DE102005032983B4

DE102005032983B4 - Düsenanordnung

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Publication number: DE102005032983B4
Application number: DE102005032983A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. Faubel; Ales Dr. Charvat; Jürgen Prof. Dr. Troe; Bernd Prof. Dr. Abel
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV; Georg August Universitaet Goettingen
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV; Georg August Universitaet Goettingen
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: WO2007006509A1; EP1902457A1; US20080308644A1; DE102005032983A1

Abstract

Düsenanordnung (1) zur Einspritzung eines Fluids in eine Vakuumkammer, mit
a) einem Düsenkörper (2) mit einem durchgehenden Düsenkanal (9) und einer ausgangsseitig ausgebildeten Düsenöffnung (10) zur Abgabe des Fluids sowie mit
b) einer koaxial zu dem Düsenkanal (9) verlaufenden Zuleitungskapillare (8) zur Zuführung des einzuspritzenden Fluids,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zuleitungskapillare (8) in Strömungsrichtung bis in den Düsenkanal (9) des Düsenkörpers (2) hinein geführt ist, wobei die Zuleitungskapillare (8) und der Düsenkörper (2) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass das Totvolumen zwischen der ausgangsseitigen Mündungsöffnung der Zuleitungskapillare (8) und der Düsenöffnung (10) kleiner als 2 μl ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenanordnung zur Einspritzung des Fluids in eine Vakuumkammer, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Aus DE 103 08 299 A1 ist eine derartige Düsenanordnung bekannt, die beispielsweise bei der sogenannten SLICED-Technologie eingesetzt werden kann, um einen Flüssigkeitsstrahl mit einem darin gelösten Analyten in eine Vakuumkammer einzuspritzen, wo der Analyt massenspektroskopisch untersucht wird, was beispielsweise aus SPANGENBERG, Tim; ABEL, Bernd: "Laser-angeregte Mikrofilamente für extreme Lichtquellen und Biomolekülanalytik", Photonik 6/2004, S2–5 bekannt ist. Bei der SLICED-Technologie bildet der Analyt in dem Flüssigkeitsstrahl kleine Scheibchen, zwischen denen sich reines Wasser befindet. Der Analyt ist hierbei also in dem Flüssigkeitsstrahl räumlich auf den Bereich der Scheibchen konzentriert, wodurch der Verbrauch an Analyt geringer ist als bei einem Flüssigkeitsstrahl, der in seinem gesamten Volumen Analyten enthält.
Problematisch bei der SLICED-Technologie ist jedoch die Tatsache, dass sich das aus dem Analyten bestehende Scheibchen mit der Zeit in dem Flüssigkeitsstrahl in Längsrichtung des Flüssigkeitsstrahls verbreitert, was zu einer Verdünnung des Analyten führt. Für die anschließende massenspektroskopische Untersuchung ist es jedoch wichtig, die aus dem Analyten bestehenden Scheibchen in dem Flüssigkeitsstrahl räumlich möglichst konzentriert zu halten, damit in möglichst kurzer Zeit möglichst viel Analyt für die Untersuchung. zur Verfügung steht. Die unerwünschte Verbreiterung der aus dem Analyten bestehenden Scheibchen nimmt jedoch mit dem Volumen zu, das innerhalb der Düsenanordnung bis zum Ausstoßen durchflossen wird.
Aus DE 198 22 674 A1 ist eine Düsenanordnung zur Einspritzung eines Fluids in eine Vakuumkammer bekannt, die beispielsweise in einem Massenspektrometer eingesetzt werden kann. Diese bekannte Düsenanordnung weist einen Düsenkörper auf, der beispielsweise aus Glas, Quarz oder Edelstahl bestehen kann und eine Zuleitungskapillare aufnimmt. Der Innendurchmesser des Düsenkörpers ist hierbei jedoch größer als der Außendurchmesser der Zuleitungskapillare, so dass sich zwischen dem Düsenkörper und der Zuleitungskapillare ein Ringspalt befindet, über den ein Stoßgas (z.B. Argon oder Luft) zugeführt werden kann, während über die Zuleitungskapillare ein Analytgasstrom zugeführt wird. Die Zuleitungskapillare wird hierbei also nicht von dem umgebenden Düsenkörper geführt.
Weitere Düsenanordnungen aus anderen Gebieten der Technik sind bekannt aus DE-PS 951 779, DE 699 17 476 T2 , DE 691 03 106 T2 und DE 94 02 809 U1 .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene bekannte Düsenanordnung entsprechend zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine neuartige Düsenanordnung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Die Erfindung beruht auf der technischen Erkenntnis, dass die eingangs beschriebene bekannte Düsenanordnung ein relativ großes Totvolumen aufweist, was die unerwünschte Verbreiterung der aus dem Analyten bestehenden Scheibchen fördert.

