DE102020212606A1 - Structure, heat exchanger comprising a structure, heat exchanger system comprising a heat exchanger, method for temperature control of a particle flow, use of a structure for temperature control of a particle flow, method for coating a substrate and method for separating a liquid sample - Google Patents

Structure, heat exchanger comprising a structure, heat exchanger system comprising a heat exchanger, method for temperature control of a particle flow, use of a structure for temperature control of a particle flow, method for coating a substrate and method for separating a liquid sample Download PDF

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Abstract

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Struktur (20), insbesondere für die Verwendung in Wärmetauschern (40), umfassend: ein Gitterelement (22) aus einer wärmeleitenden Substanz, wobei das Gitterelement (22) eine Vielzahl von Kapillaren (24) aufweist, und wobei das Gitterelement (22) über die Vielzahl von Kapillaren (24) im Wesentlichen in einer Durchströmungsrichtung (D) zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten (26, 28) des Gitterelements (22) von einem Partikelstrom (P) durchströmbar ist. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen einen Wärmetauscher umfassend eine Struktur, eine Wärmetauscheranlage umfassend einen Wärmetauscher, ein Verfahren zum Temperieren eines Partikelstroms, eine Verwendung einer Struktur zum Temperieren eines Partikelstroms, ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats und ein Verfahren zum Auftrennen einer flüssigen Probe.One aspect of the present invention relates to a structure (20), particularly for use in heat exchangers (40), comprising: a grid element (22) made of a thermally conductive substance, the grid element (22) having a plurality of capillaries (24), and wherein a particle flow (P) can flow through the grid element (22) via the plurality of capillaries (24) essentially in a flow direction (D) between two opposite sides (26, 28) of the grid element (22). Further aspects of the present invention relate to a heat exchanger comprising a structure, a heat exchanger system comprising a heat exchanger, a method for temperature control of a particle flow, use of a structure for temperature control of a particle flow, a method for coating a substrate and a method for separating a liquid sample.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur, einen Wärmetauscher umfassend eine Struktur, eine Wärmetauscheranlage umfassend einen Wärmetauscher, ein Verfahren zum Temperieren eines Partikelstroms, eine Verwendung einer Struktur zum Temperieren eines Partikelstroms, ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats und ein Verfahren zum Auftrennen einer flüssigen Probe.The present invention relates to a structure, a heat exchanger comprising a structure, a heat exchanger system comprising a heat exchanger, a method for temperature control of a particle flow, use of a structure for temperature control of a particle flow, a method for coating a substrate and a method for separating a liquid sample.

Der Austausch von Wärme oder Stoffmengen zwischen einem Fluid und einem Festkörper, insbesondere zur Verdampfung von Flüssigkeiten sowie Kondensierung von Gasen, in Komponenten von Gaschromatographen oder Beschichtungsanlagen, hat technische und ökonomische Bedeutung, da der Wärmeaustausch bzw. Stoffmengenaustausch, bzw. seine Geschwindigkeit, der die Prozessgeschwindigkeit, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bestimmende Schritt zum Beispiel in der Gaschromatographie oder in bestimmten Beschichtungstechniken ist bzw. sein kann.The exchange of heat or amounts of substance between a fluid and a solid, in particular for the evaporation of liquids and condensation of gases, in components of gas chromatographs or coating systems, has technical and economic importance, since the heat exchange or exchange of amounts of substances, or its speed, which Process speed, accuracy and reproducibility is or can be a determining step, for example in gas chromatography or in certain coating techniques.

In der Gaschromatographie auf der einen Seite ist es wünschenswert, eine Flüssigkeit (Probe) in einen Behälter, den sogenannten Liner, einzufüllen (meist durch Einspritzen), und die Flüssigkeit möglichst schnell sowie vollständig zu verdampfen. Typischerweise wird der Liner dabei von einem Trägergas durchspült, das an einem Ende eingeleitet wird und am anderen Ende in die sogenannte Säule geleitet wird. Das Trägergas spült die entstehenden Probendämpfe in die Säule. Dieser Vorgang wird Injektion genannt und findet im sogenannten Injektor statt, der aus mehreren Teilen besteht, zu denen auch der Liner selbst zählt. Die einzelnen chemischen Bestandteile der Probe treten nach Durchlaufen der Säule zeitlich getrennt aus dieser aus und können dadurch gezielt analysiert werden. Die Trennung nach der Durchlaufzeit kann dabei nicht schärfer ausfallen als die Dauer der Injektion. Darum muss die Flüssigkeit beim Eintritt in den Liner möglichst schnell verdampft werden. Des Weiteren muss die Probe möglichst vollständig verdampfen, um auch den Nachweis bzw. die Analyse von jenen Probenbestandteilen, die nur in geringen Mengen in der Probe enthalten sind, zu ermöglichen. Es existieren sogenannte Refokussierungsverfahren, bei denen eine lange Verdampfung durch eine Rekondensation in der Säule teilweise kompensiert wird. Die Prozessführung ist hier jedoch aufwändiger und ein Entfallen dieses Schrittes stellt einen technischen Nutzen dar.In gas chromatography, on the one hand, it is desirable to fill a liquid (sample) into a container, the so-called liner (usually by injecting it), and to evaporate the liquid as quickly and completely as possible. Typically, the liner is flushed with a carrier gas that is introduced at one end and fed into the so-called column at the other end. The carrier gas flushes the resulting sample vapors into the column. This process is called injection and takes place in the so-called injector, which consists of several parts, including the liner itself. After passing through the column, the individual chemical components of the sample exit the column at different times and can thus be specifically analyzed. The separation based on the throughput time cannot be any sharper than the duration of the injection. For this reason, the liquid must be evaporated as quickly as possible when it enters the liner. Furthermore, the sample must evaporate as completely as possible in order to enable the detection or analysis of those sample components that are only contained in small amounts in the sample. There are so-called refocusing methods in which a long evaporation is partially compensated by a recondensation in the column. However, the process management is more complex here and the omission of this step represents a technical benefit.

In der Beschichtungstechnik auf der anderen Seite werden Verfahren, wie zum Beispiel die Atomlagenabscheidung (engl. Atomic Layer Deposition, kurz ALD) eingesetzt, bei denen alternierend mindestens zwei verschiedene Gase bzw. Dämpfe von sog. Präkursoren in eine Beschichtungskammer eingeführt werden. Jedes der Gase reagiert dann mit der Oberfläche des zu beschichtenden Substrats (sog. Halbzyklus). In der ALD wird hier in jedem Halbzyklus nur eine atomare Monolage eines Zwischenproduktes abgeschieden, das erst im zweiten Halbzyklus vom zweiten Präkursor bzw. Gas bzw. Dampf in das endgültige Filmmaterial umgewandelt wird. Daher sind hier oft zur Erreichung der gewünschten Filmdicke viele Zyklen notwendig. Je nach Anwendung können bereits 10 Zyklen ausreichend sein, aber es können auch bis zu 10000 Zyklen und mehr sein. Es ist sehr wichtig, dass die Dämpfe nicht gleichzeitig im selben Bereich der Anlage vorhanden sind, weshalb typischerweise die Beschichtungskammer nach jedem Halbzyklus evakuiert wird, um nicht reagierte Reste der Gase zu entfernen, und die Vorratsbehälter für die Präkursoren mittels Ventilen vom Rest der Anlage für die Dauer eines Halbzyklus abtrennbar sind. Die Zeit pro Zyklus liegt je nach Maschine bei etwa 1 bis 100 Sekunden, wobei die Hauptzeit für das Abpumpen verwendet wird. Nun sind gängige Ventile nur bis maximal 200 °C verwendbar, woraus sich der folgende Nachteil ergibt: Es gibt einige Chemikalien, die nach chemischen Gesichtspunkten für die Verwendung als Präkursoren wünschenswert wären, aber erst bei Temperaturen oberhalb von 200 °C in hinreichendem Maße verdampfen, um sie aus einem Vorratsbehälter in die Beschichtungsanlage transportieren zu können, z. B. durch Verwendung eines Trägergases als Spülgas. Ihre Verwendung kommt daher nicht in Frage, denn bei derart hohen Temperaturen erzeugte Dämpfe würden beim Einleiten in die Beschichtungskammer in den auf maximal 200 °C heizbaren Ventilen bzw. deren Zuleitungen auf einer entsprechenden Temperatur rekondensieren. Damit kann eine saubere Trennung der beiden Präkursorgase voneinander sowie eine Zufuhr der Chemikalien in hinreichender Menge und auf reproduzierbare Art und Weise nicht mehr gewährleistet werden und der Verschleiß des Ventils ist inakzeptabel hoch. Ferner ist die Prozessführung mit getrennten Gasen nicht mehr durchführbar.In coating technology, on the other hand, methods such as atomic layer deposition (ALD) are used, in which at least two different gases or vapors from so-called precursors are introduced into a coating chamber in alternation. Each of the gases then reacts with the surface of the substrate to be coated (so-called half cycle). In the ALD, only one atomic monolayer of an intermediate product is deposited in each half-cycle, which is only converted into the final film material in the second half-cycle by the second precursor or gas or vapor. Therefore, many cycles are often necessary to achieve the desired film thickness. Depending on the application, 10 cycles can be sufficient, but it can also be up to 10,000 cycles and more. It is very important that the vapors do not co-exist in the same area of the plant, so typically the coating chamber is evacuated after each half-cycle to remove unreacted residue of the gases, and the storage tanks for the precursors are valved off from the rest of the plant for the duration of a half cycle are separable. Depending on the machine, the time per cycle is around 1 to 100 seconds, with the main time being used for pumping out. Current valves can only be used up to a maximum of 200 °C, which results in the following disadvantage: There are some chemicals which, from a chemical point of view, would be desirable for use as precursors, but only evaporate to a sufficient extent at temperatures above 200 °C. in order to be able to transport them from a storage container into the coating system, e.g. B. by using a carrier gas as a purge gas. Their use is therefore out of the question, because vapors generated at such high temperatures would recondense at a corresponding temperature when introduced into the coating chamber in the valves that can be heated to a maximum of 200° C. or their supply lines. As a result, clean separation of the two precursor gases from one another and supply of the chemicals in sufficient quantities and in a reproducible manner can no longer be guaranteed, and the wear on the valve is unacceptably high. Furthermore, the process can no longer be carried out with separate gases.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile im Stand der Technik zu beheben und ein effizientes Temperieren, insbesondere eine schnellen und gleichmäßigen Wärmeübertragung, zu gewährleisten.It is the object of the present invention to eliminate the disadvantages of the prior art described above and to ensure efficient temperature control, in particular rapid and uniform heat transfer.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den entsprechenden abhängigen Patentansprüchen.This object is solved by the independent patent claims. Preferred embodiments emerge from the corresponding dependent patent claims.

