CN1330753A - 化学气相淀积工艺使用的喷燃器燃料管装置 - Google Patents

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Abstract

一种喷燃器燃料管装置(10),将反应物输送至一化学气相淀积的燃烧位置处,它包括流体进口(32a,32b)、流体出口(49)和在它们之间延伸的流体通道(50)。流体通道(50)从流体进口向流体出口互相聚合。一个实施例包括一燃料管底座(12),一压板(14)和一燃料管喷燃器固定件(16),以便安装一显微机械加工的喷燃器(58)。在燃料管底座内的流体通道(50)被制造成能对称地分配流体给燃料管喷燃器固定件。

Description

化学气相淀积工艺使用的喷燃器燃料管装置
本发明的技术背景
本发明涉及新颖的喷燃器燃料管装置。具体地说，本发明涉及显微机械加工的喷燃器、诸如显微机械加工的硅喷燃器使用的喷燃器燃料管装置。
现已知道，通过在喷燃器火焰上使一母体发生反应、产生烟灰、然后将烟灰堆积在一受体表面上形成各种制品，诸如坩锅、管道系统、透镜和光波导管。这个工艺特别适用于由掺杂的和不掺杂的硅烟灰制造的光波导管预制件的形成，它包括平坦的波导管和波导纤维。
波导管形成工艺一般包括在由可燃烧气体、诸如甲烷和氧气的混合物产生的火焰里使含硅母体反应，并将硅烟灰堆积在适当形状的受体表面。在这个工艺里，含硅材料在远离喷燃器的位置处被汽化。汽化的原材料通过承载气体被输送至喷燃器。在那里，它们被汽化和水解，产生烟灰粒子。然后，烟灰粒子聚集在受体表面。受体表面在平坦的波导管情况下可是平的基体，在制造波导纤维的汽相轴向沉积(VAD)的情况下可是一转动的启动杆(饵管)，而在制造波导纤维的外侧轴向沉积(OVD)的情况下可是一转动的心轴。
现有各种喷燃器设计，以便用于蒸发输送母体工艺，并且至少有一种液体输送母体工艺已经提出，如授予Hawtof等人的、待批的申请第08/767,653号所公开的，它在这里被参考引用。无论母体是以气体形状或液体形状输送给喷燃器，重要的是使喷燃器接受母体的被分散的和均匀的流束。这种考虑在制造波导管、以形成正确折射系数的外形的过程中特别重要。
最近，已有人提出用来沉积金属氧化物烟灰的喷燃器应具有小型的孔和供应沟槽。在这些喷燃器里的沟槽和孔可具有小于150微米的宽度或直径，例如，普通拥有的临时申请第60/068,255号、题目是“生产金属氧化物烟灰的喷燃器和方法”所述的，它在这里被参考引用。
因此，存在着一种需求，即提供一种喷燃器燃料管，它可用来与这些显微机械加工的喷燃器连接，可将流体均匀地分配给喷燃器。在传统的大型喷燃器里，这种均匀性是通过同样大的同中心环获得的。然而，这种方案不适合用于显微机械加工的喷燃器。
本发明的简要说明
由于显微机械加工的喷燃器的出现，需要有一种喷燃器燃料管这种，它能将流体(气体或液体)均匀地分配给显微机械加工的喷燃器。
按照本发明的一种喷燃器燃料管装置包括：流体进口、流体出口和许多流体通道。流体通道在流体进口和流体出口之间延伸，以便将反应物输送至化学气相淀积工艺的燃烧位置。流体通道自流体进口至流体出口互相聚合，流体通道的进口之间的间隔远比流体通道的出口之间的间隔大。这种布置有助于反应物母体流体从大型输送系统向小型喷燃器的输送。流体通道较佳的是在其出口处具有比在其进口处小的横截面积。
流体通道通常互相隔绝，这样，一些流体通道输送反应物母体材料，而另一些流体通道输送燃烧材料。在流体出口处的流体通道较佳的是在形状上与喷燃器的几何形状匹配。在一个较佳实施例里，流体出口是缝槽形的或由一系列直线排列的圆形孔形成。
喷燃器燃料管装置还包括至少一压力诱导约束装置，使流体通过时成为均匀分配的、狭长的流束。压力诱导约束装置位于流体进口和流体出口之间。压力诱导约束装置较佳的是包括一平板，它具有一组缝槽或线性排列的小孔，以便以一般的小滴线性流束发射流体。
本发明的一个实施例包括一燃料管底座，它具有一顶部、一底部、一前壁、一后壁和两侧壁。燃料管底座形成有在侧壁之间延伸的水平通道、从燃料管底座里的一位置延伸至燃料管底座顶部的垂直通道，以及流体进口孔。各流体进口孔位于燃料管底座的前壁或后壁上，分别与水平通道和垂直通道中的至少一条通道流体连通。水平通道较佳的是平行于燃料管底座的顶部和底部，而垂直通道较佳的是平行于燃料管底座的侧壁。
第一实施例的喷燃器燃料管装置还包括一安装在燃料管底座顶部上的平板。该平板上形成有许多贯通的小孔。至少有一个小孔位于在燃料管底座的各垂直通道的出口上的一个位置上，以便流体从垂直通道通过该平板。
燃料管底座的垂直通道相对一平分燃料管底座的第一轴线是对称的。垂直通道较佳的是包括一中心垂直通道和成对的垂直通道，由两个垂直通道形成的各对等距离位于第一轴线的两侧。各对垂直通道与一特定的水平通道相交，从而在燃料管里产生一通道阵列，以便相对第一轴线对称地分配流体。
第一实施例的装置还包括一安装在平板顶部的燃料管喷燃器固定件。燃料管喷燃器固定件形成有流体通道，它们从燃料管喷燃器固定件的底部向燃料管喷燃器固定件的顶部延伸。这些流体通道逐渐聚合，使相邻的流体通道之间的距离在燃料管喷燃器固定件的进口处比在燃料管喷燃器固定件的出口处大。
喷燃器燃料管装置还包括第一燃料管底座和平板之间的第一衬垫。第一衬垫上具有缝槽，它们与燃料管底座顶部上的凹槽对齐。第二衬垫较佳的是位于平板和燃料管喷燃器固定件之间。该第二衬垫具有与第一衬垫上的缝槽对齐的缝槽。一喷燃器衬垫可放置在燃料管喷燃器固定件之上。该喷燃器衬垫具有与燃料管喷燃器固定件里的流体通道出口对齐的缝槽。
