in die Vakuumkammer sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und deren Verwendung.
Verfahren zum Transport von dampfförmigen Substanzen von aussen in eine Vakuumkammer hinein sind bekannt. Bei den Verfahren, die in der Praxis angewandt werden, ist es erforderlich, die Vorrichtungsteile möglichst gleichmässig zu beheizen, so dass ein Kondensieren der dampfförmigen Substanzen im Inneren des Transportsystems vermieden wird. Um diese nachteilige Kondensation zu vermeiden ist es allgemein üblich, Transportsysteme mit Heizbändern oder Mantelheizleitern zu umwickeln und so auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Die Anordnung dieser Heizbänder oder Mantelheizleiter in Vakuumanlagen ist jedoch allgemein problematisch. Teile des Transportsystems müssen durch die Wand einer Vakuumkammer geführt werden, wobei Probleme der Abdichtung auftreten, wenn diese Teile mit Heizbändern umwickelt sind.
Darüber hinaus ist die gleichförmige Anordnung der Heizbänder an den einzelnen Teilen des Transportsystems, besonders an Winkelteilen, problematisch, so dass eine gleichförmige Beheizung aller Teile des Transportsystems, wenn überhaupt, dann nur mit einem sehr hohen konstruktiven Aufwand realisierbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Transport von mindestens einer dampfförmigen Substanz durch die Wand einer Vakuumkammer in die Vakuumkammer hinein zu schaffen, bei dem es nicht zu Betriebsstörungen in Folge von Undichtigkeiten kommt. Das Verfahren soll relativ einfach durchführbar sein, wobei sicherzustellen ist, dass es nicht zu einem Kondensieren der dampfförmigen Substanz während des Transports kommt. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie deren Verwendung zu schaffen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Transport von mindestens einer dampfförmigen Substanz durch die Wand einer Vakuumkammer in die Vakuumkammer gelöst, bei dem eine dampfförmige Substanz von aussen durch ein In nenrohr eines Doppelmantelrohres in die Vakuumkammer eingebracht wird, wobei das Innenrohr und das Aussenrohr des Doppelmantelrohres mit einem elektrischen Strom aus einer Stromquelle beaufschlagt werden. Bei diesem Verfahren werden maximal zwei dampfförmige Substanzen transportiert. Das Innenrohr und das Aussenrohr des Doppelmantelrohres bestehen jeweils aus elektrisch leitenden Materialien. Als elektrischer Strom kommt Gleich- oder Wechselstrom zum Einsatz. Die Stromstärke liegt in der Regel zwischen 80 A und 300 A.
Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass das nachteilige Kondensieren von dampfförmigen Substanzen während des Transports durch die Wand einer Vakuumkammer in die Vakuumkammer in besonders vorteilhafter Weise vermieden werden kann, wenn die dampfförmige Substanz durch ein Doppelmantelrohr geleitet wird, wobei in dem Innenrohr und in dem Aussenrohr ein elektrischer Strom fliesst. Auf die nachteilige Anordnung von Heizbändern kann dabei vollständig verzichtet werden. Das Aussenrohr kann konstruktiv auf relativ einfache Weise durch die Wand der Vakuumkammer geführt werden, wobei Abdichtungsprobleme vermieden werden.
Das Innenrohr und das Aussenrohr sind elektrisch leitend derart miteinander verbunden, so dass ein elektrischer Strom durch die beiden Rohre fliesst, dessen Stärke auch durch die Wahl der Abmessungen vom Innenrohr und vom Aussenrohr eingestellt werden kann. Durch den elektrischen Widerstand vom Innenrohr und vom Aussenrohr kommt es beim Fliessen des elektrischen Stroms zu einer Aufheizung des Doppelmantelrohres, wobei die gewünschte Temperatur direkt über die Stromquelle gesteuert oder geregelt werden kann. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass konstante Temperaturen bei konstanten Rohrdurchmessern eingestellt werden können.