Ein erfindungsgemäßer Aspekt betrifft eine Struktur, insbesondere für die Verwendung in Wärmetauschern, umfassend: ein Gitterelement aus einer wärmeleitenden Substanz, wobei das Gitterelement eine Vielzahl von Kapillaren aufweist, und wobei das Gitterelement über die Vielzahl von Kapillaren im Wesentlichen in einer Durchströmungsrichtung zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten des Gitterelements von einem Partikelstrom durchströmbar ist.One aspect of the invention relates to a structure, particularly for use in heat exchangers, comprising: a grid element made of a thermally conductive substance, the grid element having a plurality of capillaries, and wherein a particle stream can flow through the grid element via the plurality of capillaries essentially in a flow direction between two opposite sides of the grid element.

Vorteilhafterweise kann diese Struktur kompakt und mit überschaubaren Kosten gefertigt werden. Ferner hat diese Struktur den Vorteil, dass sie über eine besonders große Oberfläche bzw. Kontaktfläche, um zum Beispiel Wärme mit einem Fluid auszutauschen, verfügt und im Gegensatz zu im Stand der Technik eingesetzten porösen Membranen wie Wolle oder Schüttungen von Nanopartikeln, bei denen es zu stationären Hitze- oder Kältebereichen in den Membranen kommt, einen gleichmäßigen Wärmeaustausch gewährleisten kann. Die Struktur dagegen weist gleichmäßige Durchströmungseigenschaften auf, sodass die Bildung von stationären Hitze- oder Kältebereichen vermieden werden können. Weiter vorteilhafterweise weist die Struktur eine sehr geringe thermische Masse und eine hohe thermische Leitfähigkeit auf, wodurch die Struktur sehr schnell auf Temperaturänderungen anspricht und reagieren kann. Wegen der besonders großen Kontaktfläche der Struktur können sich auch besonders viele Partikel an der Struktur ablagern.Advantageously, this structure can be made compact and at reasonable cost. Furthermore, this structure has the advantage that it has a particularly large surface or contact area, for example, to exchange heat with a fluid, and in contrast to porous membranes used in the prior art, such as wool or beds of nanoparticles, where it is too stationary heat or cold areas in the membranes, can ensure an even heat exchange. The structure, on the other hand, has uniform flow properties so that the formation of stationary hot or cold areas can be avoided. Further advantageously, the structure has a very low thermal mass and a high thermal conductivity, as a result of which the structure responds and can react very quickly to temperature changes. Due to the particularly large contact surface of the structure, a particularly large number of particles can also be deposited on the structure.

Unter „Durchströmungsrichtung“ wird im Rahmen dieser Beschreibung die Richtung verstanden, in der der Partikelstrom auf eine der Seiten der Struktur trifft, in die Struktur, insbesondere das Gitterelement, eindringt und die Struktur auf der gegenüberliegenden Seite verlässt. Mit anderen Worten kann die Durchströmungsrichtung parallel zu einer Flächennormalen sein, die senkrecht auf einer der zwei gegenüberliegenden Seiten steht. Demnach kann die Durchströmungsrichtung, bezogen auf die Struktur, von links nach rechts oder umgekehrt, von oben nach unten oder umgekehrt oder von hinten nach vorne oder umgekehrt verlaufen. Ferner kann die Durchströmungsrichtung mit einer der drei Raumrichtungen x, y oder z eines Koordinatensystems, dessen Ursprung sich zum Beispiel mit dem Massenschwerpunkt der Struktur befindet, zusammenfallen. Die Durchströmungsrichtung kann mit einem Vektor in einem dreidimensionalen, kartesischen Koordinatensystem beschrieben werden. Der Einfachheit halber wird im Folgenden angenommen, dass die Durchströmungsrichtung in positiver x-Richtung eines dreidimensionalen, kartesischen Koordinatensystems verläuft.In the context of this description, “flow direction” means the direction in which the particle stream hits one of the sides of the structure, penetrates the structure, in particular the grid element, and leaves the structure on the opposite side. In other words, the flow direction can be parallel to a surface normal that is perpendicular to one of the two opposite sides. Accordingly, the flow direction, based on the structure, can run from left to right or vice versa, from top to bottom or vice versa, or from back to front or vice versa. Furthermore, the direction of flow can coincide with one of the three spatial directions x, y or z of a coordinate system whose origin is located, for example, with the center of mass of the structure. The flow direction can be described with a vector in a three-dimensional Cartesian coordinate system. For the sake of simplicity, it is assumed below that the direction of flow runs in the positive x-direction of a three-dimensional, Cartesian coordinate system.

Unter dem Ausdruck „im Wesentlichen in Durchströmungsrichtung“ ist im Rahmen dieser Beschreibung zu verstehen, dass der in die Struktur, insbesondere das Gitterlement, eindringende Partikelstrom die Struktur auf der gegenüberliegenden Seite unter dem gleichen Winkel verlässt, im Inneren der Struktur kann der Partikelstrom jedoch, je nach Geometrie der Kapillaren, in einer von der Durchströmungsrichtung verschiedenen Richtung strömen.In the context of this description, the term "essentially in the direction of flow" means that the particle flow penetrating the structure, in particular the grid element, leaves the structure on the opposite side at the same angle, but inside the structure the particle flow can depending on the geometry of the capillaries, flow in a direction different from the direction of flow.

Der Partikelstrom kann zum Beispiel Partikel eines Gases, einer Flüssigkeit oder Feststoffpartikel oder eine Mischung dieser Partikel umfassen. Der Partikelstrom kann aber auch ein Strom aus Gas-, Flüssigkeits-, Feststoffpartikeln oder eine Mischung aus diesen Partikeln sein.The particle flow can, for example, comprise particles of a gas, a liquid or solid particles or a mixture of these particles. However, the particle flow can also be a flow of gas, liquid, solid particles or a mixture of these particles.

Die zwei gegenüberliegenden Seiten des Gitterelements können jeweils eine der Außenflächen des Gitterelements sein. Die zwei gegenüberliegenden Seiten können Teil der äußeren Oberfläche des Gitterelements sein. Jede der zwei gegenüberliegenden Seiten kann die Grenzfläche zwischen dem Inneren bzw. Innenraum des Gitterelements und dem das Gitterelement umgebenden Außenraum des Gitterelements sein. Der Außenraum kann evakuiert sein oder mit einem Medium wie Luft gefüllt sein, sodass das Gitterelement von diesem Medium umgeben sein kann. Die zwei gegenüberliegenden Seiten können des Weiteren zueinander planparallele Flächen sein. The two opposite sides of the lattice element can each be one of the outer surfaces of the lattice element. The two opposite sides can be part of the outer surface of the grid element. Each of the two opposite sides can be the interface between the interior or inner space of the lattice element and the outer space of the lattice element surrounding the lattice element. The outer space can be evacuated or filled with a medium such as air, so that the grid element can be surrounded by this medium. Furthermore, the two opposite sides can be surfaces that are plane-parallel to one another.

Vorzugsweise umfasst die Struktur ausschließlich das Gitterelement. Das Gitterelement kann die Struktur sein.Preferably, the structure comprises only the lattice element. The lattice element can be the structure.

Vorzugsweise umfasst die Vielzahl von Kapillaren eine erste Teilmenge von Kapillaren, die sich geradlinig in der Durchströmungsrichtung zwischen den zwei gegenüberliegenden Seiten des Gitterelements erstrecken. Die Kapillaren der ersten Teilmenge können sich, in Längenrichtung der Kapillaren, von einer der zwei gegenüberliegenden Seiten zu der anderen entlang der Durchströmungsrichtung erstrecken. Die Kapillaren der ersten Teilmenge können die zwei gegenüberliegenden Seiten des Gitterelements hydrodynamisch verbinden. Die Kapillaren der ersten Teilmenge können zueinander parallel sein. Die Vielzahl von Kapillaren kann zwei, drei, vier, fünf oder mehr Kapillaren umfassen. Bevorzugt umfasst die Vielzahl von Kapillaren 250000 bis 625 Millionen Kapillaren.The plurality of capillaries preferably comprises a first subset of capillaries which extend in a straight line in the direction of flow between the two opposite sides of the grid element. The capillaries of the first subset can extend, in the length direction of the capillaries, from one of the two opposite sides to the other along the direction of flow. The capillaries of the first subset can hydrodynamically connect the two opposite sides of the grid element. The capillaries of the first subset can be parallel to one another. The plurality of capillaries can include two, three, four, five or more capillaries. Preferably, the plurality of capillaries includes 250,000 to 625 million capillaries.

Vorzugsweise weist die Struktur eine Dichte an Kapillaren größer gleich 1 Kapillare pro 400 µm2 und kleiner als 1 Kapillare pro 100 µm2, eine Dichte an Kapillaren größer gleich 1 Kapillare pro 100 µm2 und kleiner als 1 Kapillare pro 50 µm2, eine Dichte an Kapillaren größer gleich 1 Kapillare pro 50 µm2 und kleiner als 1 Kapillare pro 10 µm2, eine Dichte an Kapillaren größer gleich 1 Kapillare pro 10 µm2 und kleiner als 1 Kapillare pro 1 µm2, oder eine Dichte an Kapillaren größer gleich 1 Kapillare pro 1 µm2 und kleiner als 1 Kapillare pro 0,16 µm2 auf. Weiter bevorzugt weist die Struktur eine Dichte an Kapillaren von genau 1 Kapillare pro 400 µm2 oder eine Dichte an Kapillaren von genau 1 Kapillare pro 0,16 µm2 auf. Vorzugsweise hat die Struktur eine Querschnittsfläche größer gleich 0,1 cm2 und kleiner als 0,5 cm2, eine Querschnittsfläche größer gleich 0,5 cm2 und kleiner als 1 cm2, oder eine Querschnittsfläche größer gleich 1 cm2 und kleiner als 5 cm2. Weiter bevorzugt weist die Struktur eine Querschnittsfläche von genau 1 cm2 auf.Preferably, the structure has a capillary density greater than or equal to 1 capillary per 400 μm 2 and less than 1 capillary per 100 μm 2 , a density of capillaries greater than or equal to 1 capillary per 100 μm 2 and less than 1 capillary per 50 μm 2 , a density of capillaries equal to or greater than 1 capillary per 50 µm 2 and less than 1 capillary per 10 µm 2 , a density of capillaries equal to or greater than 1 capillary per 10 µm 2 and less than 1 capillary per 1 µm 2 , or a density of capillaries equal to or greater than 1 capillary per 1 µm 2 and less than 1 capillary per 0.16 µm 2 . More preferably, the structure has a capillary density of exactly 1 capillary per 400 μm 2 or a capillary density of exactly 1 capillary per 0.16 μm 2 . Preferably, the structure has a cross-sectional area greater than or equal to 0.1 cm 2 and less than 0.5 cm 2 , a cross-sectional area greater than or equal to 0.5 cm 2 and less than 1 cm 2 , or a cross-sectional area greater than or equal to 1 cm 2 and less than 5 cm2 . More preferably, the structure has a cross-sectional area of exactly 1 cm 2 .

Ferner kann die Vielzahl von Kapillaren eine zweite Teilmenge von Kapillaren umfassen, die sich quer zu der Durchströmungsrichtung und/oder zu den in Durchströmungsrichtung verlaufenden Kapillaren der ersten Teilmenge erstrecken bzw. verlaufen. Die Vielzahl von Kapillaren kann demnach ein Netz aus zueinander senkrecht verlaufenden Kapillaren umfassen.Furthermore, the multiplicity of capillaries can comprise a second subset of capillaries which extend or run transversely to the flow direction and/or to the capillaries of the first subset running in the flow direction. The multiplicity of capillaries can accordingly comprise a network of capillaries running perpendicular to one another.