固定元件、诸如夹板可安装在燃料管喷燃器固定件的顶部，以便将一喷燃器可拆卸地安装在燃料管喷燃器固定件上。该夹板各具有一外侧边缘和一内侧边缘，而内侧边缘具有一台肩，以便与喷燃器啮合。此外，各夹板的内侧边缘具有一倾斜表面。
喷燃器燃料管装置的第二实施例包括许多燃料管元件，它们以堆叠方式安装在一底座元件的顶部。燃料管元件通过其中的流体通道互相流体连通。各燃料管元件具有不同数量的流体通道，较佳的是位于堆垛较高处的一个元件比下面一个元件多两条流体通道。这些流体通道互相聚合在燃料管装置的出口处。各燃料管元件具有至少一个流体进口孔，较佳的是两个(除了最下面的燃料管元件)。
流体通道较佳的是线性的，并垂直地延伸通过燃料管元件。各燃料管元件的最外侧的流体通道与一流体进口孔连通，而内侧的流体通道与最外侧的流体通道隔绝，以便将引导至不同燃料管元件的流体隔绝。相邻的燃料管元件的流体通道是垂直对齐的。与第一实施例中的喷燃器固定件里的流体通道一样，第二实施例中的流体通道也相对一中心流体通道对称。
衬垫位于相邻的燃料管元件之间。衬垫具有贯通的缝槽，以便流体通过。衬垫较佳的是由弹性体材料形成的。
在本发明的第三实施例里，喷燃器燃料管装置包括一锥形部分，它具有第一端和第二端，其中，第一端具有比第二端大的表面积。流体进口位于燃料管的第一端，而流体出口位于燃料管的第二端。锥形部分较佳的是具有截头圆锥体形状。
喷燃器燃料管还可包括一与锥形部分同轴的顶部分。顶部分具有与锥形部分的第二端邻接的第一端，以及承载一喷燃器的第二端。
第三实施例的锥形部分和顶部分形成许多流体通道，并从锥形部分的第一端聚合在顶部分的第二端。在一个较佳的实施例里，流体通道互相平行，并从锥形部分第一端的流体进口向顶部分第二端的流体出口聚合。可选定一些流体通道被堵塞，以便通过限制以确定哪些通道可提供流体。
在第三实施例里，喷燃器燃料管是通过挤压工艺形成的。喷燃器燃料管从第一端至第二端逐渐变小，或者说具有位于第一端和第二端之间的锥形部分。这可以(例如)通过将一具有平行沟槽(蜂巢状基体)的预制件塑性变形为一具有漏斗状沟槽的漏斗实现。两种适当的变形工艺是热拔和缩减挤压。“热拔”是一种在粘性烧结预制件上进行的粘性成形工艺，并已由普通拥有的临时申请第60/091,107号所公开(它在这里被参考引用)。“缩减挤压”是一种在未烧结的粒子预制件上进行的塑性成形工艺，如康宁公司的临时文件P13569所述(它在这里被参考引用)。金属、塑料、陶瓷和/或玻璃粒子被混合并被挤压，从而制成预制件。燃料管的顶部分可是圆柱形的、矩形的、或可承载喷燃器的其它任何形状。
本发明的第四实施例包括许多喷燃器固定件，许多平板，以及一个燃料管底座。该燃料管底座具有在前壁和后壁之间的厚度尺寸，它大于喷燃器固定件和平板的厚度尺寸，这样，许多喷燃器固定件/平板组件可安装在该燃料管上。
本发明的喷燃器燃料管装置与传统的喷燃器燃料管相比具有许多优点。例如，该喷燃器燃料管装置可跨接在传统的“宏观”世界的燃料管和“微观”世界的显微机械加工的硅晶片喷燃器之间。
这种喷燃器燃料管装置的另一个优点是，它可用来与具有线性火焰阵列的喷燃器连接，并均匀地分配通过燃料管的流体，至喷燃器的线性火焰阵列的一侧。
还有一个优点是，这种喷燃器燃料管装置可牢牢地和精确地安装一显微机械加工的喷燃器晶片。
再一个优点是，这种喷燃器燃料管装置可布置在其它组件的附近，以形成一组相邻的喷燃器阵列，它能产生非常靠近的喷燃器火焰。
还有一个优点是，这种喷燃器燃料管装置可通过挤压工艺或热拔工艺制造。
这种喷燃器燃料管装置的另一个优点是，可通过阳极粘结将喷燃器安装在喷燃器固定件上，而不需要夹板或其它机械固定装置。
本发明的燃料管还能够和有助于使用微型的显微机械加工的喷燃器，以便用来淀积硅烟灰，特别是制造高纯度的烟灰，以便用于光学波导制造工艺。
本发明的其它优点将在下面介绍，部分内容在介绍中是显而易见的，或可通过本发明的实践学到。本发明的优点将通过附后的权利要求书指出的手段实现。
附图的简要说明
构成说明书一部分的附图显示了本发明的较佳实施例，通过上面的一般介绍和下面对较佳实施例的详细介绍可说明本发明的原理。
图1是按照本发明的一用于显微机械加工的喷燃器晶片的喷燃器燃料管装置的立体分解图；
图2是按照本发明的喷燃器燃料管装置和一显微机械加工的喷燃器晶片的、局部剖视的侧视图；
图3是按照本发明的、带有安装在其上的喷燃器的喷燃器燃料管装置的俯视图；
图4是按照本发明的喷燃器燃料管装置中的喷燃器燃料管的俯视图；
图5是沿图4中的5—5线的喷燃器燃料管的剖视图；
图6是按照本发明的喷燃器燃料管装置中的压板的俯视图；
图7是按照本发明的喷燃器燃料管装置的第二实施例的立体分解图；
图8是图7所示的喷燃器燃料管装置中的装置零件的剖视侧视图；
图9是图7所示的喷燃器燃料管装置的俯视图；
图10是按照本发明的喷燃器燃料管的第三实施例的侧视图；
图11是图10所示的喷燃器燃料管的仰视图；
图12A和12B是图10中的第三实施例的另一种设计的俯视图；以及
图13是按照本发明的喷燃器燃料管装置的第四实施例的立体分解图。
较佳实施例的详细介绍
显微机械加工的喷燃器、诸如Hawtof等人普通拥有的临时申请第60/068,255号公开的、激发了一种对新的、精致的喷燃器燃料管的需要，以便增加流体向显微加工的喷燃器的流动。这些显微加工的喷燃器通常是由晶片构成的和小规模制造的。例如，用于气相法白炭黑制造的、以便制造波导纤维预制件的喷燃器可是约1英寸长乘以约1英寸宽。喷燃器的长度和宽度可以更小或更大，受半导体片制造工艺的限制。