In besonders vorteilhafter Weise ist es dabei möglich, Rohrverzweigungen gleichförmig aufzuheizen, so dass auch an unzugänglichen Stellen Temperaturen eingestellt werden können, die über dem Siedepunkt der jeweiligen dampfförmigen Substanz liegen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass zwei dampfförmige Substanzen mit verschiedenen Partialdrücken eingebracht werden und die dampfförmige Substanz mit dem niedrigeren Partialdruck durch das Innenrohr und die dampfförmige Substanz mit dem höheren Partialdruck durch den ringförmigen Spalt zwischen Innenrohr und Aussenrohr geleitet werden. Aufgrund des geringeren Durchmessers des Innenrohres im Vergleich zum grösseren Durchmesser des Aussenrohres kommt es bei konstant eingestellter Stromstärke zu einem stärkeren Aufheizen des Innenrohres, als dies bei dem Aussenrohr der Fall ist, sofern das Innenrohr und das Aussenrohr aus demselben Material gefertigt sind.
Da es zur Vermeidung der Kondensation bei einer dampfförmigen Substanz, die einen niedrigeren Partialdruck hat, erforderlich ist, ein Beheizen auf höhere Temperaturen zu realisieren, als dies für eine dampfförmige Substanz erforderlich ist, die einen sehr hohen Partialdruck aufweist, ist es besonders vorteilhaft, die dampfförmige Substanz mit dem niedrigeren Partialdruck durch das Innenrohr zu leiten. So können beispielsweise zwei dampfförmig vorliegende Substanzen, die einen unterschiedlichen Partialdruck aufweisen, auf relativ einfache Weise getrennt voneinander in die Vakuumkammer eingebracht werden.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens eine dampfförmige Substanz innerhalb der Vakuumkammer mindestens einer Änderung der Strömungsrichtung unterworfen. Dies erfolgt in vorteilhafter Weise durch die Anordnung von Rohrverzweigungen, die teilweise Einbauten zur Änderung der Strömungsrichtung aufweisen können. Eine Änderung der Strömungsrichtung kann mehrfach erfolgen, da alle Rohrverzweigungen beim Fliessen des elektrischen Stromes homogen aufgeheizt werden, so dass eine Vermeidung der Kondensation der dampfförmigen Substanzen auch dann sichergestellt ist, wenn der Transport über längere Strecken mit wechselnder Strömungsrichtung zu erfolgen hat. So ist es auf einfache Weise möglich, dampfförmige Substanzen an den gewünschten Zielort zu bringen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zwei dampfförmige Substanzen mindestens einer Änderung der Strömungsrichtung unterworfen, wobei deren Änderung der Strömungsrichtung jeweils gleich sind. Dies wird in vorteilhafter Weise durch Doppelmantelrohre erzielt, deren Innenrohre und deren Aussenrohre dieselbe Längsachse aufweisen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass zwei dampfförmige Substanzen mindestens einer Änderung der Strömungsrichtung unterworfen werden, wobei deren Änderungen der Strömungsrichtung zu einer mindestens teilweise getrennt verlaufenden Parallelströmung beider dampfförmiger Substanzen führt. Durch die Anordnung mehrerer T-förmiger Verzweigungsstücke ist es möglich, das Innenrohr vom Aussenrohr räumlich zu trennen, so dass die beiden dampfförmigen Substanzen unterschiedlichen Zielorten zugeführt werden können. Die gleichförmige Beheizung des Transportsystems durch den elektrischen Strom wird dabei in keiner Weise nachteilig beeinflusst.
