专利名称：熔融和汽化装置和方法
背景技术：
和简述本发明一般涉及加热材料，更具体而言关于他们的熔点和汽化点或温度的加热材料。
在很多方法中固体材料或物质必须加热以产生液体或气体。他们用于产生材料的化合物和/或产生蒸汽以沉积。与方法相关的成本是进行加热的必要设备的初始函数，以及其次将固体转化成液体或将固体或液体转化成蒸汽所必须使用的能量的量。在设备的最初成本后，如果将固体转化成液体或蒸汽的温度或将液体转化成蒸汽的温度能够降低那么可以连续节省成本。如果该温度能够减至显著低于融化的熔融温度或汽化的汽化点那么成本的节省会非常可观。
本发明涉及一种用于在烘箱中以低于材料或物质的熔点和/或汽化点的烘箱温度加热材料或物质来熔融和/或汽化这些物质的装置和方法。这些物质插入基本球形的封套。封套在预置压力下密封。将固体在烘箱中在基本低于熔融或汽化温度的烘箱温度下在预置的压力下加热足够的时间以熔融或汽化这些物质。
将封套成型以产生从物质发射的电子的电子旋涡或电子的等离子流。在烘箱温度的加热从物质产生电子发射并产生电子旋涡或等离子流，这使得物质在预置压力下在低于熔融或汽化温度的烘箱温度下熔融或汽化。电子旋涡或等离子流产生磁约束(confinement)场而没有外来激发。电子旋涡或等离子流也加速电子在物质中的放射，将物质的热量提高到高于烘箱温度的热量。
基本球形的封套结构也可以用于涂布方法其中将要涂布的物质和基材插入基本球形的封套。封套在预置的压力下密封并在烘箱中在低于物质的汽化温度和在预置的压力下加热足以汽化该物质的时间。减少烘箱中的热量以将蒸汽沉积在基材上。基材可以是金属和陶瓷中的一种。该基本球形的封套可以是泪滴形、卵形或椭圆形。
根据以下对本发明的详细描述，并结合附图考虑，本发明的这些或那些方面将变得清楚明白。
附图简介
图1A-1C显示根据本发明将材料封装入封套的方法。
图2显示本发明的双套。
图3显示本发明的三套装置。
图4显示本发明的方法的流程图。
图5是显示说明本发明的电子旋涡或等离子体的图。
图6是显示根据本发明制备的两极的顶视图。
图7是用于本发明的蒸汽沉积方法的密封的套子。
具体实施例方式
本发明的方法和装置使用比以前基本更少的能量有效地熔融或蒸发材料或物质。材料在低于物质的熔融和/或汽化温度的烘箱温度下熔融和/或汽化。因此，可以节省大量的能量。汽化的材料可以用于蒸汽沉积方法。在图1-3中阐述了该装置的例子。
材料10放于封套20中，如图1A所示。封套20在22收缩成颈状并接收管24，如图1B所示。封套20的内部抽空。管24从封套20移走，并在26密封，如图1C所示。所得结构通常为球形其显示为泪滴形、卵形或椭圆形。加工封套20以形成颈缩22以及在26将其封闭的过程在两步法中加热时进行并且足够慢从而不会预加热或影响封套20中的材料10。封套20可以例如是石英。
虽然以下要描述的结果是用单个封套获得。该结果可以通过使用多个封套近一步改进。如图2所述，具有开口32以接收材料或物质10的球形坩埚30放在封套20中，例如，坩埚30可以是直径Dc为大约12毫米的球或球体。所得封套20可以具有直径De为22毫米和高度为50.8毫米。封套20的厚度为大约1毫米。
三套装置描述于图3。坩埚30封装在具有开口42的套40中。套40插入封套20并封在其中。开口32、42使得坩埚30中来自材料10的蒸汽在过程中流入封套20。例如，坩埚30直径Dc可以为大约12毫米，套40可以具有的直径Df大约22毫米，封套20可以具有直径De为44毫米。
然后将具有物质10的封套20本身或与坩埚30一起，或坩埚30和封套40，放入烘箱。将其在烘箱温度加热，加热时间足以熔融或汽化物质10。熔融和/或汽化的烘箱温度低于材料的熔融和/或汽化温度。常用方法描述于图4。物质10在步骤50插入封套20。封套20在步骤52密封，在步骤54在烘箱中加热封套20。封套20然后在56冷却。