这些晶片喷燃器上设有精密的沟槽或小孔，它们具有一般小于150微米、在有些实施例里小于10微米的宽度或直径。这些沟槽或小孔较佳的是用显微机械加工的，以线性排列方式通过喷燃器。这种显微机械加工可使用传统的、用来制造集成电路的技术进行，诸如平版印刷术、掩蔽法、蚀刻术、光化过程、活性离子蚀刻(RIE)、超声波加工、垂直壁显微加工和结晶蚀刻术等。使用何种技术取决于喷燃器材料，特别是晶体的结构和取向。
由于显微加工的喷燃器比传统的喷燃器小得多，并环绕着它们的中心线性对称，因此传统的燃料管不能工作。从而提出了喷燃器燃料管要适合于线性排列的的晶片喷燃器的新的“微观”世界的要求，这表示了来自于相对大的、环形的传统的“微观”世界的显著改变。
本发明的喷燃器燃料管装置包括流体进口、流体出口和在流体进口和流体出口之间延伸的许多流体通道。流体通道互相从流体进口聚合到流体出口。例如，伴随矩形横截面的流体通道，流体通道横截面的纵向轴线在通道进口端的间隔大于在出口端的间隔，这有利于将来自小型输送系统的母体反应物输送至较佳的微型喷燃器。这样，间隔较宽的进口有利于比较容易地接管子，反之，间隔较小的出口可与微型喷燃器的小孔对齐。同样的，流体通道较佳的是在流体出口处具有比在流体进口处较小的横截面积。这样，喷燃器燃料管装置适合与显微机械加工的喷燃器一起使用。
现在参看附图，其中相同的标号表示相同的零件，首先参看图1，它可以看作是按照本发明的喷燃器燃料管装置的第一实施例，它用标号10表示。喷燃器燃料管装置10通常包括燃料管底座12、压板14、及燃料管喷燃器固定件16。图1所示的燃料管底座12具有一顶部18、一底部20、一前壁22、一后壁23(图4)、及两侧壁24。水平通道、诸如通道26和27(见图2和5)在燃料管底座12的两侧壁24之间延伸。燃料管底座12还具有垂直通道30a—30f(见图4—5)，它们从在燃料管底座12内的一个位置向燃料管底座12的顶部18延伸。除了中心垂直通道30a，其它各垂直通道30b—30f与一特定水平通道相交并向上延伸，这将在下面详细介绍。
应该理解，水平通道和垂直通道可以这样构成，即水平通道和垂直通道不是互相垂直。此外，尽管所示的水平通道和垂直通道较佳的是线性的，但它们也可是弯曲的和波状的。
燃料管底座12还包括位于前壁或后壁上的流体进口孔32a和32b。流体进口孔作为输送蒸汽和/或液体的流体管道进入燃料管的孔。各流体进口孔与至少一条水平通道或垂直通道流体连通。水平通道、垂直通道和流体进口孔互相相交，以便于燃料管里的流体对称分配。
接着参看图2、4和5，垂直通道30a—30f相对将燃料管底座12的顶部18对分的第一轴线A-A是对称的。垂直通道包括中心通道30a和成对的垂直通道30b-30f。各成对通道30b-30f由两条垂直通道形成，它们相对第一轴线A-A等距离间隔，从而相对第一轴线A-A对称地分配流体。各对通道30b-30f与一特定水平通道相交，从而在燃料管底座12里形成一流体通道阵列。在另一个实施例里，各对通道30b-30f可相对一偏离第一轴线A-A设置的中心通道30a对称。
垂直通道位于燃料管内的不同横截面处，这些横截面平行于剖面线B-B，并从顶部到底部延伸通过燃料管。垂直通道30a和30b位于同一横截面上，如图4所示。垂直通道30a就成对垂直通道30b位于剖面线B-B上；成对垂直通道30c和30d偏离剖面线B-B，而靠近燃料管底座12的前壁22；而成对垂直通道30e和30f偏离剖面线B-B，而靠近燃料管底座12的后壁23。垂直通道30b-30f(以及与它们相关的水平通道)互相流体隔绝，这样，(例如)第一流体可输送通过垂直通道30b，而第二流体可输送通过垂直通道30c。本技术领域的技术人员应该知道，在燃料管底座12里的各横截面上的垂直通道的精确位置可以改变，只要维持它们相对第一轴线A-A的对称就可以了。
至于水平通道、诸如通道26和27，它们位于燃料管底座12的不同高度上，并横跨在侧壁24之间的燃料管底座12。水平通道的高度位置由流体进口孔32a和32b的位置确定，如图2所示。例如，图2显示了一水平通道26位于由最下面的进口孔32b确定的高度上，而水平通道27位于由另一高度的进口孔32b确定的高度上。各水平通道由单个流体进口孔32a和32b输送。换句话说，各流体进口孔32a和32b与一特定的水平通道相交，除了与中心垂直通道30a相交的流体进口孔(该流体进口孔在图2中是最上面的进口孔32a)。由于这种布置，单一流体输送管道隔开在燃料管里的流体，以便在与中心垂直通道30a等距离位置上的两垂直通道之间均匀分配。
在图2中，我们只显示了两条代表性的水平通道，虽然在燃料管底座12的一个较佳实施例里有五条水平通道，它们分别位于由五个较下面的进口孔32a和32b确定的高度上。我们已经用不同的虚线表示了水平通道26和27，以便强调水平通道位于燃料管底座12内、从前到后的不同横截面内。例如，水平通道26位于剖面线B-B限定的中心横截面上。水平通道27(它在本发明的实施例里与垂直通道30f流体连通)位于靠近燃料管底座12后壁23的横截面上。
此外，垂直通道30b-30f不具有相同的长度。垂直通道的长度根据垂直通道与水平通道相交的位置改变。例如，如图2所示，与水平通道相交的垂直通道30f将比与水平通道26相交的垂直通道30b短。
从用与上面所述略微不同的角度看，在燃料管里的通道和孔的取向可用x-y-z坐标系统表示(如图2边上所示)。垂直通道30a-30f沿y方向延伸，并沿着x轴线和z轴线移动。水平通道(例如图2中的26和27)沿x轴线延伸，而沿着y轴线和z轴线移动。最后，流体进口孔32a和32b沿z轴线延伸，而沿着x轴线和y轴线移动。