So ist es auf relativ einfache Weise möglich, das Verfahren zum Transport von mindestens einer dampfförmigen Substanz durch die Wand einer Vakuumkammer in die Vakuumkammer den Vakuumprozessen anzupassen, die in der Vakuumkammer ablaufen sollen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung gelöst, die aus einem Doppelmantelrohr mit Innenrohr und Aussenrohr besteht, bei der das Innenrohr und das Aussenrohr über eine Stromquelle miteinander verbunden sind. Im Betrieb müssen das Innenrohr und das Aussenrohr durch eine elektrisch leitende Verbindung miteinander verbunden sein. Die Vorrichtung ist konstruktiv relativ einfach gestaltet und kann relativ problemlos durch die Wand einer Vakuumkammer geführt werden, wobei Abdichtungsprobleme in besonders vorteilhafter Weise vermieden werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mündet das der Stromquelle abgewandte Ende des Au ssenrohres in ein T-förmiges Verzweigungsstück und das der Stromquelle abgewandte Ende des Innenrohres mündet in ein zweites T-förmiges Verzweigungsstück, das innerhalb des T-förmigen Verzweigungsstücks für das Aussenrohr in gleicher Weise angeordnet ist, wobei an dem T-förmigen Verzweigungsstück beidseitig ein Rohrfortsatz mit mindestens einem Austrag angeordnet ist, und wobei an dem zweiten T-förmigen Verzweigungsstück für das Innenrohr beidseitig im Rohrfortsatz ein zweiter Rohrfortsatz mit mindestens einem weiteren Austrag angeordnet ist, wobei der Rohrfortsatz und der zweite Rohrfortsatz mindestens über ein Verbindungsteil miteinander verbunden sind, und eine gemeinsame Längsachse aufweisen. Das jeweilige Verbindungsteil ist elektrisch leitend.
Die Vorrichtung ist somit nach dem Prinzip des Doppelmantelrohres über die ganze Transportstrecke gestaltet, wobei die Richtungsänderung durch die Anordnung von T-förmigen Verzweigungsstücken erfolgt. Dies erleichtert die Installation der Vorrichtung auf besonders einfache Weise.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der mindestens eine Austrag und der mindestens eine weitere Austrag jeweils eine Längsachse aufweisen, die senkrecht zur gemeinsamen Längsachse vom Rohrfortsatz und dem zweiten Rohrfortsatz verläuft. Auf diese Weise kann die erforderliche Richtungsänderung wiederum durch T-förmige Verzweigungsstücke erfolgen, so dass die konstruktive Ausgestaltung einfach und besonders schnell erfolgen kann.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen der mindestens eine Austrag und der mindestens eine weitere Austrag dieselbe Längsachse auf. Auf diese Weise kann die Vorrichtung nahezu über die gesamte Transportstrecke nach dem Prinzip des Doppelmantelrohres gestaltet sein, wobei es durchaus möglich und vorteilhaft ist, unterschiedliche Rohrdurchmesser zu wählen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mündet das der Stromquelle abgewandte Ende des Aussenrohres in ein T-förmiges Verzweigungsstück und das der Stromquelle abgewandte Ende des Innenrohres mündet in ein zweites T-förmiges Verzweigungsstück, das neben dem T-förmigen Verzweigungsstück benachbart angeordnet ist, und das einen grösseren Abstand zur Stromquelle als das T-förmige Verzweigungsstück aufweist, und an dem T-förmigen Verzweigungsstück ist beidseitig ein Rohrfortsatz mit mindestens einer Öffnung angeordnet, und an dem zweiten T-förmigen Verzweigungsstück für das Innenrohr ist beidseitig ein zweiter Rohrfortsatz mit mindestens einer weiteren Öffnung angeordnet, wobei der Rohrfortsatz und der zweite Rohrfortsatz mindestens über ein Verbindungsteil miteinander verbunden sind und Längsachsen aufweisen, die parallel verlaufen.