Die Erfindung umfasst deshalb die allgemeine technische Lehre, das Totvolumen bei der eingangs beschriebenen bekannten Düsenanordnung zu verringern.

Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Totvolumens meint vorzugsweise das gesamte Volumen, das von der einzuspritzenden Flüssigkeit innerhalb der Düsenanordnung durchflossen wird.

Die erfindungsgemäße Düsenanordnung weist einen Düsenkörper mit einem durchgehenden Düsenkanal und einer ausgangsseitig ausgebildeten Düsenöffnung zur Abgabe des Fluids auf und verfügt über eine koaxial zu dem Düsenkanal verlaufende Zuleittungskapillare zur Zuführung des einzuspritzenden Fluids. Die erfindungsgemäße Minimierung des Totvolumens in der Düsenanordnung wird dadurch erreicht, dass die Zuleitungskapillare in Strömungsrichtung bis in den Düsenkanal des Düsenkörpers hinein geführt ist. Das einzuspritzende Fluid passiert deshalb in der Düsenanordnung vorzugsweise nur einen einzigen Bauteilübergang von der Zuleitungskapillare zu dem Düsenkörper, was zu einem entsprechend geringeren Totvolumen als bei der eingangs beschriebenen bekannten Düsenanordnung führt. In der Praxis ist das Totvolumen der erfindungsgemäßen Düsenanordnung deshalb kleiner als 2 μl, 1 μl oder sogar kleiner als 0,6 μl. Dies ist wesentlich weniger als bei der eingangs beschriebenen bekannten Düsenanordnung gemäß der Patentanmeldung DE 103 08 299 A1 , bei der das Totvolumen im Bereich von 0,5–1 ml liegt.

Vorzugsweise verfügt die erfindungsgemäße Düsenanordnung über einen Dichtungskörper mit einem durchgehenden Kanal, der koaxial zu dem in dem Düsenkörper befindlichen Düsenkanal und zu der Zuleitungskapillare verläuft und durch den im montierten Zustand die Zuleitungskapillare hindurch geführt ist. Die Zuleitungskapillare ist hierbei also durch den Dichtungskörper hindurch geführt und ragt möglichst weit in den Düsenkanal des Düsenkörpers hinein, damit zwischen dem ausgangsseitigen Ende der Zuleitungskapillare und der Düsenöffnung möglichst wenig Totvolumen in dem Düsenkanal des Düsenkörpers verbleibt.

Hierbei weist der Dichtungskörper ausgangsseitig vorzugsweise eine koaxiale Aufnahmebohrung auf, die im montierten Zustand den Düsenkörper mindestens teilweise aufnimmt. Die Aufnahmebohrung ist hierbei in der ausgangsseitigen Stirnfläche des Dichtungskörpers angeordnet und vorzugsweise hohlzylindrisch, damit der vorzugsweise ebenfalls zylindrisch geformte Düsenkörper einfach axial in die Aufnahmebohrung des Dichtungskörpers eingeschoben werden kann.

Darüber hinaus verfügt die erfindungsgemäße Düsenanordnung vorzugsweise über ein Düsenrohr, das im montierten Zustand den Düsenkörper und/oder den Dichtungskörper mindestens teilweise aufnimmt, wobei das Düsenrohr ein Außengewinde aufweist, auf das eine ausgangsseitig angeordnete Schraubkappe mit einem Innengewinde aufgeschraubt werden kann. Die Verschraubung der Schraubkappe mit dem Düsenrohr ermöglicht hierbei eine axiale Verspannung des Dichtungskörpers in der aus dem Düsenrohr und der Schraubkappe gebildeten Verschraubung.