Vorteilhafterweise kann durch diese Ausführungsform die Kontaktfläche zwischen Struktur und Partikelstrom bei einer kleinen thermischen Masse bzw. Wärmekapazität der Struktur und einer kleinen räumlichen Ausdehnung bzw. Baugröße der Struktur vergrößert werden, wodurch effizienter Wärme und/oder Stoffmenge zwischen der Struktur und dem Partikelstrom ausgetauscht werden kann.Advantageously, this embodiment allows the contact surface between the structure and the particle flow to be enlarged with a small thermal mass or heat capacity of the structure and a small spatial extent or size of the structure, as a result of which heat and/or the amount of substance can be exchanged more efficiently between the structure and the particle flow .

Vorzugsweise weist das Gitterelement eine regelmäßige, insbesondere periodische, geometrische Gitterstruktur auf. Weiter vorzugsweise ist das Gitterelement monolithisch und monokristallin. Im Unterschied zu physikalischen Festkörpern wie zum Beispiel Metallen oder Diamant ist mit „geometrischer Gitterstruktur“ nicht die atomare oder molekulare Kristallgitterstruktur gemeint, sondern die makroskopische Ausgestaltung des Gitterelements. Natürlich kann die wärmeleitende Substanz, aus der das Gitterelement ist, auf mikroskopischer Ebene eine bestimmte Kristallgitterstruktur wie eine der bekannten Bravais-Gitterstrukturen aufweisen.The grid element preferably has a regular, in particular periodic, geometric grid structure. More preferably, the grating element is monolithic and monocrystalline. In contrast to physical solids such as metals or diamonds, "geometric lattice structure" does not mean the atomic or molecular crystal lattice structure, but the macroscopic design of the lattice element. Of course, the thermally conductive substance of which the lattice element is made may have a specific crystal lattice structure at the microscopic level, such as one of the well-known Bravais lattice structures.

Vorteilhafterweise werden durch diese Ausführungsform der im Stand der Technik eingesetzten Strukturen wie Wolle und Schüttungen von Nanopartikeln vermieden, bei denen Hohlräume im Inneren vorhanden sind oder sich Hohlräume ausbilden können, wodurch ein gleichmäßiger Austausch von Wärme und/oder Stoffmenge zwischen diesen Strukturen und einem Partikelstrom, im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Struktur, beeinträchtigt wird.This embodiment advantageously avoids the structures used in the prior art, such as wool and beds of nanoparticles, in which cavities are present on the inside or cavities can form, as a result of which a uniform exchange of heat and/or amount of substance between these structures and a particle stream, in contrast to the structure according to the invention.

Vorzugsweise ist das Gitterelement ein photonischer Kristall. Unter dem Begriff „photonischer Kristall“ ist im Rahmen dieser Beschreibung ein Objekt zu verstehen, das durch ein dreidimensionales Grundelement und seine raumfüllende, periodische Wiederholung beschrieben werden kann, wobei die Periodizität typischerweise im Bereich von 100 nm bis 100 µm liegt. Dies soll aber keinen Ausschluss von Objekten mit größeren oder kleineren Periodizitäten darstellen. Photonische Kristalle sind ferner insbesondere Kristalle, die einen periodisch verlaufenden Brechungsindex aufweisen, wodurch die Propagation von Photonen beeinflusst werden kann. Photonische Kristalle können insbesondere aus strukturierten Halbleitern, Gläsern oder Polymeren sein und können meist durch die aus der Mikroelektronik bekannten Verfahren hergestellt. Sie zwingen das Licht mittels ihrer spezifischen Gitterstruktur dazu, sich in der für die Bauteilfunktion notwendigen Art und Weise im Medium auszubreiten. Dadurch wird es nicht nur möglich, Licht auf Abmessungen, welche in der Größenordnung der Wellenlänge liegen, zu führen, sondern auch zu filtern und wellenlängenselektiv zu reflektieren. Photonische Kristalle können zum Beispiel gemäß den in den Publikationen Vlad et al., „Direct transcription of two-dimensional colloidal crystalarrays into three-dimesional photonic crystals“, 2013, DOI: 10.1002/adfm.201201138 und Chang et al., 2018, J. Micromech. Microeng. 28 105012, „DREM2: a facile fabrication strategy for freestanding three dimensional silicon micro- and nanostructures by a modified Bosch etch process“ beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Der Inhalt dieser Publikationen wird hiermit in diese Beschreibung aufgenommen.Preferably, the grating element is a photonic crystal. In the context of this description, the term “photonic crystal” means an object that can be described by a three-dimensional basic element and its space-filling, periodic repetition, with the periodicity typically being in the range from 100 nm to 100 μm. However, this should not represent the exclusion of objects with larger or smaller periodicities. Photonic crystals are also, in particular, crystals that have a refractive index that varies periodically, as a result of which the propagation of photons can be influenced. Photonic crystals can in particular be made from structured semiconductors, glasses or polymers and can usually be produced using the methods known from microelectronics. With their specific lattice structure, they force the light to propagate in the medium in the way necessary for the component function. This not only makes it possible to direct light to dimensions that are in the order of magnitude of the wavelength, but also to filter and reflect it wavelength-selectively. For example, photonic crystals can be formed according to the methods described in the publications Vlad et al., "Direct transcription of two-dimensional colloidal crystal arrays into three-dimensional photonic crystals", 2013, DOI: 10.1002/adfm.201201138 and Chang et al., 2018, J .Micromech. Microeng. 28 105012, "DREM2: a facile fabrication strategy for freestanding three dimensional silicon micro- and nanostructures by a modified Bosch etch process". The content of these publications is hereby incorporated into this description.

In dieser Ausführungsform der Struktur dürfen die Kapillaren jedoch nicht mit Glas oder Silizium oder einem anderen für photonische Kristalle gängigen Material gefüllt sein, da die Kapillaren erfindungsgemäß von Materie durchströmbar sein müssen. Daher müssen die Kapillaren offen sein.In this embodiment of the structure, however, the capillaries must not be filled with glass or silicon or another material that is common for photonic crystals, since, according to the invention, material must be able to flow through the capillaries. Therefore the capillaries must be open.

Vorteilhafterweise weist das Gitterelement in dieser Ausführungsform der Struktur keine ungewollten Hohlräume bzw. Kavitäten oder Toträume bzw. Taschen im Inneren des Gitterelements auf, sodass ein homogener Wärme- und/oder Stoffaustausch möglich ist. Mit anderen Worten kann ein Partikelstrom das Gitterelement über die Kapillaren durchströmen, ohne dass sich innerhalb des Gitterelements lokale Staus des Partikelstroms bilden können. Insbesondere wird vorteilhafterweise ein Partikelstau in Kavitäten vermieden.In this embodiment of the structure, the lattice element advantageously has no unwanted hollow spaces or cavities or dead spaces or pockets inside the lattice element, so that a homogeneous heat and/or mass exchange is possible. In other words, a particle flow can flow through the grid element via the capillaries without local congestion of the particle flow being able to form within the grid element. In particular, particle accumulation in cavities is advantageously avoided.

Vorzugsweise weist die Substanz einen hohen Schmelzpunkt auf. Die Substanz kann zum Beispiel Silizium, Nickel, Wolfram, Graphit, Stahl, Gold, Iridium, Ruthenium, Palladium, Platin, Silber, Aluminium, Zirconium, Titan, Eisen, Vanadium, Mangan, Molybdän, Zink, Kobalt, und/oder Kupfer sowie Legierungen der genannten Elemente und/oder deren Oxide umfassen. In manchen Ausführungsformen kann es hinreichend sein, dass lediglich die Oberfläche der Struktur aus diesen Materialien besteht.The substance preferably has a high melting point. For example, the substance may be silicon, nickel, tungsten, graphite, steel, gold, iridium, ruthenium, palladium, platinum, silver, aluminum, zirconium, titanium, iron, vanadium, manganese, molybdenum, zinc, cobalt, and/or copper as well Alloys of the elements mentioned and/or their oxides. In some embodiments it may be sufficient that only the surface of the structure consists of these materials.

Vorteilhafterweise ist die Struktur so widerstandsfähig gegenüber hohen Temperaturen und schnellen Temperaturänderungen. Die Struktur spricht aber auf Temperaturänderungen bzw. Wärmeeintrag schnell mit einer Temperaturänderung an. Advantageously, the structure is so resistant to high temperatures and rapid temperature changes. However, the structure quickly responds to temperature changes or heat input with a temperature change.

Vorzugsweise ist die Substanz elektrisch leitfähig. Die Substanz kann zum Beispiel Silizium und/oder Kupfer umfassen oder daraus bestehen. Das Gitterelement kann aber auch aus einem anderen geeigneten Metall und/oder Halbleiter geformt sein.The substance is preferably electrically conductive. The substance can, for example, comprise or consist of silicon and/or copper. However, the grid element can also be formed from another suitable metal and/or semiconductor.

Vorteilhafterweise kann durch diese Ausführungsform die Struktur zum aktiven Temperieren eingesetzt werden, indem durch Anlegen einer elektrischen Spannung ein elektrischer Strom durch das Gitterelement fließt, dessen elektrische Energie teilweise in Wärme umgewandelt wird.Advantageously, this embodiment allows the structure to be used for active temperature control, in that an electrical current flows through the grid element when an electrical voltage is applied, the electrical energy of which is partially converted into heat.

Vorzugsweise weist die Substanz eine hohe thermische Leitfähigkeit auf. Hierdurch kann Wärme, die in die Struktur an ihren Begrenzungsflächen auf einfache Art und Weise eingebracht werden kann, effektiv in ihrem Inneren verteilt werden.The substance preferably has a high thermal conductivity. As a result, heat, which can easily be introduced into the structure at its boundary surfaces, can be effectively distributed in its interior.

Vorzugsweise weisen die Kapillaren der Vielzahl von Kapillaren Querschnitte im Quadratmillimeterbereich und/oder Quadratnanometerbereich auf. Vorzugsweise weisen die Kapillaren der Vielzahl von Kapillaren jeweils Querschnitte 1 µm × 1 µm bis 10 µm × 10 µm auf, besonders bevorzugt von 10 µm ×10 µm auf. Bei geradlinigen bzw. gerade in der Durchströmungsrichtung verlaufenden Kapillaren ist die Länge der Kapillaren der Vielzahl von Kapillaren bevorzugt identisch mit der Ausdehnung des Gitterelements in der Richtung, in der die Kapillaren verlaufen. Das Gitterelement kann eine Dicke von 2 µm bis 0,5 mm aufweisen. Bevorzugt weist das Gitterelement eine Dicke von 2 µm bis 10 µm, eine Dicke von 10 µm bis 50 µm, eine Dicke von 50 µm bis 0,1 mm, oder eine Dicke von 0,1 mm bis 0,5 mm auf.The capillaries of the plurality of capillaries preferably have cross sections in the square millimeter range and/or square nanometer range. The capillaries of the plurality of capillaries preferably each have cross sections of 1 μm×1 μm to 10 μm×10 μm, particularly preferably 10 μm×10 μm. In the case of capillaries which are straight or run straight in the direction of flow, the length of the capillaries of the plurality of capillaries is preferably identical to the extent of the grid element in the direction in which the capillaries run. The grid element can have a thickness of 2 μm to 0.5 mm. The grid element preferably has a thickness of 2 μm to 10 μm, a thickness of 10 μm to 50 μm, a thickness of 50 μm to 0.1 mm, or a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm.

