(57)【要約】【課題】安定した品質の金属薄帯が歩留まりよく得られ、かつ操作性に優れた液体金属急冷装置を得る。【解決手段】本発明の液体金属急冷装置は、排気可能なチャンバ４と、その中に設けた高速回転する回転冷却体５と、原料金属１を貯溜する貯溜容器７と、原料金属を加熱・溶解する加熱手段６と、貯溜容器のノズル７ａから回転冷却体に向かって溶融金属を噴射せさる制御手段とを備え、溶融金属を急速冷却凝固させて金属薄体１ｂを得るもので、ノズルを挟んだ対角線上に、発光素子２と、発光素子により発光された光を検出する受光素子３とを設け、制御手段に受光素子の信号を処理する信号処理回路を設けたものである。【選択図】　　図１
2004136356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気可能なチャンバと、その中に設けた高速回転する回転冷却体と、原料金属を貯溜する貯溜容器と、前記原料金属を加熱・溶解する加熱手段と、前記貯溜容器のノズルから前記回転冷却体に向かって溶融金属を噴射せさる制御手段とを備え、前記溶融金属を急速冷却凝固させて金属薄体を得る液体金属急冷装置において、
前記ノズルを挟んだ対角線上に、発光素子と、前記発光素子により発光された光を検出する受光素子とを設け、前記制御手段に前記受光素子の信号を処理する信号処理回路を設けたことを特徴とする液体金属急冷装置。
【請求項２】
前記信号処理回路は、前記受光素子信号が減少する時点で、前記溶融金属を噴出開始させる回路としたことを特徴とする請求項１記載の液体金属急冷装置。
【請求項３】
前記信号処理回路は、前記受光素子の信号が減少する時点で、前記溶融金属の噴出開始を遅延させる遅延タイマを動作させる回路としたことを特徴とする請求項１記載の液体金属急冷装置。
【請求項４】
前記発光素子が半導体レーザであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体金属急冷装置。
【請求項５】
前記ノズルが石英管であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体金属急冷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アモルファス金属および結晶質薄帯をはじめとする金属薄帯の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属箔帯の製造法の１つとして、溶融金属（以下溶湯ともいう）をノズル容器のノズルから高速回転する回転冷却体の外周面に向けて噴射し、リボン状あるいはテープ状に急速冷却凝固させる方法が知られており、この方法は液体急冷法といわれる。この方法は、回転冷却体の種類によって、単ロール法、双ロール法、遠心急冷法などに分類される。これらの方法によって、溶湯の成分、組成および冷却条件などを適切に選ぶことによって金属薄帯を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−５２００２号公報（第１―２頁、第１図）
【０００４】
ところで、液体急冷法による金属薄帯の製造は作製する金属の成分により大気中で行なわれる場合もあり、アルゴン、ヘリウム、あるいは窒素などの不活性ガス中さらには真空中で行なわれる場合もある。特に、作製する金属薄帯が酸化しやすいもの、言い換えると、活性が高いものでは、酸化あるいは自然発火を防ぐためにも、不活性ガス中あるいは真空中雰囲気での製造が不可欠である。
従来の代表的な製造装置を図３に示す。
図３は、不活性ガス中あるいは真空中で単ロール法により金属薄帯を製造する製造装置の側断面図である。図において、１は金属原料、１ａは溶融金属、１ｂは金属薄帯、４はチャンバ、５は回転冷却体である。６は金属原料１を加熱・溶解する高周波コイル、７は金属原料１または溶融金属１ａを貯溜する貯溜容器、７ａは溶融金属１ａを噴射するノズルである。８は貯溜容器７およびノズルを昇降する昇降機構、９は溶湯噴射用加圧ガス導入管、９ａは噴射ガス用バルブ、１０はリーク調整バルブ、１１は試料回収部である。
この液体金属急冷装置は、回転冷却体５、高周波コイル６、溶解るつぼを兼ねた耐熱性の貯溜容器７がチャンバ４に収容されている。そして、溶解用の金属原料１を貯溜容器７に装入し、この貯溜容器７を溶湯噴射用加圧ガス導入管９と接続させ、昇降機構８の駆動により、貯溜容器７を回転冷却体５の真上に降下させるための準備をする。次に、噴射ガス用バルブ９ａ、リーク調整バルブ１０を閉じて、チャンバ４から排気し、チャンバ４内が所定の真空度に達した後に、回転冷却体５を必要な周速度に回転させると共に、貯溜容器７内の金属原料１の高周波溶解を行なう。溶解用の金属原料１の溶解が完了した後、昇降機構８を駆動して貯溜容器７を回転冷却体５の直上まで降下させる。同時に、噴射ガス用バルブ９ａを開き、適当な圧力のアルゴンガス、ヘリウムガスあるいは窒素などの不活性ガスで貯溜容器７からその内部の溶融金属１ａを回転冷却体５の外周面に向かって噴射する。そうすると、溶融金属１ａは回転冷却体５によって冷却され金属薄帯１ｂとなって試料回収部１１に飛行してくる。　以上のようにして真空中での金属薄帯１ｂの製造を行なう。また、リーク調整バルブ１０を通してアルゴン、ヘリウムあるいは窒素などの不活性ガスをチャンバ４内に導入することにより、不活性ガス雰囲気中で金属薄帯１ｂを製造することもできる。