为了防止流体流出燃料管，水平通道的两端配合安装着塞子33，如图5所示。
这样，本发明在燃料管底座内提供一错综复杂的和有效的流体通道阵列，以便确保将引导进入进口孔的各种流体均匀地分配到第一轴线A-A的两侧。
燃料管底座12的顶部18包括位于各垂直通道30a-30f出口上方的凹槽34。凹槽34是细长的，并沿平行于燃料管底座12侧壁24的方向延伸。凹槽34显示了流体通道的进口的定距离间隔位置，其中，垂直通道30a-30f是流体进口。
压板14(图6显示了它的俯视图)安装在燃料管底座的顶部上。压板14通过第一衬垫36与燃料管底座12隔开，如图1所示。为了允许来自燃料管底座12的流体通过压板14，第一衬垫36包括与燃料管底座12顶部28处的凹槽34对齐的缝槽40。而压板14包括与凹槽34对齐的一排排小孔38。小孔38在尺寸上比垂直通道30a-30f的出口小。这些小孔小到足以产生高的背压，从而使流动通过第一轴线A-A两侧的小孔的流体均衡。例如，对于垂直通道30f来说，相关的流体进口孔32b比右侧通道30f更靠近左侧通道30f。压板14确保进入进口孔32b的流体(此时它是无干扰的，从而通过左侧通道30f的速度将快于通过右侧通道30f的速度)在两个通道之间均匀分布。压板14通过最小孔的阻力而有效地阻止流体在燃料管底座12快速流出。这样，流体以基本均匀的方式和基本稳定的压力通过相对第一轴线A-A对称布置的小孔38离开燃料管底座12并通过压板14。
在所述的实施例里，燃料管底座12的顶部18具有一凹口，其尺寸可容纳第一衬垫36、压板14和第二衬垫42的至少一部分，如图2所示。第二衬垫42使压板14与燃料管喷燃器固定件16隔开。与第一衬垫36相同，第二衬垫42也具有缝槽44。这些缝槽44与第一衬垫36上的缝槽40对齐，从而与燃料管底座12上的凹槽34及压板14上的小孔38对齐。
燃料管喷燃器固定件16位于第二衬垫42之上。燃料管喷燃器固定件16具有一顶部46和一底部48，并包括从顶部46延伸至底部48的流体通道50。从第二衬垫42通向流体通道50的进口52与第二衬垫42上的缝槽44和压板14上的小孔38对齐。流动通过压板14的流体流向在燃料管喷燃器固定件16里的流体通道50。流体在经过压板14时被对称分配，从而在经过燃料管喷燃器固定件16进入安装在其上的显微机械加工的喷燃器时保持均匀分布。在图2的实施例里，两条最外侧的垂直通道30f是备用的垂直通道，它们不与喷燃器固定件里的任何流体通道50邻接；然而，应该明白，这些最外侧垂直通道30f可用于具有额外流体通道的喷燃器固定件。
如上所述，燃料管喷燃器固定件被设计成可用于显微机械加工的喷燃器，较佳的是具有小尺寸的沟槽或孔的显微机械加工的喷燃器。为了有利于这种使用，流体通道50是这样设置的，相邻的流体通道50之间的距离在燃料管喷燃器固定件底部48处大于在顶部46处。流体通道50较佳的是线性的，并聚合于、而不是相交于燃料管喷燃器固定件16的顶部46，它们在那里与延伸通过显微机械加工的喷燃器58的垂直通道对齐，如图2所示。延伸通过喷燃器58的通道的取向如图2和3所示。
与通过喷燃器58的通道相同，通过燃料管喷燃器固定件16的流体通道50也是矩形，并具有在后壁52和前壁54之间延伸的纵向轴线。流体通道50的出口49形成一相对中心流体通道对称的线性阵列。该线性阵列产生流体的一个或多个线性流，提供给安装在燃料管喷燃器固定件16上的喷燃器58，当流体流汇合燃烧时，喷燃器产生火焰。中心流体通道50通常提供二氧化硅/搀杂物母体材料(它们可以是液体或气体)，而其余的流体通道50提供燃气，它们与二氧化硅和搀杂物反应并燃烧。
燃料管喷燃器固定件16跨接了燃料管的“宏观”世界和显微机械加工的硅晶片喷燃器的“微观”世界之间的间隔。流体通道50的出口49聚合在一起，从而使它们之间的距离比流体通道50的进口(亦即垂直流体通道30a-30f)更靠近。
燃料管喷燃器固定件16可通过插杆放电加工机床(EDM)技术制造，或者使用金属线，或者使用插杆，它们使金属蒸发而与插杆的顶端接触。
按照本发明第一实施例的喷燃器燃料管装置10包括一喷燃器衬垫60，它安装在燃料管喷燃器固定件16的顶部46和喷燃器58之间。喷燃器衬垫60具有缝槽62，它与在燃料管喷燃器固定件16里的、包括中心通道的流体通道50的出口对齐。这些缝槽62还与在喷燃器58里的、形成线性阵列的缝槽64对齐。燃料管喷燃器固定件16的顶部46具有凹口，以便容纳喷燃器衬垫60，并使衬垫60正确放置和对齐。
在第一实施例里的喷燃器燃料管装置10还包括喷燃器固定元件66，它们安装在燃料管喷燃器固定件16的顶部46上。固定元件66将喷燃器58和喷燃器衬垫60固定在喷燃器固定件的顶部。固定元件66较佳的是包括一对夹板，它们通过螺丝68和弹簧圈69可拆卸地固定在燃料管喷燃器固定件16的顶部46上。弹簧圈69位于夹板66和喷燃器固定件的顶部46之间。夹板66具有接纳螺丝68的螺丝孔71。弹簧圈69具有略微大于夹板66上的孔71和喷燃器固定件顶部46上的、在空间上延伸的孔的直径。
夹板66各具有一外侧边缘70和一内侧边缘72。各夹板66的内侧边缘72具有面向下的台肩74，如图2所示，它与喷燃器58的相对侧边啮合，从而将喷燃器夹在喷燃器衬垫60上。在台肩74的上面，内侧边缘72具有倾斜表面76。