Das Gitterelement kann in Breitenrichtung und/oder in Dickenrichtung und/oder Längenrichtung jeweils eine ähnliche oder identische Ausdehnung in den vorgenannten Bereichen aufweisen. Insbesondere kann das Gitterelement in den drei Raumrichtungen (d.h. in Dickenrichtung (oder auch Höhenrichtung bezeichnet), in Breitenrichtung (oder auch Tiefenrichtung bezeichnet) und/oder in Längenrichtung) gleiche oder voneinander abweichende Dimensionen aufweisen, wobei jede Dimension in den oben zur Dicke ausgeführten Bereichen liegt. Zudem kann das Gitterelement eine durchströmbare Fläche, nämlich die Fläche senkrecht zur Durchströmungsrichtung des Gitterelements, aufweisen, wobei die durchströmbare Fläche im Bereich 100 Quadratnanometer bis wenige Quadratzentimeter liegen kann. Die durchströmbare Fläche kann insbesondere gleich der Summe der Öffnungsflächen der Kapillaren sein, die in dem Gitterelement angeordnet sind bzw. das Gitterelement bilden. In anderen Worten kann die durchströmbare Fläche insbesondere gleich der Summe der Querschnitte der Kapillaren, insbesondere der Innenquerschnitte sein, die in dem Gitterelement angeordnet sind bzw. das Gitterelement bilden. Das Gitterelement hat bevorzugt eine durchströmbare Fläche im Quadratmillimeterbereich bis Quadratzentimeterbereich. Das Gitterelement kann eine Länge und/oder Breite von 2 µm bis mehrere cm aufweisen. Bevorzugt weist das Gitterelement eine Länge und/oder Breite von 2 µm bis 3 cm, eine Länge und/oder Breite von 10 µm bis 2 cm, eine Länge und/oder Breite von 50 µm bis 1 cm, oder eine Länge und/oder Breite von 0,1 mm bis 5 mm auf.The lattice element can have a similar or identical extent in the aforementioned areas in the width direction and/or in the thickness direction and/or length direction. In particular, the lattice element can have the same or different dimensions in the three spatial directions (i.e. in the thickness direction (or also referred to as the height direction), in the width direction (or also referred to as the depth direction) and/or in the length direction), with each dimension in the areas listed above for thickness located. In addition, the grid element can have a flow-through surface, namely the surface perpendicular to the flow-through direction of the grid element, with the flow-through surface being in the range of 100 square nanometers to a few square centimeters. The area through which flow can take place can in particular be equal to the sum of the opening areas of the capillaries which are arranged in the grid element or which form the grid element. In other words, the area through which flow can take place can in particular be equal to the sum of the cross sections of the capillaries, in particular the internal cross sections, which are arranged in the grid element or form the grid element. The grid element preferably has a flow-through surface in the square millimeter range to square centimeter range. The grid element can have a length and/or width of 2 μm to several cm. The grid element preferably has a length and/or width of 2 μm to 3 cm, a length and/or width of 10 μm to 2 cm, a length and/or width of 50 μm to 1 cm, or a length and/or width from 0.1 mm to 5 mm.

Vorzugsweise ist die Struktur eine Membran.Preferably the structure is a membrane.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für den Einsatz in Wärmetauscheranlagen zum Temperieren eines Partikelstroms, umfassend: eine Struktur gemäß dem entsprechenden vorgenannten Aspekt, wobei die Struktur temperierbar ist.A further aspect according to the invention relates to a heat exchanger, in particular for use in heat exchanger systems for controlling the temperature of a particle flow, comprising: a structure according to the corresponding aforementioned aspect, the structure being temperature-controllable.

Vorteilhafterweise lässt sich durch diesen Aspekt, insbesondere durch den Einsatz der Struktur, ein verbesserter Wärmetauscher realisieren, der ein effizienteres, d. h. schnelleres, gleichmäßigeres und vollständiges Temperieren eines wie oben beschriebenen Partikelstroms, wie zum Beispiel einer Flüssigkeit, ermöglicht. Außerdem kann der Wärmetauscher als Stoffmengentauscher eingesetzt werden, bei dem sich aufgrund des effizienteren Temperierens gleichmäßiger, eine größere Menge an Partikeln des Partikelstroms ablagern bzw. ansammeln kann.Advantageously, an improved heat exchanger can be realized by this aspect, in particular by the use of the structure, which has a more efficient, i. H. faster, more uniform and complete tempering of a particle flow as described above, such as a liquid, allows. In addition, the heat exchanger can be used as a substance quantity exchanger, in which, due to the more efficient temperature control, a larger quantity of particles in the particle flow can be deposited or accumulated more evenly.

Im Rahmen dieser Beschreibung umfasst der Begriff „temperieren“ die Begriffe „heizen“ und/oder „kühlen“ oder „die Temperatur konstant halten“.In the context of this description, the term “temperature control” includes the terms “heat” and/or “cool” or “keep the temperature constant”.

Vorzugsweise weist die Struktur elektrische Anschlüsse auf. Über diese elektrischen Anschlüsse kann eine elektrische Spannung an die Struktur, insbesondere an das Gitterelement, angelegt werden, wodurch ein elektrischer Strom durch die Struktur, insbesondere das Gitterelement, fließen kann. Ein Teil der elektrischen Energie des Stroms wird in Wärme umgewandelt, die die Struktur heizen kann.The structure preferably has electrical connections. An electrical voltage can be applied to the structure, in particular to the grid element, via these electrical connections, as a result of which an electric current can flow through the structure, in particular the grid element. Some of the electrical energy in the current is converted into heat, which can heat the structure.

Vorteilhafterweise lässt sich durch diese Ausführungsform die Temperatur der Struktur schnell und genau einstellen und/oder anpassen. Außerdem kann der Wärmetauscher kompakter gefertigt werden.Advantageously, this embodiment allows the temperature of the structure to be set and/or adjusted quickly and precisely. In addition, the heat exchanger can be made more compact.

Vorzugsweise weist der Wärmetauscher eine Temperiereinrichtung auf. Über die Temperiereinrichtung kann die Struktur von außen temperiert werden. Die Temperiereinrichtung kann zum Beispiel ein Wärmereservoir, wie zum Beispiel ein vorgeheizter Metallblock, oder eine Wärmesenke, wie zum Beispiel ein vorgekühlter Metallblock, sein.The heat exchanger preferably has a temperature control device. The structure can be temperature-controlled from the outside via the temperature-control device. The temperature control device can, for example, A heat reservoir, such as a preheated metal block, or a heat sink, such as a precooled metal block.

Beispielsweise kann die Temperiereinrichtung zumindest ein Heizelement und/oder zumindest ein Kühlelement umfassen. Das zumindest eine Heizelement kann zum Beispiel ein elektrischer Widerstand, eine Heizwendel, eine vorgeheizte Behälterwandung, mit der die Struktur in Kontakt steht, oder ein anderes geeignetes Mittel zum Heizen der Struktur sein. Das zumindest eine Kühlelement kann zum Beispiel ein Peltierelement, ein Schlauch, der mit einem Kühlmittel beschickt wird, eine vorgekühlte Behälterwandung, mit der die Struktur in Kontakt steht, oder ein anderes geeignetes Mittel zum Kühlen der Struktur sein.For example, the temperature control device can include at least one heating element and/or at least one cooling element. The at least one heating element can be, for example, an electrical resistor, a heating coil, a preheated container wall with which the structure is in contact, or another suitable means for heating the structure. The at least one cooling element can be, for example, a Peltier element, a hose that is charged with a coolant, a pre-cooled container wall with which the structure is in contact, or another suitable means for cooling the structure.

Die Temperiereinrichtung kann ferner einen Temperatursensor aufweisen.The temperature control device can also have a temperature sensor.

Vorteilhafterweise kann durch die beschriebene Temperiereinrichtung die Temperatur der Struktur schnell und genau eingestellt und/oder entsprechend der Temperatur der Umgebung, insbesondere des Partikelstroms, angepasst oder geändert werden.Advantageously, the temperature of the structure can be set quickly and precisely by the temperature control device described and/or adjusted or changed according to the temperature of the environment, in particular of the particle stream.

Vorzugsweise weist der Wärmetauscher ferner einen Strukturträger auf. Dieser Strukturträger ist dazu ausgebildet, die Struktur aufzunehmen. Der Strukturträger kann konisch ausgebildet sein. Der Strukturträger kann aber auch andere geeignete geometrische Formen haben. Der Strukturträger kann zum Beispiel auch zylindrisch oder quaderförmig sein. Der Strukturträger kann eine axiale Durchbohrung aufweisen, in der die Struktur angeordnet ist. Der Strukturträger kann ebenfalls aus einem wärmeleitfähigen Material sein. Des Weiteren kann der Strukturträger Befestigungsmittel aufweisen, um den Wärmetauscher zum Beispiel in einem Behälter, wie einem Liner eines Gaschromatographs, zu befestigen. Als Befestigungsmittel können zum Beispiel Schrauben und/oder Schraubgewinde oder eine oder mehrere Klebeschichten auf dem Strukturträger dienen.The heat exchanger preferably also has a structural support. This structural support is designed to accommodate the structure. The structural support can be conical. However, the structural support can also have other suitable geometric shapes. The structural support can also be cylindrical or cuboid, for example. The structure support can have an axial through bore in which the structure is arranged. The structural support can also be made of a thermally conductive material. Furthermore, the structural support can have fastening means in order to fasten the heat exchanger, for example, in a container such as a liner of a gas chromatograph. For example, screws and/or screw threads or one or more adhesive layers on the structural support can be used as fastening means.

Vorteilhafterweise lässt sich der Wärmetauscher in dieser Ausführungsform leicht in bereits bestehenden Anlagen oder Vorrichtungen anbringen bzw. installieren und positionieren.Advantageously, in this embodiment, the heat exchanger is easy to install and position in existing equipment or devices.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt betrifft eine Wärmetauscheranlage, umfassend: einen Wärmetauscher gemäß dem entsprechenden vorgenannten Aspekt, und einen ersten Behälter, in den der zu temperierende Partikelstrom über eine erste Öffnung des ersten Behälters einleitbar ist, wobei der Wärmetauscher im Inneren des ersten Behälters angeordnet ist.A further aspect of the invention relates to a heat exchanger system, comprising: a heat exchanger according to the corresponding aspect mentioned above, and a first container into which the particle flow to be temperature-controlled can be introduced via a first opening of the first container, the heat exchanger being arranged inside the first container.

