しているので、第１のスクレーパ６１に当たった被蒸着体７は、上方向に掻き上げられる。この動作が被蒸着体７に上下運動と打撃エネルギーを加え、優れた撹拌性能を発揮できる。
一方、第２のスクレーパ６２を反時計回りに回転することで、第２のスクレーパ６２の直下を通過する被蒸着体７に上から第２のスクレーパ６２の凸部（刃）を当てることができ、造粒し易い粉体（磁性材）等を粉砕し造粒を防止することができる。
【００４６】
なお、攪拌容器７３の回転数は、例えば、２０〜１００ｒｐｍである。
【００４７】
［同軸型真空アーク蒸着源５］
同軸型真空アーク蒸着源５は、カソード電極に取付けられたシリコンで成る円柱状の蒸着材料１１と、アルミナで成るハット状の絶縁碍子１４（以下、ハット型碍子と呼ぶ）と、トリガ電極１３とを有する。
カソード電極に取付けられた蒸着材料１１と、ハット型碍子１４と、トリガ電極１３は同心円状に密着させて取り付けられている。
【００４８】
アノード電極２３は、ステンレスで成り、円筒状をしている。また、このアノード電極２３は、カソード電極に取付けられた蒸着材料１１と同心円状に取付けられている。
なお、同軸型真空アーク蒸着源５は、図示しない支柱と図示しない真空フランジを介して、真空チャンバ２の壁面に取付けられている。
【００４９】
また、図１中に簡易的な配線図で電源装置６を示す。
電源装置６は、トリガ電源３１、アーク電源３２、コンデンサユニット３３を有する。
トリガ電源３１は、パルストランスからなり、入力２００ＶのμＳ単位のパルス電圧を約１７倍に変圧して、３．４ｋＶ、数μＳ単位のプラス極性のトリガパルスを出力する。
【００５０】
アーク電源３２は、１００Ｖ数Ａの容量の直流電源であり、コンデンサユニット３３に充電している。充電時間は約１秒必要とするので放電周期は１Ｈｚとなる。
コンデンサユニット３３は、７２０〜１８００μＦ、耐圧１００Ｖである。コンデンサユニット３３は、アーク電源３２により、１００Ｖで充電される。
【００５１】
トリガ電源３１のプラス出力端子は、トリガ電極１３に接続され、マイナス端子はアーク電源３２のマイナス出力端子と同じ電位に接続され、さらにカソード電極に接続されている。コンデンサユニット３３の両端子は、アーク電源３２のプラスおよびマイナス端子間に接続されている。
【００５２】
真空排気系９は、ターボ分子ポンプ５１、仕切りバルブ５２、ロータリポンプ５３、調整バルブ５４を有する。
ターボ分子ポンプ５１からロータリポンプ５３までは、金属製の配管で接続されており、真空チャンバ２内の真空排気を行っている。真空排気を行うことで、真空チャンバ２内は、１０−４Ｐａ以下に保たれている。
【００５３】
以下、図１に示す微粒子形成装置１の動作例を説明する。
［同軸型真空アーク蒸着源５の動作例］
アーク電源３２により、１００Ｖで電荷を充電しておく。ここで、コンデンサユニット３３は、７２０〜１８００μＦとする。
トリガ電極１３にトリガ電源３１からの３．４ｋＶのトリガパルスを印加し、カソード電極に取付けられた蒸着材料１１とトリガ電極１３の間に、ハット型碍子１４を介して印加することで、ハット型碍子１４表面で沿面放電が発生し、蒸着材料１１とアノード電極２３との間でコンデンサユニット３３に蓄電された電荷が放電され、カソード電極に多量の電流が流入し、白金で成るカソード電極に取付けられた蒸着材料１１が液相から気相、さらにシリコンのプラズマが形成される。
【００５４】
この時、カソード電極に多量の電流（２０００Ａ〜５０００Ａ）が、２００μＳ〜５００μＳの間に流れるので、カソード電極に取付けられた蒸着材料１１に磁場が形成される。プラズマ中の電子が、カソード電極に取付けられた蒸着材料１１の形成した磁場によるローレンツ力を受けて、同軸型真空アーク蒸着源５の前方へ飛行するようになる。
【００５５】
プラズマ中の蒸着材料であるシリコンの原子状イオンは、分極することでクーロン力により、同軸型真空アーク蒸着源５の前方へ飛行する電子に引き付けられるようにして同軸型真空アーク蒸着源５の前方へ飛行するようになる。
【００５６】
一方、プラズマ中の蒸着材料であるシリコンのイオンは、分極することでクーロン力により、同軸型真空アーク蒸着源５の前方へ飛行する。その結果、白金のイオンは、被蒸着体７（カーボン粉体の粉）を核にして成長し、ナノメートル単位の白金粒子が形成される。
【００５７】
このようにシリコンの原子状イオンを照射しながら、被蒸着体７を、第１の中心軸８０を中心に回転する攪拌容器７３内で、第２の中心軸８３を中心に回転する第１のスクレーパ６１と、第３の中心軸８５を中心に回転する第２のスクレーパ６２とによって攪拌する。これを継続して、被蒸着体７に均一にシリコンのナノ粒子を形成する。
【００５８】
さらに詳しくは、攪拌容器７３の中の被蒸着体７に向かって原子状シリコンイオンを照射する。ここで、攪拌容器７３は回転機構７２により回転しており、それぞれ回転する第１のスクレーパ６１及び第２のスクレーパ６２によって、攪拌容器７３内のカーボン等の被蒸着体７は攪拌される。
被蒸着体７は、第１のスクレーパ６１及び第２のスクレーパ６２に衝突することにより、攪拌容器７３の上に現れて白金イオンに曝される。これを次々と継続することによって、攪拌容器７３内の全ての被蒸着体７の粒子に均一にシリコンの微粒子を形成するというものである。
【００５９】
例えば、図６にバルカンに白金を蒸着したＴＥＭ像を示す。１ｎｍの白金が均一に蒸着されていることが確認された。ＳＥＭで見えないくらい微小かつ高い分散性である。逆に全体的に担持されているがところどころ粗大な粒子３-４ｎｍ程度が観察される。
【００６０】
なお、上述した実施形態では、本発明の蒸着源として真空アーク蒸発源を例示したが、スパッタ方式等のその他の方式の蒸着源でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、リチウム電池や他の２次電池材料、排ガス触媒・光触媒・その他様々な触媒
の製造等に使用される。
【符号の説明】
【００６２】
１…微粒子形成装置
３…攪拌装置
５…同軸型真空アーク蒸着源
７…被蒸着体
５９…ベベルギア
６１…第１のスクレーパ
６２…第２のスクレーパ
６３…第１の支柱
６５…第２の支柱
７３…攪拌容器
７３ａ…底面
８０…第１の中心軸
８３…第２の中心軸
８５…第３の中心軸
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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