Auf diese Weise ist es konstruktiv besonders vorteilhaft, zwei dampfförmige Substanzen einer Änderung der Strömungsrichtung zu unterwerfen, wobei eine teilweise getrennt verlaufende Parallelströmung beider dampfförmiger Substanzen eingestellt werden kann. Streckenweise wird somit die zunächst im Innenrohr strömende dampfförmige Substanz teilweise neben der dampfförmigen Substanz transportiert, die zunächst zwischen dem Innenrohr und dem Aussenrohr des Doppelmantelrohres transportiert wurde. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Zielorte problemlos erreichen. Der Rohrfortsatz ist dabei mit dem zweiten Rohrfortsatz mit dem Vebindungsteil verbunden, das elektrisch leitend ist, so dass ein Fluss des elektrischen Stromes möglich ist. Die Öffnungen in den Rohrfortsätzen können je nach dem Einsatzzweck verschiedenartig gestaltet sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Öffnung oder die mindestens eine weitere Öffnung schlitzförmig ausgebildet. Dies erleichtert die Anordnung der Öffnungen, wobei gleichzeitig vermieden wird, dass sich die Öffnungen nach relativ kurzen Betriebszeiten zusetzen.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verläuft das Innenrohr in dessen Längsrichtung durch die der Stromquelle abgewandten Seite des T-förmigen Verzweigungsstückes. Dies vereinfacht die konstruktive Ausgestaltung der Vorrichtung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an der Aussenseite des Aussenrohres eine umlaufende Dichtung angeordnet. Diese umlaufende Dichtung wird in vorteilhafter Weise an der Stelle des Aussenrohres angeordnet, die direkt an die Aussenseite der Wand der Vakuumkammer grenzt. Dies ver stärkt in besonders einfacher Weise die Dichtung zwischen dem Aussenrohr und der Wand der Vakuumkammer, was besonders dann vorteilhaft ist, wenn die Vorrichtung zum Transport im Innern der Vakuumkammer jeweils nach Einsatzzweck an unterschiedlichen Orten positioniert werden muss.
Gegenstand der Erfindung ist schliesslich die Verwendung der Vorrichtung zum Transport von dampfförmigen Stoffen durch die Wand einer Vakuumkammer in eine Vakuumkammer für Vakuumbeschichtungsverfahren. Bei Vakuumbeschichtungsverfahren ist es erforderlich, eine Kondensation der dampfförmigen Substanzen in der Vakuumkammer beim Einbringen in die Vakuumkammer vollständig zu vermeiden. Dies erfolgt in besonders vorteilhafter Weise mit der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (Fig. 1, Fig. 2) näher und beispielhaft erläutert Fig. 1a, b zeigt die Vorrichtung zum Transport von mindestens einer dampfförmigen Substanz in eine Vakuumkammer im Längsschnitt sowie die Draufsicht gemäss Schnitt A-A; Fig. 2a, b, c zeigt eine Variante der Vorrichtung zum Transport von mindestens einer dampfförmigen Substanz in eine Vakuumkammer im Längsschnitt sowie die Draufsicht und den Querschnitt gemäss Schnitt B-B.
In Fig. 1a ist die Vorrichtung zum Transport von mindestens einer dampfförmigen Substanz durch die Wand 4 einer Vakuumkammer in die Vakuumkammer im Längsschnitt dargestellt. Sie besteht aus einem Doppelmantelrohr mit Innenrohr 1 und Aussenrohr 2, wobei das Innenrohr 1 und das Aussenrohr 2 über eine Stromquelle 3 miteinander verbunden sind. An der Wand 4 der Vakuumkammer weist das Aussenrohr 1 eine umlaufende Dichtung 12 auf. Das der Stromquelle 3 abgewandte Ende des Aussenrohres 2 mündet in ein T-förmiges Verzweigungsstück 5. Das der Stromquelle 3 abgewandte Ende des Innenrohres 1 mündet in ein zweites T-förmiges Verzweigungsstück, das innerhalb des T-förmigen Verzweigungsstücks 5 für das Aussenrohr 2 in gleicher Weise angeordnet ist (nicht dargestellt).