Die in Bezug auf den oben beschriebenen Wärmetauscher genannten Vorteile ergeben sich analog für den nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Aspekt der Wärmetauscheranlage.The advantages mentioned in relation to the heat exchanger described above result analogously for the aspect of the heat exchanger system according to the invention described below.

Über die erste Öffnung des ersten Behälters, die in der Wandung des ersten Behälters ausgebildet sein kann, kann der zu temperierende Partikelstrom mittels zum Beispiel einer externen Düse und unter Druck in den ersten Behälter eingebracht werden. Der zu temperierende Partikelstrom kann auch Teil eines Trägergases sein. Die erste Öffnung des ersten Behälters kann derart im ersten Behälter angeordnet sein, dass der zu temperierende Partikelstrom in der Durchströmungsrichtung der Struktur des Wärmetauschers in den ersten Behälter eindringen kann und in der Durchströmungsrichtung auf die Struktur des Wärmetauschers treffen kann. Alternativ kann der Wärmetauscher auch an der ersten Öffnung des ersten Behälters angeordnet sein. So kann der Wärmetauscher beispielsweise im Inneren des ersten Behälters oder außerhalb des ersten Behälters an der ersten Öffnung angeordnet sein.The particle flow to be temperature-controlled can be introduced into the first container under pressure via the first opening of the first container, which can be formed in the wall of the first container. The particle stream to be tempered can also be part of a carrier gas. The first opening of the first container can be arranged in the first container in such a way that the particle stream to be temperature-controlled can penetrate the first container in the direction of flow through the structure of the heat exchanger and can impinge on the structure of the heat exchanger in the direction of flow. Alternatively, the heat exchanger can also be arranged at the first opening of the first container. For example, the heat exchanger can be arranged inside the first container or outside the first container at the first opening.

Vorzugsweise weist der erste Behälter eine zweite Öffnung auf. Die zweite Öffnung kann in der Wandung des ersten Behälters ausgebildet sein. Die zweite Öffnung kann in Durchströmungsrichtung hinter dem die Struktur umfassenden Wärmetauscher angeordnet sein, sodass der den Wärmetauscher verlassende und temperierte Partikelstrom den ersten Behälter verlassen kann. Alternativ kann der temperierte Partikelstrom den ersten Behälter auch über die erste Öffnung des ersten Behälters verlassen. Ein Partikelstrom kann aber auch in den ersten Behälter über die zweite Öffnung eindringen. Der Wärmetauscher kann auch an der zweiten Öffnung des ersten Behälters angeordnet sein. Entsprechend gilt das zur ersten Öffnung oben Beschriebene für die zweite Öffnung.Preferably, the first container has a second opening. The second opening can be formed in the wall of the first container. The second opening can be arranged in the direction of flow behind the heat exchanger comprising the structure, so that the particle flow leaving the heat exchanger and being temperature-controlled can leave the first container. Alternatively, the temperature-controlled particle flow can also leave the first container via the first opening of the first container. However, a stream of particles can also enter the first container via the second opening. The heat exchanger can also be arranged at the second opening of the first container. Correspondingly, what was described above for the first opening applies to the second opening.

Vorzugsweise ist der Wärmetauscher derart angeordnet, dass der in den ersten Behälter eingeleitete Partikelstrom den Wärmetauscher durchströmt und Wärme zwischen dem eingeleiteten Partikelstrom und der Struktur ausgetauscht wird. Ferner kann der eingeleitete Partikelstrom Stoffmenge bzw. Partikel mit der Struktur austauschen. Partikel aus dem eingeleiteten Partikelstrom können mittels der Struktur des Wärmetauschers adsorbiert werden und/oder adsorbierte Partikel können von der Struktur desorbiert werden. Der Wärmetauscher kann beispielsweise mit der Innenwand des ersten Behälters verbunden sein. Der Wärmetauscher kann insbesondere mittels Klebens, Verschraubens oder Verlötens mit dem ersten Behälter verbunden sein.The heat exchanger is preferably arranged in such a way that the flow of particles introduced into the first container flows through the heat exchanger and heat is exchanged between the flow of particles introduced and the structure. Furthermore, the introduced particle stream can exchange substance quantity or particles with the structure. Particles from the introduced particle flow can be adsorbed by the structure of the heat exchanger and/or adsorbed particles can be desorbed from the structure. For example, the heat exchanger can be connected to the inner wall of the first container. The heat exchanger can be connected to the first container in particular by means of gluing, screwing or soldering.

Vorzugsweise ist der Wärmetauscher im Inneren des ersten Behälters zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung angeordnet. Die erste Öffnung, der Wärmetauscher und die zweite Öffnung können in etwa in einer Linie mit der Durchströmungsrichtung angeordnet sein, sodass ein die erste Öffnung passierender Partikelstrom den Wärmetauscher in etwa in Durchströmungsrichtung trifft, den Wärmetauscher in Durchströmungsrichtung verlässt und die zweite Öffnung in Durchströmungsrichtung passiert.Preferably, the heat exchanger is arranged inside the first container between the first opening and the second opening. the The first opening, the heat exchanger and the second opening can be arranged approximately in line with the through-flow direction, so that a particle stream passing through the first opening hits the heat exchanger approximately in the through-flow direction, leaves the heat exchanger in the through-flow direction and passes through the second opening in the through-flow direction.

Vorzugsweise ist die Innenwandung des ersten Behälters zumindest abschnittsweise temperierbar. Zum Beispiel kann die Wandung des ersten Behälters von Heizdrähten durchzogen sein oder die Wandung des ersten Behälters kann ein oder mehrere Peltierelemente aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Wandung des ersten Behälters ferner in thermischem Kontakt mit einem vorgeheizten Wärmereservoir, wie zum Beispiel einem Metallblock, stehen bzw. sein.The inner wall of the first container can preferably be temperature-controlled at least in sections. For example, heating wires can run through the wall of the first container, or the wall of the first container can have one or more Peltier elements. Alternatively or additionally, the wall of the first container may also be in thermal contact with a preheated heat reservoir, such as a metal block.

Vorzugsweise umfasst die Wärmetauscheranlage ferner einen zweiten Behälter. Der erste Behälter und der zweite Behälter können zueinander anordenbar sein. Der zweite Behälter kann eine Öffnung aufweisen und die zweite Öffnung des ersten Behälters und die Öffnung des zweiten Behälters können derart zueinander angeordnet sein, dass der Partikelstrom, der die Struktur im ersten Behälter verlässt, in den zweiten Behälter gelangen kann.The heat exchanger system preferably also comprises a second container. The first container and the second container can be arranged relative to one another. The second container may have an opening and the second opening of the first container and the opening of the second container may be arranged relative to each other such that the particle stream leaving the structure in the first container can enter the second container.

Vorzugsweise ist der erste Behälter an dem zweiten Behälter angeordnet. Der erste Behälter kann verbindbar bzw. entfernbar an dem zweiten Behälter angeordnet werden. Der erste Behälter kann mit seiner zweiten Öffnung an der Öffnung des zweiten Behälters angeordnet sein. Alternativ kann der erste Behälter mit seiner ersten Öffnung an der Öffnung des zweiten Behälters angeordnet sein. Des Weiteren kann der erste Behälter teilweise in dem zweiten Behälter angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Behälter mit dem Bereich, in dem der Wärmetauscher angeordnet ist, soweit in den zweiten Behälter über die Öffnung des zweiten Behälters hineingeschoben werden, dass sich der den Wärmetauscher umfassende Bereich des ersten Behälters im zweiten Behälter befindet.The first container is preferably arranged on the second container. The first container can be connectably or detachably arranged on the second container. The first container can be arranged with its second opening at the opening of the second container. Alternatively, the first container can be arranged with its first opening at the opening of the second container. Furthermore, the first container can be partially arranged in the second container. For example, the first container with the area in which the heat exchanger is arranged can be pushed so far into the second container via the opening of the second container that the area of the first container including the heat exchanger is located in the second container.

Vorzugsweise weist der zweite Behälter eine Temperiereinrichtung auf. Diese Temperiereinrichtung kann, wie bereits oben beschrieben, ausgestaltet sein. Die Temperiereinrichtung kann auch an dem ersten Behälter angeordnet sein.The second container preferably has a temperature control device. This temperature control device can be designed as already described above. The temperature control device can also be arranged on the first container.

Vorzugsweise ist die Wärmetauscheranlage ein Gaschromatograph oder eine Beschichtungsanlage. Die Wandung des ersten Behälters des Gaschromatographen kann in thermischem Kontakt mit einem vorgeheizten Wärmereservoir, wie zum Beispiel einem Metallblock, stehen bzw. sein. Der Metallblock kann hierbei insbesondere ein Metallblock im Injektor des Gaschromatographen sein.The heat exchanger system is preferably a gas chromatograph or a coating system. The wall of the first vessel of the gas chromatograph may be in thermal contact with a preheated heat reservoir, such as a metal block. In this case, the metal block can in particular be a metal block in the injector of the gas chromatograph.

Vorteilhafterweise ermöglicht es die Wärmetauscheranlage in ihrer Ausführungsformen als Gaschromatograph, dass das Auftrennen einer zu analysierenden Probe schneller, reproduzierbarer und mit erhöhtem Auflösungsvermögen durchgeführt werden kann, da das Verdampfen der Probe durch den Einsatz des die Struktur umfassenden Wärmetauschers effizienter, insbesondere schneller und vollständiger, ablaufen kann.Advantageously, the heat exchanger system in its embodiment as a gas chromatograph allows a sample to be analyzed to be separated faster, more reproducibly and with increased resolution, since the evaporation of the sample is more efficient, in particular faster and more complete, through the use of the heat exchanger comprising the structure can.

In ihrer Ausführungsform als Beschichtungsanlage hat die Wärmetauscheranlage den Vorteil, dass Beschichtungsmaterialien eingesetzt werden können, die eine Siede- oder Sublimationstemperaturen von über 200 °C aufweisen. Bei derart hohen Temperaturen kommt es bei den herkömmlichen, im Stand der Technik eingesetzten Beschichtungsanlagen zu einem erhöhten Verschleiß insbesondere der verwendeten Ventile. Durch die Wärmetauscheranlage als Beschichtungsanlage wird der Verschleiß verringert. Außerdem kann der gesamte Beschichtungsprozess beschleunigt werden.In its embodiment as a coating system, the heat exchanger system has the advantage that coating materials can be used that have boiling or sublimation temperatures of over 200°C. At such high temperatures, in the case of the conventional coating systems used in the prior art, there is increased wear, in particular of the valves used. Wear is reduced by using the heat exchanger system as a coating system. In addition, the entire coating process can be accelerated.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Temperieren eines Partikelstroms, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Temperieren einer Struktur gemäß dem entsprechenden vorgenannten Aspekt, und Beströmen der Struktur mit dem zu temperierenden Partikelstrom, wobei der zu temperierende Partikelstrom an einer ersten Seite der Struktur in die Struktur eindringt und ein temperierter Partikelstrom an einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Struktur die Struktur verlässt.Another aspect of the invention relates to a method for tempering a particle stream, the method comprising the following steps: tempering a structure according to the corresponding aspect mentioned above, and flowing the structure with the particle stream to be tempered, the particle stream to be tempered on a first side of the structure penetrates into the structure and a temperature-controlled particle stream leaves the structure on a second side of the structure opposite the first side.