Hierbei weist der Dichtungskörper ausgangsseitig vorzugsweise eine Außenkontur auf, die sich in Strömungsrichtung verjüngt, während die Schraubkappe eingangsseitig eine Innenkontur aufweist, die sich in Strömungsrichtung verjüngt. Bei einem Aufschrauben der Schraubkappe auf das Düsenrohr wird die Schraubkappe axial in Richtung des Dichtungskörpers bewegt, bis die Innenkontur der Schraubkappe an der Außenkontur des Dichtungskörpers anliegt. Bei einem weiteren Aufschrauben der Schraubkappe wird der Dichtungskörper dann an seinem ausgangsseitigen Ende in radialer Richtung zusammengepresst, wodurch der in die Aufnahmebohrung des Dichtungskörpers eingesetzte Düsenkörper in axialer Richtung reibschlüssig fixiert wird.

Zur Erleichterung des Aufschraubens der Schraubkappe auf das Düsenrohr weist die Schraubkappe vorzugsweise einen Ansatz für ein Schraubwerkzeug auf. Bei dem Ansatz für das Schraubwerkzeug kann es sich beispielsweise um eine in der Schraubkappe angeordnete Radialbohrung handeln, in die ein Stift radial eingesetzt werden kann, um die Schraubkappe festzuschrauben. Anstelle der Radialbohrung kann die Schraubkappe jedoch auch eine Schlüsselfläche aufweisen, so dass die Schraubkappe mit einem herkömmlichen Schraubenschlüssel festgezogen werden kann.

An seinem entgegen der Strömungsrichtung gelegenen Ende weist das Düsenrohr vorzugsweise eine Innenkontur auf, die sich in Strömungsrichtung verengt und ein Innengewinde trägt. In dieses Innengewinde kann eine aus Kunststoff bestehende Quetschverschraubung mit einem Außengewinde und einem durchgehenden Kanal zur Durchführung der Zuleitungskapillare eingeschraubt werden. Beim Einschrauben der Quetschverschraubung in das Innengewinde des Düsenrohrs stößt die Quetschverschraubung an die Innenkontur an, die sich in Strömungsrichtung verengt, was bei einer Fortsetzung des Einschraubens dazu führt, dass die Zuleitungskapillare fixiert wird.

Das Düsenrohr besteht vorzugsweise aus einem eingangsseitigen Rohrelement mit einem Außengewinde und einem ausgangsseitigen Rohrelement mit einem Innengewinde, wobei die beiden Rohrelemente im montierten Zustand miteinander verschraubt sind.

Vorzugsweise weist der Dichtungskörper eingangsseitig eine Außenkontur auf, die sich entgegen der Strömungsrichtung verjüngt und/oder das eingangsseitige Rohrelement des Düsenrohrs weist ausgangsseitig eine Innenkontur auf, die sich in Strömungsrichtung erweitert. Dies hat zur Folge, dass der Dichtungskörper bei der Verschraubung der Schraubkappe mit dem Düsenrohr axial gegen das eingangsseitige Rohrelement des Düsenrohrs gepresst wird, was aufgrund der Gestaltung von Innen- bzw. Außenkontur zu einer Keil-Presswirkung führt.

Das Düsenrohr weist bei der erfindungsgemäßen Düsenanordnung vorzugsweise ebenfalls einen Ansatz für ein Schraubwerkzeug auf, wobei es sich vorzugsweise um eine Schlüsselfläche han delt, die sich außen an dem Düsenrohr befindet, was eine Montage mit einem herkömmlichen Schraubenschlüssel ermöglicht.