超过一种物质提供在封套20中。两种物质产生化合物。如果一种基材插入封套并且该基材没有被该方法汽化，物质的汽化会在冷却时沉积在基材上。
使用图1的单套和图3的三套进行实验。在碲、硅和金的情况下，每种使用1克。结果在如下的表1种显示。对于每种的物质或材料，烘箱温度基本低于材料的汽化点温度和低于熔点温度。烘箱温度设置成或该温度测量为汽化温度的30％和40％之间。对于碲，325℃表示汽化温度的约32.8％，对于硅的1080℃表示汽化温度的约33％，对于铜的965℃表示汽化温度的约37.6％，对于金的1025℃表示汽化温度的约35.3％。
表1
对于硅，将样品在在945℃冷却1小时然后设在1150℃。列出的其他时间为从设置的改变和到观察的结果消逝的时间。应该注意有些材料(例如熔凝石英网)用于封套20种并且在坩埚30的开口32中以在安装和操作时维持材料或物质10在合适的位置。
应该注意在到达用于使用单套的碲和金的最终烘箱温度的各种温度上，烘箱的高温计记录温度峰值或突起。例如，对于碲，测量在高于烘箱设定的80℃时测量到温度提高。对于金，峰值或突起为300℃。
套子、封套和/或坩埚的渐缩形状产生改进的结果。用更多球形封套进行的实验产生刚好部分汽化和然后仅在最外层的封套处于其极小端点锥口在此处封闭。
固体10插入独立成型的封套20，无论是其自己还是与另外的坩埚或套子，在低于材料的熔融和汽化温度的烘箱温度产生结果。为了获得此结果，在封套20中有附加的能量源。没有电荷或任何其他磁场从封套20外边加到封套里。根据观察的行为和结果，该附加能量源是发射自固体的电子。
电子通过已知的爱因斯坦光电效应从固体发射。这些电子在图5的60说明。由于封套20的形状，这电子在封套20中产生旋涡流。这些电子旋涡也认为是等离子流。电子或等离子的这项运动产生能量磁场。该磁场在封套20的内表面产生磁强制(enforcement)场而没有外部激发。磁场的能量加速电子从固体的释放，由此提高固体温度超过其熔点。因此，固体可以在低于其熔点时进入液体状态。一旦进入液体状态，电子旋涡或等离子流和产生的电磁场也使液体汽化成基本上低于其汽化温度的气体。如上表1所述，汽化在低于材料10的熔点的烘箱温度进行。
在物质内的另外的加热是由于原子内和原子外键经历的增加的晶格振动。电子旋涡是电子要与封套20的固定体积平衡的产物。该体积与磁场结合，形成磁约束场。该磁场与旋涡的轴61和封套20平行。磁场穿透包含在该体积中的包括在底部的材料10的全部。由于在每一在旋涡中运动的发射的电子的Lorentz力，产生了大于热流产生的附加的能量。图6显示二极场66，其通过俯视磁场的轴64观察。
根据观察，上述解释是什么产生附加的能量的说明。可能有其他的效应自身产生能量或除了上述解释以外。本发明的方法不是要限于附加的能量来自何方的假设，除了其不是来自封套20的外部也不是来自烘箱的热。
本发明的结构和方法可以用于蒸汽沉积。如图7所述，基材70可以与材料10放入封套20。应该注意一些材料72(例如石英网)用在封套20中在安装和操作时将材料10和物质70维持在合适的位置。封套20然后抽真空并密封。封套20和材料10和基材70然后在基本低于材料10的汽化温度的温度下加热。一旦材料10全部汽化，将烘箱关闭，使蒸汽沉积在基材上。虽然单个基材10已经显示，基材10可以是两种或多种物质，其在蒸汽状态形成结合的化合物作为涂层。
例如，基材70可以被硅和碲形成的化合物涂布。例如，21克的金属基材和2克的硅/碲化合物可以放入封套20。该封套20与材料10和基材70然后在999℃加热5小时然后冷却。所得产物形成SiO2Tex，其中x范围为1/3到5/3。如在专利申请中所述，该二氧化硅和碲的单晶结构是耐氢氧根离子和氢的。如此处所述，这有利于制造、涂漆和涂布光学纤维。还发现其基本耐受金属的酸腐蚀因为所有的酸包括或在环境中反应产生氢氧根离子。