Vorteilhafterweise kann mit dem Verfahren gemäß diesem Aspekt ein zu temperierender Partikelstrom, wie zum Beispiel ein Fluid, effizienter temperiert werden. Der Partikelstrom kann insbesondere schneller emperiert werden.Advantageously, with the method according to this aspect, a particle flow to be temperature-controlled, such as a fluid, can be temperature-controlled more efficiently. In particular, the particle stream can be warmed up faster.

Das Beströmen kann mittels einer Düse geschehen, aus der der zu temperierende Partikelstrom, zum Beispiel als Bestandteil eines Trägergases, unter Druck in Durchströmungsrichtung der Struktur auf die Struktur zugeleitet wird. Das Trägergas kann zum Beispiel Wasserdampf, Wasserstoff, Argon, Helium oder Stickstoff sein. Der zu temperierende Partikelstrom kann auf die Struktur derart zugeleitet werden, dass der zu temperierende Partikelstrom vollständig in die Struktur eindringt oder nur ein Teil des Partikelstroms in die Struktur eindringt.The flow can take place by means of a nozzle, from which the particle flow to be temperature-controlled, for example as a component of a carrier gas, is fed to the structure under pressure in the flow direction of the structure. The carrier gas can be, for example, steam, hydrogen, argon, helium or nitrogen. The particle stream to be temperature-controlled can be fed onto the structure in such a way that the particle stream to be temperature-controlled penetrates completely into the structure or only part of the particle stream penetrates into the structure.

Vorzugsweise schließt das Temperieren Heizen und/oder Kühlen ein. Das Temperieren kann aber auch das Halten der Temperatur bei einer konstanten Temperatur einschließen.Tempering preferably includes heating and/or cooling. However, tempering can also include maintaining the temperature at a constant temperature.

Das obengenannte Verfahren kann zum Beispiel an dem oder unter Verwendung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmetauschers durchgeführt werden.The above method can be carried out, for example, on or using the heat exchanger according to the invention described above.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt betrifft eine Verwendung einer Struktur gemäß dem entsprechenden vorgenannten Aspekt zum Temperieren eines Partikelstroms.A further aspect according to the invention relates to the use of a structure according to the corresponding aspect mentioned above for temperature control of a particle stream.

Vorteilhafterweise kann durch die Verwendung der oben beschriebenen Struktur zum Temperieren eines Partikelstroms ein zu temperierender Partikelstrom, wie zum Beispiel ein Fluid, effizienter temperiert werden. Der Partikelstrom kann insbesondere schneller temperiert werden.Advantageously, by using the structure described above for tempering a particle flow, a particle flow to be tempered, such as a fluid, can be tempered more efficiently. In particular, the temperature of the particle stream can be controlled more quickly.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ablagern des Beschichtungsmaterials an einer Struktur einer Wärmetauscheranlage gemäß dem entsprechenden vorgenannten Aspekt mittels Beströmens der Struktur mit einem Partikelstrom, der Partikel des Beschichtungsmaterials umfasst, Anordnen des ersten Behälters an dem zweiten Behälter, in dem sich das Substrat befindet, und Freisetzen des sich an der Struktur abgelagerten Beschichtungsmaterials durch Heizen der Struktur.Another aspect of the invention relates to a method for coating a substrate with a coating material, the method comprising the following steps: depositing the coating material on a structure of a heat exchanger system according to the corresponding aspect mentioned above by flowing a particle stream comprising particles of the coating material onto the structure, placing the first container against the second container in which the substrate is located and releasing the coating material deposited on the structure by heating the structure.

Vorteilhafterweise ermöglicht es dieses Beschichtungsverfahren, Beschichtungsmaterialien zu verwenden, die erst bei sehr hohen Temperaturen in die Gasphase übergehen. Ferner ermöglicht es dieses Verfahren, ein Substrat mit einem Beschichtungsmaterial schneller und unter Verringerung von Verschleiß zu beschichten.Advantageously, this coating method makes it possible to use coating materials that only change into the gas phase at very high temperatures. Furthermore, this method makes it possible to coat a substrate with a coating material more quickly and with reduced wear.

Das Beschichtungsmaterial, mit dem das Substrat zu beschichten ist, kann zu Beginn des Verfahrens in fester Form bzw. als Feststoff vorliegen. Das Beschichtungsmaterial kann ein oder mehrere Materialien umfassen, die bei einer Temperatur über 200 °C in die Gasphase übergehen, sieden, sublimieren oder verdampfen. Das Beschichtungsmaterial kann als Präkursormaterial bezeichnet werden.The coating material with which the substrate is to be coated can be in solid form or as a solid at the start of the process. The coating material may comprise one or more materials that vaporize, boil, sublime or vaporize at a temperature above 200°C. The coating material can be referred to as a precursor material.

Das Ablagern des Beschichtungsmaterials kann Verdampfen des Beschichtungsmaterials einschließen. Das Verdampfen kann zum Beispiel mittels eines Ofens durchgeführt werden. Ferner kann das Ablagern des Beschichtungsmaterials Transportieren des verdampften Beschichtungsmaterials aus dem Ofen in den ersten Behälter mittels eines Trägergases in Richtung der Struktur oder mittels Absaugens des verdampften Beschichtungsmaterials in Richtung der Struktur einschließen, zum Beispiel über Einstellen einer Druckdifferenz entlang der Durchströmungsrichtung, sodass sich die Partikel des verdampften Beschichtungsmaterials in Richtung der Struktur bewegen. Das verdampfte Beschichtungsmaterial kann beispielsweise mittels einer Vakuumpumpe abgesaugt werden.Depositing the coating material may include evaporating the coating material. The evaporation can be carried out, for example, by means of an oven. Furthermore, depositing the coating material can include transporting the vaporized coating material from the oven into the first container by means of a carrier gas in the direction of the structure or by sucking off the vaporized coating material in the direction of the structure, for example by setting a pressure difference along the flow direction so that the particles of the vaporized coating material move towards the structure. The vaporized coating material can, for example, be sucked off by means of a vacuum pump.

Das Beströmen kann dann zusätzlich mittels einer Düse geschehen, aus der der Partikelstrom aus dem Beschichtungsmaterial, zum Beispiel als Bestandteil des Trägergases, unter Druck in Durchströmungsrichtung der Struktur auf die Struktur zugeleitet wird. Das Trägergas kann zum Beispiel Stickstoff, Argon oder Helium sein. Der Partikelstrom aus dem Beschichtungsmaterial kann auf die Struktur derart zugeleitet werden, dass der Partikelstrom vollständig in die Struktur eindringt und sich so an der Struktur ablagern kann.The flow can then additionally take place by means of a nozzle, from which the particle flow from the coating material, for example as a component of the carrier gas, is fed to the structure under pressure in the direction of flow through the structure. The carrier gas can be, for example, nitrogen, argon or helium. The particle flow from the coating material can be directed onto the structure in such a way that the particle flow penetrates completely into the structure and can thus be deposited on the structure.

Nach dem Ablagern des Beschichtungsmaterials an der Struktur wird nun der erste Behälter, der die Struktur aufweist, zum Beispiel von dem Ofen getrennt und an dem zweiten Behälter angeordnet, sodass die Behälteröffnungen aneinander anliegen. Der erste Behälter kann aber auch in den zweiten Behälter abschnittsweise hineingeschoben werden, sodass sich gerade der den Wärmetauscher bzw. die Struktur umfassende Bereich des ersten Behälters innerhalb des zweiten Behälters befindet. Durch Heizen der Struktur, zum Beispiel mittels einer Temperiereinrichtung oder durch Anlegen einer elektrischen Spannung an der Struktur, wird nun das abgelagerte Beschichtungsmaterial in Form eines Partikelstroms von der Struktur desorbiert bzw. freigesetzt.After the coating material has been deposited on the structure, the first container having the structure is now separated from the oven, for example, and placed on the second container so that the container openings abut one another. However, the first container can also be pushed into the second container in sections, so that the area of the first container that includes the heat exchanger or the structure is located inside the second container. By heating the structure, for example by means of a temperature control device or by applying an electrical voltage to the structure, the deposited coating material is now desorbed or released from the structure in the form of a particle stream.

Das Freisetzen kann ferner Transportieren des abgelagerten und aufgeheizten Beschichtungsmaterials mittels eines Trägergases von der Struktur in den zweiten Behälter und hin zum zu beschichtenden Substrat einschließen. Das Freisetzen kann aber auch Transportieren des abgelagerten und aufgeheizten Beschichtungsmaterials von der Struktur in den zweiten Behälter über Einstellen von Unterdruck in dem zweiten Behälter einschließen.Releasing may further include transporting the deposited and heated coating material by a carrier gas from the structure into the second container and towards the substrate to be coated. However, releasing may also include transporting the deposited and heated coating material from the structure into the second container via applying negative pressure in the second container.

Vorzugsweise schließt das Freisetzen weiter ein, dass die Struktur mit einem Trägergas durchströmt werden kann, wobei das Trägergas, insbesondere wenn kein Beschichtungsmaterial von der Struktur mehr freigesetzt wird, eine Pufferzone an einer dem zweiten Behälter zugewandten Seite der Struktur ausbilden kann.Preferably, the release also includes allowing a carrier gas to flow through the structure, wherein the carrier gas can form a buffer zone on a side of the structure facing the second container, particularly when no more coating material is released from the structure.

Vorteilhafterweise verhindert die Pufferzone, dass freie Gaspartikel in dem zweiten Behälter, zum Beispiel der Beschichtungskammer der obengenannten Beschichtungsanlage, wieder in die Struktur des ersten Behälters gelangen bzw. eindringen können und mit dem dort restlichen, an der Struktur abgelagerten Beschichtungsmaterial reagieren können. Die Pufferzone verhindert weiter, dass freie Gaspartikel eines Präkursorgases (im Folgenden bezeichnet als Präkursor „B“), die in dem zweiten Behälter vorhanden sind, d.h. zum Beispiel in der Beschichtungskammer der obengenannten Beschichtungsanlage, in den ersten Behälter gelangen bzw. eindringen können und mit dem dort vorhandenen, an der Struktur abgelagerten Präkursormaterial eines anderen Präkursors (im Folgenden bezeichnet als Präkursor „A“) reagieren können bzw. sich mit diesem vermischen können.Advantageously, the buffer zone prevents free gas particles in the second container, for example the coating chamber of the above-mentioned coating system, from getting back into the structure of the first container and reacting with the coating material remaining there and deposited on the structure to. The buffer zone further prevents free gas particles of a precursor gas (hereinafter referred to as precursor "B") present in the second container, i.e. for example in the coating chamber of the above-mentioned coating system, from entering the first container and with can react with or mix with the precursor material of another precursor (hereinafter referred to as precursor “A”) that is present and deposited on the structure.