为了将燃料管喷燃器固定件16固定在燃料管底座12上，装置10包括通孔78，它们完全延伸通过燃料管底座12，靠近侧壁24，并至少通过燃料管喷燃器固定件16的一部分。装置10还包括螺丝80，它们通过通孔78，从而将燃料管底座12固定在燃料管喷燃器固定件16上。
在完整组装后，喷燃器燃料管装置10通常具有矩形结构，并具有从前壁22至后壁23的厚度尺寸。参看图13，燃料管底座116在Z方向可以较长，这样，若干喷燃器和喷燃器固定件组件可并排安装在上面。在一个较佳实施例里，在喷燃器燃料管底座116的前壁118和后壁120上分别安装三根流体管道，总共有六根流体管道。孔32在前壁118和后壁120之间延伸，以便输送流体给在燃料管里的若干垂直通道30a-30f。
该实施例能够有效地输送流体给若干不同的喷燃器固定件，由此通过并排安装的喷燃器产生若干线性阵列的火焰。被引导进入燃料管底座116的流体被均匀分配经过燃料管底座116，这样，喷燃器产生基本上均匀的喷燃火焰。
图7—9显示了喷燃器燃料管装置的第二个实施例。如图8所示，该喷燃器燃料管装置82包括一底座元件84和许多以堆叠方式安装在底座84顶部的燃料管元件86a-86f。底座84较佳的是实心的，如图8所示。各燃料管元件86a-86f具有不同数量的流体通道88，流体通道88的数量越靠近堆垛顶部的各元件越多。例如，最下面的燃料管元件86a具有一个流体通道，以便一根流体输送管道通过孔90输送流体。流体通道互相之间是隔绝的，两个新的外侧流体通道相继被引导进入从底部到顶部堆叠的各连续的燃料管元件里。例如，燃料管元件86b具有三个流体通道，燃料管元件86c具有五个流体通道等等。这样，流体保留在各通道里，直至它们到达最上面的燃料管元件86f和喷燃器(未画出)。
燃料管元件86b-86f各具有两个孔90，从而每个元件86b-86f需要两根流体输送管道。各连续的燃料管元件86b-86f上的孔90依次沿相反方向延伸，以便容易固定流体输送管道。流体在各燃料管元件86b-86f的两个孔90之间被均匀分配。这与第一实施例是不同的，在第一实施例中，特定的流体通过一个流体进口孔进入喷燃器固定件，然后在喷燃器固定件的相反侧分开出来。
第二实施例的燃料管装置82还包括位于相邻的燃料管元件96a-86f之间的衬垫92(图8中未画出这些衬垫)。衬垫94(例如)可由弹性体材料、诸如氟橡胶制造。衬垫包括与燃料管元件86a-86f上的流体通道对齐的缝槽94。所有的衬垫92可形成有同样数量的缝槽94，如图7中的两个衬垫所示的；但只有与流体通道对齐的缝槽被使用(例如，对于位于元件86a和86b之间的衬垫来说，只有中心缝槽被利用)。与流体通道88相同，缝槽94也是矩形。
图9显示了在堆叠结构中的最上面的燃料管元件86f的俯视图。其中显示了流体通道88在形状上呈矩形，并具有在燃料管元件96f的前壁96和后壁98之间延伸的纵向轴线。流体通道形成一线性阵列，这样，安装在最上面的燃料管元件86f顶部的一喷燃器、例如图1中的喷燃器58将产生线性火焰。而且，如同第一实施例，流体通道相对一中心流体通道是对称的，并在流体通道的流体出口处聚合。此外，流体进口的横截面大于相关的流体出口的横截面。
燃料管元件86a-86f通过通过四条长杆(未画出)可拆卸地连接在一起，长杆沿垂直方向通过一组孔100，而孔100分别形成于燃料管元件96a-86f、底座元件84和衬垫92的四个角上。长杆的各端部可有螺纹，以便接纳一螺母，从而将长杆固定在最上面的燃料管元件86f和底座元件84上。在图9的俯视图上还显示了孔101，以便接纳定位销(未画出)。
与第一实施例一样，第二实施例可用于显微机械加工的喷燃器，产生线性火焰，从而在火焰水解工艺中使用。
图10—12显示了本发明的第三实施例。一喷燃器燃料管102提供一网状或蜂巢状结构，它能够用于显微机械加工的硅晶片喷燃器。喷燃器燃料管102包括一锥形部分104和一顶部分106。顶部分106具有第一端107和第二端108。喷燃器可安装在顶部分106的第二端108上。
锥形部分104具有第一端110和第二端112。第一端110具有比第二端112大的直径。顶部分106与锥形部分104在同一轴线上；顶部分106的第一端107与锥形部分104的第二端邻接。
锥形部分104和顶部分106形成有许多延伸通过它们的流体通道114。流体通道114将流体从锥形部分104的第一端110输送到顶部分106的第二端108。流体通道在锥形部分104中聚合，但仍保持互相隔绝，这种流体通道聚合继续延伸进入顶部分106，如图10所示。
如图11所示，流体通道可具有矩形横截面，形成缝槽，这类似于前面两个实施例中的通道形状。这里，顶部分106具有矩形横截面；然而，应该明白，顶部分106也可以具有其中的形状，以便适用于显微机械加工的喷燃器。例如，顶部分可以是圆柱形，如图12A所示，并用标号115表示。圆柱形的顶部分115具有流体通道116。
按照本发明的一个方面，可用充填材料充填或堵塞一些选定的流体通道，以便防止流体通过。对选定流体通道的堵塞可形成任何横截面的流体通道。例如，可堵塞选定的流体通道以形成类似于图11所示的矩形缝槽，各矩形缝槽包括若干未堵塞的流体通道，它们被堵塞的流体通道包围，如图12B所示。未堵塞的通道116组合后形成矩形横截面。
第三实施例也可只用锥形部分形成。该锥形部分具有承载显微机械加工的喷燃器的第一端和第二端，第一端具有比第二端小的表面积。锥形部分形成许多贯通的流体通道，以便将流体从第一端输送到第二端，流体通道的一些选定通道可被堵塞，以防止流体通过这些通道。