Im montierten Zustand ragt der Düsenkörper vorzugsweise durch eine in der Schraubkappe befindliche zentrische Bohrung in Strömungsrichtung axial über die Schraubkappe hinaus.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Düsenrohr und/oder die Schraubkappe vorzugsweise aus Edelstahl bestehen, während die Zuleitungskapillare, die Quetschverschraubung und/oder der Dichtungskörper vorzugsweise aus Kunststoff bestehen, wohingegen der Düsenkörper vorzugsweise aus Quarz, Saphir oder Glas besteht. Der aus Kunststoff bestehende Dichtungskörper verhindert hierbei vorzugsweise einen direkten Berührungskontakt zwischen dem aus Quarz, Saphir oder Glas bestehenden Düsenkörper und dem aus Edelstahl bestehenden Düsenrohr bzw. der Schraubkappe, da ein derartiger Materialübergang von Quarz, Saphir oder Glas zu Edelstahl sehr verschleißanfällig wäre.

Die Auswahl von Quarz, Saphir oder Glas als Material für den Düsenkörper führt vorteilhaft zu einer langen Lebensdauer. Ein weiterer Vorteil von Glas als Material für den Düsenkörper besteht in der guten Verarbeitungsfähigkeit, da sich Austrittsöffnungen mit einem Innendurchmesser von 1 μm bis 1 mm leicht realisieren lassen. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Materials des Düsenkörpers nicht auf die vorstehend erwähnten Materialien beschränkt, sondern lässt sich beispielsweise auch mit einem Düsenkörper aus Kunststoff realisieren, sofern der verwendete Kunststoff ausreichend erosionsbeständig und glatt ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Düsenkörper aus einem durchsichtigen Material besteht, wie beispielsweise Glas. Die Durchsichtigkeit des Düsenkörpers bietet hierbei den Vorteil, das Bläschen oder Verschmutzungen in dem Düsenkanal durch eine einfache Sichtkontrolle erkannt werden können, wodurch die Fehlersuche wesentlich vereinfacht wird.

Die Zuleitungskapillare weist bei der erfindungsgemäßen Düsenanordnung vorzugsweise einen Innendurchmesser zwischen 0,1 mm und 1,5 mm auf, wobei sich ein Innendurchmesser von 0,130 mm als vorteilhaft erwiesen hat.

Die Düsenöffnung weist dagegen vorzugsweise einen Innendurchmesser auf, der im Bereich von 1 μm bis 0,5 mm liegt, wobei beliebige Zwischenwerte innerhalb dieses Wertebereichs möglich sind.

Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Innendurchmesser der Düsenöffnung bzw. der Zuleitungskapillare nicht auf die vorstehend erwähnten Wertebereiche beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Werten realisierbar.

Ferner ist zu erwähnen, dass die erfindungsgemäße Düsenanordnung vorzugsweise eine Druckfestigkeit von mindestens 100 bar aufweist, um einen Fluidstrahl in eine Vakuumkammer einspritzen zu können.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn sich die Zuleitungskapillare an ihrem ausgangsseitigen Ende in Strömungsrichtung verjüngt. Dies ermöglicht es, die Zuleitungskapillare in Strömungsrichtung weiter in den Düsenkanal des Düsenkörpers hineinzuschieben, obwohl sich der Düsenkanal im Bereich der Düsenöffnung verjüngt. Dadurch wird das Totvolumen in dem Düsenkanal des Düsenkörpers zwischen der ausgangsseitigen Mündungsöffnung der Zuleitungskapillare und der Düsenöffnung verringert, da die Zuleitungskapillare aufgrund der Verjüngung weiter in den Düsenkanal hineingeschoben werden kann.