Ferner können durch das Ausbilden der Pufferzone stark reaktive Beschichtungsmaterialien, die zum Beispiel leicht mit Wasserdampf reagieren und schädliche Produkte erzeugen wie HCI-Dampf, verwendet werden. Durch das Ausbilden der Pufferzone können auch stark miteinander reagierende Präkursoren A und B, wie zum Beispiel Indiumtrimethyl und H2O bei der Abscheidung von In2O3 auf dem Substrat oder CuCl und H2O bei der Abscheidung von CuO auf dem Substrat, verwendet werden.Furthermore, by forming the buffer zone, highly reactive coating materials which, for example, easily react with water vapor and generate harmful products such as HCl vapor can be used. Forming the buffer zone also allows the use of strongly interacting precursors A and B, such as indium trimethyl and H 2 O when depositing In 2 O 3 on the substrate or CuCl and H 2 O when depositing CuO on the substrate will.

Indiumtrimethyl hat bei Raumtemperatur einen hinreichend hohen Dampfdruck, dass man ein Reservoir einsetzen kann, das durch ein Ventil abgetrennt ist. Indiumtrimethyl und H2O sind beide in Reservoiren, die durch Ventile vom Rest der Kammer abgetrennt sind. Sollten beide Ventile gleichzeitig geöffnet werden, käme es zu einer explosionsartigen Reaktion der Dämpfe, da Indiumtrimethyl an Luft heftig brennt.Indium trimethyl has a sufficiently high vapor pressure at room temperature that a reservoir that is isolated by a valve can be used. Indium trimethyl and H 2 O are both in reservoirs that are valved off from the rest of the chamber. If both valves are opened at the same time, the vapors would react explosively, since indium trimethyl burns violently in air.

CuCl und H2O reagieren zwar weniger heftig (zu CuO und HCl), aber ein Kontakt von der in einem Halbzyklus verwendeten Menge an Wasserdampf mit dem CuCI-Reservoir würde das CuCI-Reservoir trotzdem zu schnell zu CuO umwandeln. CuCI hat bei 200 °C einen zu niedrigen Dampfdruck um einen ALD-Prozess mit Ventilen fahren zu können. Mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren lässt sich ausreichend CuCl auf das Substrat aufbringen, dass sich eine chemisorbierte Monolage an CuCI dort befindet. Diese reagiert im zweiten Halbzyklus (in dem Wasser eingeleitet wird) mit dem in großen Mengen vorhandenen Wasserdampf zu CuO, das auf dem Substrat verbleibt, und HCl, das verdampft und in die Abgasleitung bzw. Pumpleitung gespült wird.Although CuCl and H 2 O react less violently (to form CuO and HCl), contact of the amount of water vapor used in one half cycle with the CuCl reservoir would still convert the CuCl reservoir to CuO too quickly. At 200 °C, CuCl has too low a vapor pressure to be able to run an ALD process with valves. With the coating method according to the invention, sufficient CuCl can be applied to the substrate for a chemisorbed monolayer of CuCl to be present there. In the second half-cycle (when water is introduced), this reacts with the water vapor present in large quantities to form CuO, which remains on the substrate, and HCl, which is vaporized and flushed into the exhaust line or pump line.

Dank der Pufferzone wird hierbei das nicht von einem Ventil geschützte Reservoir an CuCI trotz der großen Menge an in die Kammer eingeführtem Wasserdampf nicht beschädigt.Thanks to the buffer zone, the CuCl reservoir, which is not protected by a valve, is not damaged despite the large amount of water vapor introduced into the chamber.

Durch Kühlen der Struktur knapp unter die Temperatur, bei der das Beschichtungsmaterial freigesetzt wird, kann zum Beispiel die Freisetzung des Beschichtungsmaterials unterdrückt werden. Auch indem die Struktur nicht mehr aktiv geheizt wird, kann die Freisetzung des Beschichtungsmaterials unterdrückt werden. Vorausgesetzt, dass die Umgebungstemperatur bezüglich der Struktur zumindest knapp unterhalb der Temperatur liegt, bei der das Beschichtungsmaterial freigesetzt wird, wird sich nach einer gewissen Zeit thermisches Gleichgewicht zwischen der Struktur und der Umgebung bezüglich der Struktur einstellen und so die Freisetzung des Beschichtungsmaterials von der Struktur unterdrücken.For example, by cooling the structure just below the temperature at which the coating material is released, the release of the coating material can be suppressed. The release of the coating material can also be suppressed by no longer actively heating the structure. Provided that the ambient temperature relative to the structure is at least slightly below the temperature at which the coating material is released, thermal equilibrium will be established between the structure and the environment relative to the structure after a certain period of time, thus suppressing the release of the coating material from the structure .

Das Trägergas kann hierbei auch eines der obengenannten Schutzgase sein.The carrier gas can also be one of the protective gases mentioned above.

Vorzugsweise kann das Beschichtungsverfahren ferner den Schritt des Einleitens eines mit dem Beschichtungsmaterial reagierenden Präkursors, wie zum Beispiel Wasserdampf, umfassen. Bevorzugt wird dieser Schritt nach dem Schritt des Freisetzens ausgeführt.Preferably, the coating method may further include the step of introducing a precursor, such as steam, to react with the coating material. This step is preferably carried out after the releasing step.

Vorteilhafterweise kann so zum Beispiel ein Produkt, zum Beispiel ein Metalloxid, aus dem Beschichtungsmaterial und dem vorgenannten Präkursor, wie zum Beispiel Wasserdampf, auf dem Substrat abgeschieden werden.In this way, for example, a product, for example a metal oxide, can advantageously be deposited on the substrate from the coating material and the aforementioned precursor, for example water vapor.

Vorzugsweise sind die Verfahrensschritte dieses Aspekts wiederholbar.Preferably, the method steps of this aspect are repeatable.

Vorzugsweise umfasst der Partikelstrom das Trägergas und die Partikel des Beschichtungsmaterials. Die Partikel umfassen weiter vorzugsweise Präkursormaterial oder sind aus Präkursormaterial, wie zum Beispiel CuCl oder Indiumtrimethyl. Das Beschichtungsmaterial kann zum Beispiel CuCl oder Indiumtrimethyl umfassen oder sein.The particle flow preferably comprises the carrier gas and the particles of the coating material. The particles further preferably comprise precursor material or are made of precursor material such as CuCl or indium trimethyl. The coating material may comprise or be CuCl or indium trimethyl, for example.

Das oben beschriebene, erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren kann zum Beispiel mittels der obengenannten Beschichtungsanlage durchgeführt werden.The coating method according to the invention described above can be carried out, for example, by means of the above-mentioned coating system.

Ein letzter erfindungsgemäßer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Auftrennen einer flüssigen Probe, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Einleiten der Probe in den ersten Behälter einer Wärmetauscheranlage gemäß dem entsprechenden vorgenannten Aspekt, Verdampfen der Probe mittels der Struktur, und Abführen der verdampften Probe in den zweiten Behälter.A last aspect of the invention relates to a method for separating a liquid sample, the method comprising the following steps: introducing the sample into the first container of a heat exchanger system according to the corresponding aspect mentioned above, evaporating the sample by means of the structure, and discharging the evaporated sample into the second container.

Vorteilhafterweise ermöglicht es dieses Verfahren, flüssige Proben schneller und mit erhöhter Genauigkeit aufzutrennen, in ihre Bestandteile zu zerlegen und zu analysieren. Das Verfahren ermöglicht eine höhere Auflösung bei der Analyse der Bestandteile der flüssigen Probe.Advantageously, this method enables liquid samples to be separated, broken down into their components and analyzed more quickly and with increased accuracy. The method enables a higher resolution in the analysis of the components of the liquid sample.

Der erste Behälter kann zum Beispiel ein Liner eines Gaschromatographs sein. Der zweite Behälter kann die Säule des Gaschromatographs beinhalten. Die Wärmetauscheranlage kann demnach ein Gaschromatograph sein.The first container can be, for example, a liner of a gas chromatograph. The second container can contain the column of the gas chromatograph. The heat exchanger system can therefore be a gas chromatograph.

Die Probe kann mittels einer Düse in den ersten Behälter eingespritzt bzw. injiziert werden. Die Struktur in dem ersten Behälter kann nun teilweise oder vollständig durch die flüssige Probe beströmt werden. Ein Teil der flüssigen Probe oder die gesamte flüssige Probe kann in die Struktur eindringen. Die eingedrungene flüssige Probe kann nun instantan mittels der Struktur verdampft werden. Danach wird die verdampfte Probe in den zweiten Behälter abgeführt.The sample can be injected into the first container by means of a nozzle. The liquid sample can flow partially or completely through the structure in the first container. Some or all of the liquid sample may penetrate the structure. The liquid sample that has penetrated can now be vaporized instantaneously by means of the structure. Thereafter, the vaporized sample is discharged into the second container.

Die verdampfte Probe kann mittels einer Düse, die in Durchströmungsrichtung hinter der Struktur an dem ersten Behälter angeordnet ist, in den zweiten Behälter abgeführt werden. Ferner kann die verdampfte Probe durch ein den ersten Behälter durchströmendes Trägergas in den zweiten Behälter abgeführt werden.The evaporated sample can be discharged into the second container by means of a nozzle, which is arranged behind the structure on the first container in the direction of flow. Furthermore, the vaporized sample can be discharged into the second container by a carrier gas flowing through the first container.

Es folgt die Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren. Es zeigen:

  • 1 schematische Darstellung eines Längsschnitts einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
  • 2 Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur,
  • 3a schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranlage als Beschichtungsanlage und Darstellung des Ablagerungsschritts des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens,
  • 3b schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranlage als Beschichtungsanlage und Darstellung des Freisetzungsschritts des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens,
  • 3c schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranlage als Beschichtungsanlage und Darstellung des Freisetzungsschritts des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens, insbesondere des Schritts des Ausbildens einer Pufferzone,
  • 4a perspektivische Skizze einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranlage als Gaschromatograph und Darstellung der Verdampfung einer flüssigen Probe,
  • 4b Schnittskizze einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranlage als Gaschromatograph und Darstellung der Verdampfung einer flüssigen Probe,
  • 5 schematische Schnittzeichnung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranlage als Gaschromatograph und Darstellung der Verdampfung einer flüssigen Probe, und
  • 6 Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur auf verschiedenen Längenskalen, wie sie zum Beispiel in der Wärmetauscheranlage der 4a und 4b verwendet wird.
A description of some preferred embodiments of the present invention follows with reference to the figures. Show it:
  • 1 schematic representation of a longitudinal section of an embodiment of the heat exchanger according to the invention,
  • 2 Scanning electron micrograph of an embodiment of the structure according to the invention,
  • 3a schematic representation of an embodiment of the heat exchanger system according to the invention as a coating system and representation of the deposition step of the coating method according to the invention,
  • 3b schematic representation of an embodiment of the heat exchanger system according to the invention as a coating system and representation of the release step of the coating method according to the invention,
  • 3c schematic representation of an embodiment of the heat exchanger system according to the invention as a coating system and representation of the release step of the coating method according to the invention, in particular the step of forming a buffer zone,
  • 4a perspective sketch of an embodiment of the heat exchanger system according to the invention as a gas chromatograph and representation of the evaporation of a liquid sample,
  • 4b Sectional sketch of an embodiment of the heat exchanger system according to the invention as a gas chromatograph and representation of the evaporation of a liquid sample,
  • 5 schematic sectional drawing of an embodiment of the heat exchanger system according to the invention as a gas chromatograph and representation of the evaporation of a liquid sample, and
  • 6 Scanning electron microscope images of an embodiment of the structure according to the invention on different length scales, as for example in the heat exchanger system 4a and 4b is used.