喷燃器燃料管102可通过缩减挤压和/或热拔工艺制造，较佳的是用玻璃材料、诸如PYREX，这样，硅喷燃器可通过阳极粘结直接粘结在第二端108上，避免利用夹具将喷燃器固定在燃料管上。此外，喷燃器燃料管102可由硅材料或陶瓷材料形成。硅和陶瓷燃料管可通过冷缩减挤压形成。
通常，为了制造图10—12所示的燃料管，利用混合有液体配合剂的特定材料挤压出具有平行沟槽(蜂巢)的预制件。在可粘性烧结的无定形粒子的情况下，粘性烧结的预制件可通过热拔工艺制造具有沟槽的锥形或漏斗。在一般情况下，微粒预制件(湿的半成品和塑料)可缩减挤压成一锥形。然后，微粒预制件的沟槽可用材料、诸如多晶蜡回填，它足以与微粒预制件的网的塑性和不可压缩性匹配，从而当它被挤压通过具有所需燃料管形状的模子时，以理想的自相似方式允许组装的结构(塑料组合材料)塑性变形。适当的微粒材料包括玻璃、陶瓷、金属和/或塑料。在回填的蜂巢预制件缩减挤压后，从沟槽里取走回填物，将微粒锥形件烧结。至于大量排列的沟槽，选定的沟槽可被永久性地充填或堵塞，从而在锥形件里产生需要的流动型态。这样，全部流体通道可采用任何需要的像素组合形状，这取决于那些通道被堵塞，那些通道不被堵塞。回填材料可(通过许多方法)取走，从而留下一个阵列的流体通道，或者它可以是永久性的，从而形成一排细丝，或者某两种的组合。
通过挤压制造第三实施例是在蜂巢结构上留下锥形的特别方便的方法，并可通过迫使蜂巢从一适当的支承壳体(即冲压挤压机的桶)部分进入或通过一锥形桶、模具、或所需的棱柱形的、圆锥形的或其它锥形的挤压模具来实现。挤压路径较佳的是具有一接近供原始蜂巢用的支承壳体的尺寸和形状的横截面。挤压路径较佳的是提供一光滑的过渡给具有不同横截面尺寸和/或形状的出口或容器，以便对应于最终的蜂巢产品的预定的沟槽尺寸和形状。
在模具进口和出口之间实现的任何尺寸缩减将表示在再成形的产品里的蜂房密度的相应增加和蜂房壁厚度的整体缩减，同时，在出口形状上的任何变化将改变在该产品里的最终的蜂房形状和/或蜂房壁厚度的分配。它们的实现不会损失沟槽的完整性，因为流动路径不会交叉。
对于本技术领域的技术人员来说，其它的优点和变化可容易地看到。因此，本发明从较宽的角度看不应局限于具体的细节、代表性的装置、及这里所示的和所述的。因此，在不超出本发明构思和范围的情况下还可以有许多改进。

Claims (56)

1.一种输送反应物至一化学气相淀积工艺的燃烧位置的喷燃器燃料管装置，包括：流体进口、流体出口、以及在流体进口和流体出口之间延伸的流体通道，所述流体通道从流体进口向流体出口互相聚合。
2.如权利要求1所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，流体通道在流体出口处具有比流体进口处小的横截面。
3.如权利要求1所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，流体通道互相隔绝，这样，一些选定的流体通道输送反应物母体材料，而另一些选定的流体通道输送燃烧材料。
4.如权利要求1所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，在流体出口处的流体通道具有缝槽形状。
5.如权利要求1所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，还包括至少一个压力诱导约束装置，它以狭长的流束提供流体，该至少一个压力诱导约束装置位于流体进口和流体出口之间。
6.如权利要求5所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，至少一个压力诱导约束装置包括一平板，它具有一组缝槽或线性排列的小孔，以便以一般的线性流束发射流体。
7.如权利要求1所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，喷燃器燃料管装置还包括：
一燃料管底座，它具有一顶部、一底部、一前壁、一后壁和两侧壁，
流体通道包括在侧壁之间延伸的水平通道、从燃料管底座里的一位置延伸至燃料管底座顶部的垂直通道，以及
流体进口，它包括流体进口孔，各流体进口孔位于燃料管底座的前壁或后壁上，分别与水平通道和垂直通道中的至少一条通道流体连通；
一平板安装在燃料管底座顶部上，该平板上形成有许多贯通的小孔。至少有一个小孔位于在燃料管底座的各垂直流体通道的出口上的一个位置上，以便流体从垂直通道通过该平板；以及
一安装在平板上的燃料管喷燃器固定件，
流体通道还包括燃料管喷燃器固定件流体通道，它们从燃料管喷燃器固定件的底部向燃料管喷燃器固定件的顶部延伸，并终止于流体出口，燃料管喷燃器固定件中的流体通道被布置成使燃料管喷燃器固定件里的相邻的流体通道之间的距离在燃料管喷燃器固定件的顶部比在燃料管喷燃器固定件的底部大，燃料管喷燃器固定件中流体通道围绕燃料管喷燃器固定件顶端的中心位置对称地布置。
8.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，垂直通道相对一平分燃料管底座的第一轴线是对称的。
9.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，垂直通道相对一平分燃料管底座的第一轴线是对称的。
10.如权利要求3所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，垂直流体通道包括一中心垂直通道和成对的垂直通道，由两个垂直通道形成的各对等距离位于第一轴线的两侧，各对垂直通道与一特定的水平流体通道相交，从而在燃料管底座里产生一通道阵列，以便相对第一轴线对称地分配流体。