Schließlich umfasst die Erfindung auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung zur Einspritzung eines Fluids in eine Vakuumkammer. Die vorliegende Beschreibung umfasst deshalb auch das Untersuchungsverfahren bzw. die Untersuchungseinrichtung, die in der europäischen Patentanmeldung 04030063.4 beschrieben sind, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1a eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung entlang der Schnittlinie A-A in 1b,
1b eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Düsenanordnung aus 1a,
1c eine perspektivische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Düsenanordnung aus den 1a und 1b,
1d eine Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Düsenanordnung aus den 1a–1c im montierten Zustand sowie
2 eine Querschnittsansicht des Endes des Düsenkörpers der Düsenanordnung aus den 1a–1d.
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung 1, die es ermöglicht, einen sehr dünnen Flüssigkeitsstrahl als Target für physikalisch-chemische Untersuchungen in ein Hochvakuum einzuspritzen.
Die Düsenanordnung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Düsenkörper 2, einem Dichtungskörper 3, einem aus zwei Rohrelementen 4, 5 bestehenden Düsenrohr, einer Schraubkappe 6, einer Quetschverschraubung 7 und einer Zuleitungskapillare 8, deren Aufbau und Funktionsweise im Folgenden beschrieben wird.
Die Zuleitungskapillare 8 besteht aus Polyetheretherketon (PEEK) und hat in diesem Ausführungsbeispiel einen Innendurchmesser d_I = 0,130 mm und einen Aussendurchmesser d_A = 0,79 mm (1/32 Zoll). Durch die Zuleitungskapillare 8 wird das einzuspritzende Fluid zugeführt, in dem bei einem analytischen Einsatz der erfindungsgemäßen Düsenanordnung 1 die zu untersuchenden Substanzen gelöst sind.
Der Düsenkörper 2 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus Quarzglas, weil Quarzglas als Material für den Düsenkörper 2 eine gute Verarbeitungsfähigkeit aufweist. Darüber hinaus ist Quarzglas durchsichtig, so dass Bläschen oder Verschmutzungen durch eine einfache Sichtkontrolle erkannt werden können, wodurch die Fehlersuche wesentlich vereinfacht wird.
Der Düsenkörper 2 schließt einen durchgehenden Düsenkanal 9 ein, wie aus 2 ersichtlich ist, wobei der Düsenkanal 9 ausgangsseitig in eine Düsenöffnung 10 mündet, über die der Fluidstrahl abgegeben wird. Im Bereich der Düsenöffnung 10 weist der Düsenkörper eine konvexe Außenkontur 11 und eine konkave Innenkontur 12 mit einer parabolischen Form auf, was bei der Einspritzung eines Flüssigkeitsstrahls in ein Hochvakuum strömungstechnisch besonders günstig ist, wie bereits in der Patentanmeldung DE 103 08 299 A1 erläutert wurde. Hinsichtlich der Gestaltung der Innenkontur 11 und der Außenkontur 12 sowie der Düsenöffnung 10 wird deshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Patentanmeldung DE 103 08 299 A1 verwiesen, deren Inhalt der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Düsenanordnung 1 ist die Zuleitungskapillare 8 in Strömungsrichtung bis in den Düsenkanal 9 des Düsenkörpers 2 hinein geführt, so dass die einzuspritzende Flüssigkeit nur einen einzigen Bauteilübergang von der Zuleitungskapillare 8 zu dem Düsenkörper 2 passieren muss, wodurch das Totvolumen verringert wird.