An dem T-förmigen Verzweigungsstück 5 ist beidseitig ein Rohrfortsatz 6 mit mindestens einem Austrag 6' angeordnet. An dem zweiten T-förmigen Verzweigungsstück für das Innenrohr 1 ist beidseitig im Rohrfortsatz 6 ein zweiter Rohrfortsatz 9 mit mindestens einem weiteren Austrag 9' angeordnet, wobei der Rohrfortsatz 6 und der zweite Rohrfortsatz 9 mindestens über ein Verbindungsteil 11 miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Längsachse aufweisen. Das Verbindungsteil 11 besteht aus einem elektrisch leitenden Material. Mit dieser Vorrichtung ist es beispielsweise möglich, zwei dampfförmige Substanzen mit verschiedenen Partialdrücken in eine Vakuumkammer einzubringen, wobei es vor teilhaft ist, diejenige dampfförmige Substanz mit dem niedrigeren Partialdruck durch das Innenrohr 1 zu leiten.
Die dampfförmige Substanz mit dem höheren Partialdruck durchströmt das Doppelmantelrohr in vorteilhafter Weise zwischen dem Innenrohr 1 und dem Aussenrohr 2. Am T-förmigen Verzweigungsstück erfolgt eine Aufteilung beider Gasströme, wobei beide Gasströme eine Änderung in ihrer Strömungsrichtung um 90 DEG erfahren. Durch die Anordnung weiterer T-Stücke 12 sind weitere Änderungen der Strömungsrichtungen möglich. Auf diese Weise gelangen die dampfförmigen Substanzen beispielsweise zu dem Austrag 6' und dem weiteren Austrag 9' und verlassen die Vorrichtung an den Öffnungen 7, 10. Im Betrieb fliesst der elektrische Strom beispielsweise durch das Innenrohr 1, über den zweiten Rohrfortsatz 9, über die Verbindungsteile 11 und über den Rohrfortsatz 6 zurück zum Aussenrohr 2.
Bei der beschriebenen Anordnung werden der Austrag 6' und der weitere Austrag 9' nicht von dem elektrischen Strom durchflössen. Durch die Wärmeleitung ist jedoch eine Aufheizung des Austrags 6' und des weiteren Austrags 9' sichergestellt.
In Fig. 1b ist die Draufsicht gemäss Schnitt A-A dargestellt. Der Austrag 6' und der weitere Austrag 9' weisen dieselbe Längsachse auf.
In Fig. 2 ist eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung zum Transport von mindestens einer dampfförmigen Substanz durch die Wand 4 einer Vakuumkammer in die Vakuumkammer im Längsschnitt (Fig. 2a) zusammen mit dem Querschnitt B-B (Fig. 2b) sowie der Draufsicht (Fig. 2c) schematisch und vereinfacht dargestellt. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung der Vorrichtung mündet das der Stromquelle 3 abgewandte Ende des Innenrohres 1 in ein zweites T-förmiges Verzweigungsstück 8, das neben dem T-förmigen Verzweigungsstück 5 benachbart angeordnet ist. Das zweite T-förmige Verzweigungsstück 8 hat einen grösseren Abstand zur Stromquelle 3 als das T-förmige Verzweigungsstück 5. Der Rohrfortsatz 6 und der zweite Rohrfortsatz 9 sind miteinander über ein Verbindungsteil 11 verbunden und weisen Längsachsen auf, die parallel verlaufen.
Die Öffnungen 7 sind im Vergleich zu den weiteren Öffnungen 10 schlitzförmig ausgebildet, was ein rasches Zusetzen der Öffnungen 7 verhindert. Das Innenrohr 1 verläuft in dessen Längsrichtung durch die der Stromquelle 3 abgewandte Seite des T-förmigen Verzweigungsstücks 5. Die Anordnung dieser Vorrichtung ist besonders dann vorteilhaft, wenn es vorgesehen ist, zwei verschiedene dampfförmige Substanzen zu unterschiedlichen Zielorten innerhalb der Vakuumkammer zu leiten.