11.如权利要求10所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，各对承载通道和特定的水平流体通道与另一对垂直通道和特定的水平流体通道是流体隔绝的。
12.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，各水平流体通道与一个流体进口孔连接。
13.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，燃料管喷燃器固定件里的流体通道是线性的。
14.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，燃料管底座的顶部包括凹槽，各凹槽位于一个垂直流体通道出口处。
15.如权利要求14所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，在燃料管底座里的垂直流体通道的出口和在燃料管底座顶部里的对应的凹槽与燃料管喷燃器固定件里的流体通道的线性进口对齐。
16.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，平板具有线性排列的小孔，而该线性排列的小孔与燃料管底座里的垂直流体通道和燃料管喷燃器固定件里的流体通道的线性进口对齐。
17.如权利要求16所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，平板上的小孔在尺寸上比垂直流体通道的出口小，这样，该平板可作为一压板使用，以便对称地分配通过燃料管底座的流体。
18.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，还包括安装在燃料管喷燃器固定件顶部的、以便固定一喷燃器的固定元件。
19.如权利要求18所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，固定元件包括一对夹板，它们可拆卸地固定在燃料管喷燃器固定件的两侧，以便将喷燃器固定在燃料管喷燃器固定件的流体通道上。
20.如权利要求19所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，该夹板各具有一外侧边缘和一内侧边缘，而内侧边缘具有一台肩，以便与安装在燃料管喷燃器固定件上的喷燃器啮合。
21.如权利要求20所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，各夹板的内侧边缘具有一倾斜表面。
22.如权利要求19所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，还包括安装在各夹板和燃料管喷燃器固定件之间的弹簧。
23.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，燃料管底座、平板和燃料管喷燃器固定件均是矩形。
24.如权利要求23所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，喷燃器燃料管装置包括许多喷燃器固定件、许多平板以及一个燃料管，该燃料管具有在前壁和后壁之间的厚度尺寸，该燃料管的厚度大于喷燃器固定件和平板的厚度尺寸，这样，许多喷燃器固定件/平板组件可安装在燃料管上。
25.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，流体进口孔位于燃料管的前壁上。
26.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，流体进口孔位于燃料管的后壁上。
27.如权利要求7所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，第一组流体进口孔位于燃料管的前壁上，而第二组流体进口孔位于燃料管的后壁上。
28.如权利要求1所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，还包括许多以堆垛方式安装的燃料管元件，流体通道延伸通过各燃料管元件并终止于连通出口，各燃料管元件通过流体通道互相流体连通，各燃料管元件具有分别比堆叠在下面的一个燃料管元件多的流体通道，最上面的燃料管元件具有最多的流体通道，从而使流体通道聚合在流体出口处。
29.如权利要求28所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，各燃料管元件具有至少一个流体进口孔。
30.如权利要求28所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，最下面的燃料管元件具有一个进口孔、而其余的燃料管元件具有两个流体进口孔。
31.如权利要求30所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，在其余的燃料管元件里，流体在两个流体进口孔之间被均匀分离。
32.如权利要求29所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，流体通道是线性的，并垂直地延伸通过燃料管元件。