Darüber hinaus wird die Zuleitungskapillare 8 in Strömungsrichtung möglichst weit in den Düsenkanal 9 des Düsenkörpers 2 bis möglichst nahe an die Düsenöffnung 10 hineingeführt, um das Totvolumen zwischen der ausgangsseitigen Mündungsöffnung der Zuleitungskapillare 8 und der Düsenöffnung 10 zu minimieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist dieses Totvolumen deshalb kleiner als 0,6 μl.
Die weitgehende Einführung der Zuleitungskapillare 8 in den Düsenkanal 9 des Düsenkörpers 2 wird dadurch ermöglicht, dass die Zuleitungskapillare 8 an ihrem ausgangsseitigem Ende eine Außenkontur aufweist, die sich in Strömungsrichtung verjüngt, so dass die Zuleitungskapillare 8 in Strömungsrichtung weiter in den sich ebenfalls verjüngenden Düsenkanal 9 des Düsenkörpers 2 hineingeschoben werden kann, wodurch das Totvolumen weiter verringert wird.
Im montierten Zustand ist der im Wesentlichen zylindrische Düsenkörper 2 in eine hohlzylindrische Aufnahmebohrung eingesetzt, die sich in der ausgangsseitigen Stirnfläche des Dichtungskörpers 3 befindet.
Der Dichtungskörper 3 ist wiederum in das Rohrelement 5 eingesetzt, das mit dem Rohrelement 4 verschraubt ist, wobei das Rohrelement 4 ausgangsseitig ein Außengewinde trägt, während das Rohrelement 3 eingangsseitig ein entsprechend angepasstes Innengewinde trägt.
Darüber hinaus weist das Rohrelement 5 ausgangsseitig ein Außengewinde auf, auf das ein entsprechend angepasstes Innengewinde der Schraubkappe 6 aufgeschraubt werden kann. Beim Aufschrauben der Schraubkappe 6 auf das Außengewinde des Rohrelements 5 erfolgt also eine axiale Verspannung zwischen dem Rohrelement 5 und der Schraubkappe 6. Diese axiale Verspannung führt zu einer radialen Anpresskraft der Schraubkappe 6 auf den Dichtungskörper 3, da der Dichtungskörper 3 ausgangsseitig eine Außenkontur aufweist, die sich in Strömungsrichtung verjüngt, während die Schraubkappe 6 eine Innenkontur aufweist, die sich in Strömungsrichtung verjüngt, so dass aufgrund des Zusammenwirkens von Außen- und Innenkontur des Dichtungskörpers 3 bzw. der Schraubkappe 6 ein Keil-Press-Effekt entsteht.
Die beiden Rohrelemente 4, 5 und die Schraubkappe 6 bestehen hierbei aus Edelstahl, wobei der aus Kunststoff bestehende Dichtungskörper 3 einen direkten Berührungskontakt zwischen der Schraubkappe 6 und dem aus Quarzglas bestehenden Düsenkörper 2 verhindert, da eine derartige Materialpaarung mechanisch sehr verschleißanfällig wäre.
Ferner weist die Schraubkappe 6 eine Radialbohrung 13 auf, in die ein Montagestift eingeführt werden kann, um die Schraubkappe 6 mit dem Rohrelement 5 zu verschrauben.
Zur Verschraubung des Rohrelements 5 mit dem Rohrelement 4 weist das Rohrelement 5 an seiner Außenseite eine Schlüsselfläche 14 auf, so dass die Verschraubung des Rohrelements 5 mit dem Rohrelement 4 mittels eines herkömmlichen Schraubenschlüssels erfolgen kann.
An seinem eingangsseitigen Ende weist das Rohrelement 4 eine Innenkontur auf, die sich in Strömungsrichtung verjüngt. Darüber hinaus weist das Rohrelement 4 dort ein Innengewinde auf, in das ein Außengewinde der Quetschverschraubung 7 eingeschraubt werden kann, so dass die Quetschverschraubung 7 beim Einschrauben gegen die sich in Strömungsrichtung verjüngende Innenkontur des Rohrelements 4 stößt, was zu einer radial ausgerichteten Presskraft führt.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