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の液体金属急冷装置においては、溶融金属を噴出するタイミングが主に溶湯状態の目視によっており、金属薄帯の品質が安定せず操作に熟練を要するという問題点があった。
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するもので、安定した品質の金属薄帯が歩留まりよく得られ、かつ操作性に優れた液体金属急冷装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明はつぎの構成にしている。
（１）排気可能なチャンバと、その中に設けた高速回転する回転冷却体と、原料金属を貯溜する貯溜容器と、前記原料金属を加熱・溶解する加熱手段と、前記貯溜容器のノズルから前記回転冷却体に向かって溶融金属を噴射せさる制御手段とを備え、前記溶融金属を急速冷却凝固させて金属薄体を得る液体金属急冷装置において、前記ノズルを挟んだ対角線上に、発光素子と、前記発光素子により発光された光を検出する受光素子とを設け、前記制御手段に前記受光素子の信号を処理する信号処理回路を設けたものである。
本構成によれば、装置を操作するための熟練を必要とせず、安定した品質の金属薄帯が得られる。
（２）前記信号処理回路は、前記受光素子信号が減少する時点で、前記溶融金属を噴出開始させる回路としたものである。
本構成によれば、人の感によらず、自動化ができる。
（３）前記信号処理回路は、前記受光素子の信号が減少する時点で、前記溶融金属の噴出開始を遅延させる遅延タイマを動作させる回路としたものである。
本構成によれば、溶融金属の状態によって噴出開始を調整できる。
（４）前記発光素子を半導体レーザとしたものである。
本構成によれば、装置を小型で安価にできる。
（５）前記ノズルを石英管としたものである。
本構成によれば、高温にも耐え、かつレーザ光を透過できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例を示す液体金属急冷装置の側断面図である。図において、２は半導体レーザからなる発光素子、３は受光素子である。その他の符号は従来例と同じであるため、説明を省く。
試料作製前にあらかじめ真空チャンバ４内は１×１０−３Ｐａに排気した後、アルゴンガスを満たし試料作製を行なった。貯溜容器７に挿入された試料は高周波コイル６により加熱される。
本発明においては図２（ａ）に示すとおり貯溜容器７の先端部に半導体レーザの発光素子２からレーザ光を照射し、受光素子３でその光量を検出している。高周波コイル６により加熱された試料は溶融金属１ａとなり、その一部はノズル７ａの先端に濡れのため落下し、レーザ光を遮断する。従って受光素子に入射する光量が減少する。これは、図２（ｂ）（ｃ）に示すとおりである。この減少した瞬間あるいは適切な時間ｔ秒を遅延タイマ（図示せず）により計数した後、昇降機構８を駆動して貯溜容器７を回転冷却体５の直上まで降下させると同時に、噴射ガス用バルブ９ａを開き、適当な圧力のアルゴンガス、ヘリウムガスあるいは窒素などの不活性ガスで貯溜容器７からその内部の溶湯を回転冷却体５の外周面に向かって噴射する。そうすると、金属薄帯１ｂが試料回収部１１に飛行してくる。以上のようにして真空中での金属薄帯の製造を行なう。
本実施例によれば、従来目視に頼っていた噴出のタイミングを自動化でき、品質の揃った金属薄帯を歩留まりよく得ることができる。
なお、本実施例では装置の自動化を例に述べたが、操作性向上についても大きな効果が得られる。すなわち、少量の金属薄帯を実験的に作製する場合に、金属溶解のタイミングをつかむことになれていない作業者が容易に金属薄帯を作製できる効果もある。このような場合は、受光素子の信号が減少するきっかけに作業員にわかるようにランプを点灯させるとよい。さらに、このような信号を得るようにしておけば、石英ノズル７が不透明石英により構成されている場合、非常に効果的である。
【０００７】
【発明の効果】
（１）金属原料の溶融状態を発光素子と受光素子により検出し電気信号として処理するので、操作の熟練を必要とせず、安定した品質の金属薄帯が得られる。
（２）信号処理回路を、受光素子信号が減少する時点で、溶融金属を噴出開始させる回路としたので、人の感によらず、自動化ができる。
（３）信号処理回路を、受光素子の信号が減少する時点で、溶融金属の噴出開始を遅延させる遅延タイマを動作させる回路としたので、溶融金属の状態によって噴出開始を調整できる。
（４）発光素子を半導体レーザとしたので、小型で安価にできる。
（５）ノズルを石英管としたので、高温にも耐え、かつレーザ光を透過できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における液体金属急冷装置の模式図である。
【図２】本発明における液体金属急冷装置の原理を示す模式図である。
【図３】従来例における液体金属急冷装置の模式図である。
【符号の説明】
１　金属原料
１ａ　　溶融金属
１ｂ　　金属薄帯
２　発光素子
３　受光素子
４　チャンバ
５　回転冷却体
６　高周波コイル
７　貯溜容器
７ａ　ノズル
８　ノズル昇降機構
９　溶湯噴射用加圧ガス導入管
９ａ　噴射ガス用バルブ
１０　リーク調整バルブ
１１　試料回収部
【図１】
2004136356.tif 000003
【図２】
2004136356.tif 000004
【図３】
2004136356.tif 000005