虽然本发明已经在此详细描述和阐明，还应该清楚理解这样做仅仅是为了阐明和作为实施例描述，而不是要限制本发明的范围。本发明的范围根据所附的权利要求限定。
权利要求
1.一种在低于固体熔融温度的温度在预置压力下熔融固体的方法，该方法包括将固体插入基本球形封套；在预置压力下将封套密封；和在基本低于固体熔融温度的烘箱温度在预置压力下在烘箱中将固体加热足以熔融固体的时间。
2.一种在低于物质汽化温度的温度在预置压力下汽化物质的方法，该方法包括将物质插入基本球形封套；在预置压力下将封套密封；和在低于物质汽化温度的烘箱温度在预置压力下在烘箱中将物质加热足以汽化物质的时间。
3.一种在低于物质汽化温度的温度在预置压力下汽化物质的方法，该方法包括将物质插入成型为以产生从物质发射的电子的电子旋涡的封套；在预置压力下将封套密封；和在低于物质汽化温度的烘箱温度在预置压力下在烘箱中将物质加热足以从物质产生电子发射并产生电子旋涡的时间，这使得物质在基本低于物质汽化温度的烘箱温度在预置压力下汽化。
4.根据权利要求3所述的方法，其中电子旋涡产生磁约束场而没有外部激发。
5.根据权利要求3所述的方法，其中电子旋涡加速物质中的电子发射其将物质的热量提高到高于烘箱温度的热量。
6.一种在低于物质汽化温度的温度在预置压力下汽化物质的方法，该方法包括将物质插入成型为以产生从物质发射的电子的等离子流的封套；在预置压力下将封套密封；和在低于物质汽化温度的烘箱温度在预置压力下在烘箱中将物质加热足以从物质产生电子发射并产生等离子流的时间，这使得物质在基本低于物质汽化温度的烘箱温度在预置压力下汽化。
7.根据权利要求6所述的方法，其中等离子流产生磁约束场而没有外部激发。
8.根据权利要求6所述的方法，其中等离子流加速物质中的电子发射其将物质的热量提高到高于烘箱温度的热量。
9.一种在低于物质汽化温度的温度在预置压力下用物质涂布基材的方法，该方法包括将物质和基材插入基本球形封套；在预置压力下将封套密封；在低于物质汽化温度的烘箱温度在预置压力下在烘箱中将物质加热足以汽化物质的时间；和减少烘箱中的热以将蒸汽沉积在基材上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中基材是金属和陶瓷中的一种。
11.根据权利要求2、3、5、9所述的方法，其中烘箱温度在预置压力下低于物质熔融温度。
12.根据权利要求2、3、5、9所述的方法，其中烘箱温度在预置压力下为物质汽化温度的30％到40％。
13.根据权利要求1、2、3、5、9所述的方法，其中预置压力为基本真空。
14.根据权利要求1、2、3、5、9所述的方法，其中封套为泪滴形。
15.根据权利要求1、2、3、5、9所述的方法，其中封套为卵形。
16.根据权利要求1、2、3、5、9所述的方法，其中封套为椭圆形。
17.根据权利要求1、2、3所述的方法，其中物质插入基本球形坩埚，坩埚放于封套内。
18.根据权利要求1、2、3、5所述的方法，其中物质插入基本球形坩埚，坩埚放于基本球形套子并且套子位于封套内。
全文摘要
本发明涉及一种装置和方法，其用于在烘箱中以低于材料或物质的熔点和/或汽化点的烘箱温度加热材料或物质来熔融和/或汽化这些物质。这些物质插入基本球形的封套。封套在预置压力下密封。将固体在烘箱中在基本低于熔融或汽化温度的烘箱温度下在预置的压力下加热足够的时间以熔融或汽化这些物质。
文档编号C23C14/24GK1902335SQ200480039980
公开日2007年1月24日 申请日期2004年10月25日 优先权日2004年1月7日
发明者S·库拉托洛 申请人:Czt公司