33.如权利要求32所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，各燃料管元件的最外侧的流体通道与一相关的流体进口孔连通，而内侧的流体通道与最外侧的流体通道隔绝。
34.如权利要求33所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，相邻的燃料管元件的流体通道是垂直对齐的。
35.如权利要求33所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，内侧流体通道是垂直的矩形缝槽。
36.如权利要求29所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，流体通道相对一中心流体通道是对称的。
37.如权利要求1所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，还包括一锥形部分，它具有形成流体出口的第一端和形成流体进口的第二端，第一端具有比第二端小的表面积。
38.如权利要求37所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，对选定的一部分流体通道堵塞，以防止流体通过这些通道。
39.如权利要求1所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，还包括：
一锥形部分，它具有形成流体进口的第一端和第二端，第一端具有比第二端大的表面积；以及，
一顶部分。顶部分具有与锥形部分的第二端流体连通的第一端，以及形成连通出口的第二端，
其中，流体通道延伸通过锥形部分和顶部分，并将来自锥形部分的第一端的流体聚合在顶部分的第二端。
40.如权利要求39所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，顶部分与锥形部分同轴。
41.如权利要求39所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，喷燃器燃料管是通过挤压工艺形成的。
42.如权利要求39所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，喷燃器燃料管是通过热拔工艺形成的。
43.如权利要求39所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，选定的一部分流体通道被堵塞。
44.如权利要求43所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，选定的一部分流体通道用固体材料充填。
45.如权利要求44所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，所述固体材料至少是环氧树脂和硅树脂中的一种。
46.如权利要求39所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，喷燃器燃料管装置包括玻璃材料。
47.如权利要求39所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，喷燃器燃料管装置包括陶瓷材料。
48.如权利要求39所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，喷燃器燃料管装置包括硅石材料。
49.如权利要求39所述的喷燃器燃料管装置，其特征在于，顶部分是圆柱形。
50.一种制造喷燃器燃料管的方法，该喷燃器燃料管用于化学气相淀积工艺，该方法包括：将蜂巢基质的塑料化合物至少部分挤压通过一模具，该模具具有一锥形部分，这样燃料管的第一端具有比燃料管的第二端小的表面积。
51.如权利要求50所述的制造喷燃器燃料管的方法，其特征在于，在具有步骤前，在蜂巢基质里充填填充材料。
52.如权利要求50所述的制造喷燃器燃料管的方法，其特征在于，还包括：
在挤压步骤后，从蜂巢基质中除去填充材料；
烧结蜂巢基质；以及
用另一种填充材料堵塞蜂巢基质的选定的通道。
53.如权利要求52所述的制造喷燃器燃料管的方法，其特征在于，还包括在堵塞步骤后，将一喷燃器密封连接在燃料管的第一端上。
54.一种喷燃器燃料管组件，它用于化学气相淀积工艺，包括：
一燃料管，它具有许多贯通的流体通道和许多流体进口孔；
安装在燃料管上的许多喷燃器固定件，它具有与燃料管的流体通道流体连通的流体通道，喷燃器固定件各具有在其顶部的线性阵列缝槽，以便从中发射流体，喷燃器固定件的缝槽与相邻的喷燃器固定件的缝槽对齐；以及
许多流体约束装置位于燃料管和各喷燃器固定件组件。
55.如权利要求54所述的喷燃器燃料管组件，其特征在于，许多流体约束装置包括许多压板，它们具有贯通的小孔，这些小孔与燃料管流体通道和喷燃器固定件的流体通道对齐，以便流体从燃料管发射入喷燃器固定件。
56.一种喷燃器燃料管组件，它将反应物输送至化学气相淀积工艺的燃烧位置处，它包括：
一喷燃器燃料管装置，它具有流体进口、流体出口和许多在流体进口和流体出口之间延伸的流体通道，流体通道从流体进口向流体出口聚合；以及
一安装在喷燃器燃料管装置上的喷燃器，该喷燃器具有一线性阵列的缝槽和小孔中的至少一种，该线性阵列与流体出口处的流体通道流体连通。
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