1: Düsenanordnung
2: Düsenkörper
3: Dichtungskörper
4: Rohrelement
5: Rohrelement
6: Schraubkappe
7: Quetschverschraubung
8: Zuleitungskapillare
9: Düsenkanal
10: Düsenöffnung
11: Außenkontur
12: Innenkontur
13: Radialbohrung
14: Schlüsselfläche

Claims

Düsenanordnung (1) zur Einspritzung eines Fluids in eine Vakuumkammer, mit a) einem Düsenkörper (2) mit einem durchgehenden Düsenkanal (9) und einer ausgangsseitig ausgebildeten Düsenöffnung (10) zur Abgabe des Fluids sowie mit b) einer koaxial zu dem Düsenkanal (9) verlaufenden Zuleitungskapillare (8) zur Zuführung des einzuspritzenden Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungskapillare (8) in Strömungsrichtung bis in den Düsenkanal (9) des Düsenkörpers (2) hinein geführt ist, wobei die Zuleitungskapillare (8) und der Düsenkörper (2) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass das Totvolumen zwischen der ausgangsseitigen Mündungsöffnung der Zuleitungskapillare (8) und der Düsenöffnung (10) kleiner als 2 μl ist.
Düsenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einzuspritzende Fluid in der Düsenanordnung (1) nur einen einzigen Bauteilübergang von der Zuleitungskapillare (8) zu dem Düsenkörper (2) passiert.
Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Dichtungskörper (3) mit einem durchgehenden Kanal, der koaxial zu dem in dem Düsenkörper (2) befindlichen Düsenkanal (9) und zu der Zuleitungskapillare (8) verläuft und durch den im montierten Zustand die Zuleitungskapillare (8) hindurch geführt ist.
Düsenanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (3) ausgangsseitig eine koaxiale Aufnahmebohrung aufweist, die im montierten Zustand den Düsenkörper (2) mindestens teilweise aufnimmt.
Düsenanordnung (1) nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch a) ein Düsenrohr (4, 5), das im montierten Zustand den Düsenkörper (2) und/oder den Dichtungskörper (3) mindestens teilweise aufnimmt, wobei das Düsenrohr (4, 5) ein Außengewinde aufweist, sowie b) eine Schraubkappe (6) mit einem Innengewinde zur Verschraubung mit dem Außengewinde des Düsenrohrs (4, 5).
Düsenanordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (3) ausgangsseitig eine Außenkontur aufweist, die sich in Strömungsrichtung verjüngt, während die Schraubkappe (6) eingangsseitig eine Innenkontur aufweist, die sich in Strömungsrichtung verjüngt.
Düsenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubkappe (6) einen Ansatz (13) für ein Schraubwerkzeug aufweist.
Düsenanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (13) für das Schraubwerkzeug eine in der Schraubkappe (6) angeordnete Radialbohrung ist.
Düsenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Düsenrohr (4, 5) eingangsseitig eine Innenkontur aufweist, die sich in Strömungsrichtung verengt und ein Innengewinde trägt, b) eine Quetschverschraubung (7) mit einem durchgehenden Kanal zur Durchführung der Zuleitungskapillare (8) und einem Außengewinde in das Innengewinde des Düsenrohrs (4, 5) eingeschraubt ist.
Düsenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenrohr (4, 5) aus einem eingangsseitigen Rohrelement (4) mit einem Außengewinde und einem ausgangsseitigen Rohrelement (5) mit einem Innengewinde besteht, wobei die beiden Rohrelemente (4, 5) im montierten Zustand miteinander verschraubt sind.
Düsenanordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Dichtungskörper (3) eingangsseitig eine Außenkontur aufweist, die sich entgegen der Strömungsrichtung verjüngt und/oder b) dass das eingangsseitige Rohrelement des Düsenrohrs (4, 5) ausgangsseitig eine Innenkontur aufweist, die sich in Strömungsrichtung erweitert.
Düsenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenrohr (4, 5) einen Ansatz (14) für ein Schraubwerkzeug aufweist.
Düsenanordnung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (14) für das Schraubwerkzeug eine Schlüsselfläche ist, die sich außen an dem Düsenrohr (4, 5) befindet.
Düsenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (2) im montierten Zustand durch eine in der Schraubkappe (6) befindliche zentrische Bohrung in Strömungsrichtung axial über die Schraubkappe (6) hinausragt.
Düsenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenrohr (4, 5) und/oder die Schraubkappe (6) aus Edelstahl bestehen.
Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungskapillare (8), die Quetschverschraubung (7) und/oder der Dichtungskörper (3) aus Kunststoff bestehen.
Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (2) aus einem wärmeleitfähigen Material besteht.
Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (2) aus Quarz, Saphir oder Glas besteht.
Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (2) aus einem durchsichtigen Material besteht.
Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungskapillare (8) einen Innendurchmesser zwischen 0,1 mm und 1,5 mm aufweist.
Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (10) einen Innendurchmesser im Bereich von 1 μm bis 0,5 mm aufweist.
Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Druckfestigkeit von mindestens 100 bar.
Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Totvolumen von weniger als 1 μl oder sogar weniger als 0,6 μl.
Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass sich der in dem Düsenkörper (2) befindliche Düsenkanal (9) im Bereich der Düsenöffnung (10) verjüngt und b) dass sich die Zuleitungskapillare (8) an ihrem ausgangsseitigen Ende verjüngt.
Verwendung einer Düsenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Einspritzung eines Fluids in eine Vakuumkammer.