1 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 40. Der Wärmetauscher 40 kann zum Beispiel zylindrisch ausgebildet sein, wobei die Durchströmungsrichtung D eine der Hauptträgheitsachsen des zylindrischen Wärmetauschers 40 bildet. Im vorliegenden Fall fallen die Durchströmungsrichtung D und die x-Achse eines xyz-Koordinatensystems zusammen. Von innen nach außen, in radialer Richtung, weist der Wärmetauscher 40 die Struktur 20, die zum Beispiel in der gezeigten Ausführungsform vorliegen kann, und die Temperiereinrichtung 42 auf. 1 shows a schematic longitudinal section of an embodiment of a heat exchanger 40 according to the invention. The heat exchanger 40 can, for example, be of cylindrical design, with the flow direction D forming one of the main axes of inertia of the cylindrical heat exchanger 40 . In the present case, the direction of flow D and the x-axis of an xyz coordinate system coincide. From the inside to the outside, in the radial direction, the heat exchanger 40 has the structure 20 , which can be present in the embodiment shown, for example, and the temperature control device 42 .

Die in 1 gezeigte Ausführungsform der Struktur 20 umfasst ausschließlich bzw. besteht aus einem höchst geordnetes Siliziumgitter 22, welches aufgrund seiner Strukturierung ein Netz einer Vielzahl von Kapillaren 24 aufweist. Das Netz der Vielzahl von Kapillaren 24 durchzieht die Struktur 20, sodass beispielsweise ein Fluid, das an der Grenzfläche bzw. Seite 26 der Struktur 20 in die Struktur 20 eindringen kann, die Struktur 20 über die Vielzahl von Kapillaren 24 im Wesentlichen in Durchströmungsrichtung D durchströmen kann und die Struktur 20 an der Grenzfläche bzw. Seite 28 der Struktur verlassen kann.In the 1 The embodiment of the structure 20 shown comprises exclusively or consists of a highly ordered silicon lattice 22 which, due to its structuring, has a network of a large number of capillaries 24 . The network of the plurality of capillaries 24 runs through the structure 20 so that, for example, a fluid which can penetrate into the structure 20 at the interface or side 26 of the structure 20 flows through the structure 20 via the plurality of capillaries 24 essentially in the flow direction D and leaving the structure 20 at the interface or side 28 of the structure.

Um die Struktur 20 herum, auf der Mantelfläche der Struktur 20, ist in der gezeigten Ausführungsform die Temperiereinrichtung 42 angeordnet. Wie oben beschrieben kann die Temperiereinrichtung 42 ein Wärmereservoir oder eine Wärmesenke sein. Zum Beispiel kann die Temperiereinrichtung 42 eine von Heizdrähten oder Kühlschläuchen durchzogene Wandung sein.In the embodiment shown, the temperature control device 42 is arranged around the structure 20, on the lateral surface of the structure 20. FIG. As described above, the temperature control device 42 can be a heat reservoir or a heat sink. For example, the temperature control device 42 can be a wall traversed by heating wires or cooling hoses.

Zusätzlich zu den bereits oben erwähnten Vorteilen des Wärmetauschers 40 hat der Wärmetauscher 40 den Vorteil, dass der sogenannte Leidenfrost-Effekt verringert wird und sich praktisch keine Wärme isolierende Schicht zwischen dem Gitterelement 22 und dem das Gitterelement 22 umströmenden Fluid bilden kann.In addition to the advantages of the heat exchanger 40 already mentioned above, the heat exchanger 40 has the advantage that the so-called Leidenfrost effect is reduced and practically no heat-insulating layer can form between the grid element 22 and the fluid flowing around the grid element 22 .

2 zeigt eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur 20. Die Aufnahme zeigt die Struktur 20, die als Membran ausgebildet ist, auf der Mikrometerskala. 2 12 shows a scanning electron microscope image of an embodiment of the structure 20 according to the invention. The image shows the structure 20, which is in the form of a membrane, on the micrometer scale.

Die 3a und 3b zusammengenommen zeigen schematische Darstellungen einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmetauscheranlage 60 in ihrer Ausführungsform als Beschichtungsanlage 76 und das entsprechende, erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren zum Beschichten eines Substrats 78.the 3a and 3b taken together show schematic representations of an embodiment of a heat exchanger system 60 according to the invention in its embodiment as a coating system 76 and the corresponding coating method according to the invention for coating a substrate 78.

3a zeigt im Wesentlich die Beladung der Struktur 20 (in den 3a, 3b und 3c schraffiert gezeichnet) mit Beschichtungsmaterial bzw. das Ablagern des Beschichtungsmaterials auf der Struktur 20. 3a essentially shows the loading of the structure 20 (in Figs 3a , 3b and 3c drawn hatched) with coating material or the deposition of the coating material on the structure 20.

Diejenigen Beschichtungsmaterialien bzw. Präkursoren, die erst ab einer Temperatur oberhalb der maximalen Einsatztemperatur von herkömmlicherweise eingesetzten Ventilen (ca. 200 °C) hinreichend gut verdampft werden können, werden vor Prozessbeginn in einer separaten Apparatur, z. B. einem Stahl- oder Glasbehälter mit dem Beschichtungsmaterial 80 bzw. Präkursormaterial (zum Beispiel ein Tiegel 81) in einem Ofen 82 verdampft. Diese Apparatur verfügt über mindestens einen Punkt, an dem sich über einen zum Beispiel als Rohr ausgebildeten Behälter 62 über die Öffnung 64 des Behälters 62 Gas, welches das verdampfte Beschichtungsmaterial beinhaltet, absaugen lässt. Quer zur Flussrichtung bzw. Durchströmungsrichtung D des Gases und auf dem gesamten Querschnitt des Behälters bzw. Rohres 62 ist innerhalb des Rohres 62 der Wärmetauscher 40 befestigt. Das Gas kann ein Schutzgas sein und fungiert als Trägergas für das Beschichtungsmaterial.Those coating materials or precursors that can only be vaporized sufficiently well from a temperature above the maximum operating temperature of conventionally used valves (approx. 200 °C) are vaporized in a separate apparatus before the start of the process, e.g. B. a steel or glass container with the coating material 80 or precursor material (e.g. a crucible 81) is vaporized in a furnace 82. This apparatus has at least one point at which gas containing the vaporized coating material can be sucked off via a container 62 embodied, for example, as a tube via the opening 64 of the container 62 . The heat exchanger 40 is fastened within the tube 62 transversely to the direction of flow or flow direction D of the gas and over the entire cross section of the container or tube 62 . The gas can be an inert gas and acts as a carrier gas for the coating material.

Der Wärmetauscher 40, insbesondere die Struktur 20 (schraffiert gezeichnet), hat den weiteren Vorteil, dass er in einem weiten Temperaturbereich formstabil ist und sich nicht verformt.The heat exchanger 40, in particular the structure 20 (shown hatched), has the further advantage that it is dimensionally stable over a wide temperature range and does not deform.

Der Wärmetauscher 40, insbesondere die Struktur 20 (schraffiert gezeichnet), hat den weiteren Vorteil, sich durch die hohe Dichte an Kapillaren bzw. die damit einhergehende hohe Oberfläche der Struktur bezogen auf das insgesamt von der Struktur umfasste Volumen eine große Menge an Beschichtungsmaterial in einem insgesamt kompakten Volumen ablagern d.h. abscheiden lässt.The heat exchanger 40, in particular the structure 20 (drawn hatched), has the further advantage, based on the total volume comprised by the structure, due to the high density of capillaries and the associated high surface area of the structure, a large amount of coating material in one overall compact volume deposited i.e. can be separated.

Wie bereits oben erwähnt, kann der Wärmetauscher 40 auch eine Temperiereinrichtung 42 (nicht gezeigt in 3a) aufweisen. Mittels dieser Temperiereinrichtung kann die Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) gekühlt und/oder geheizt werden und bei konstanter Temperatur gehalten werden. Durch Kühlen der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) kann das Ablagern des Beschichtungsmaterials an der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) unterstützt werden. Durch Heizen der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) kann im unten beschriebenen Schritt des Freisetzens des abgelagerten Beschichtungsmaterials (siehe 3b) das Freisetzen unterstützt werden. Die in den 3b und 3c gezeigte Temperiereinrichtung 42 kann Bestandteil des zweiten Behälters 70, insbesondere der Beschichtungsanlage 70 sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperiereinrichtung 42 zumindest teilweise oder vollständig Bestandteil des Wärmetauschers 40 sein.As already mentioned above, the heat exchanger 40 can also have a temperature control device 42 (not shown in 3a ) exhibit. The structure 20 (shown hatched) can be cooled and/or heated and kept at a constant temperature by means of this temperature control device. The deposition of the coating material on the structure 20 (hatched) can be supported by cooling the structure 20 (hatched). By heating the structure 20 (drawn hatched), in the step described below of releasing the deposited coating material (see FIG 3b ) releasing are supported. The in the 3b and 3c The temperature control device 42 shown can be part of the second container 70, in particular of the coating system 70. Alternatively or additionally, the temperature control device 42 can be at least partially or completely a component of the heat exchanger 40 .

Während des Absaugeprozesses durch das Rohr 62 mit eingebrachtem, durchfließbaren Wärmetauscher 40 setzt sich hierdurch das im aus der Apparatur abgesaugten Dampf bzw. Partikelstrom P enthaltene Beschichtungsmaterial auf der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) ab und bildet dort einen Film bzw. eine Schicht 80a aus Beschichtungsmaterial (schwarzer Rand der schraffiert gezeichneten Struktur 20). Dieser Effekt kann durch eine gezielte Kühlung der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) noch verstärkt werden.During the extraction process through the pipe 62 with the inserted, flowable heat exchanger 40, the coating material contained in the vapor or particle stream P extracted from the apparatus settles on the structure 20 (shown hatched) and forms a film or a layer 80a of coating material there (Black border of the hatched structure 20). This effect can be further intensified by targeted cooling of the structure 20 (shown hatched).

Zusammengefasst zeigt 3a beispielhaft einen Teil der Wärmetauscheranlage bzw. Beschichtungsanlage 76. Es wird der Belade- bzw. Ablagerungsschritt gezeigt: In einem Ofen 82, der in diesem Fall von außen beheizt wird, befindet sich festes Präkursor- bzw. Beschichtungsmaterial 80 (zum Beispiel in einem Tiegel 81). Durch die Erhitzung werden Präkursordämpfe bzw. ein gasförmiger Partikelstrom P aus dem Beschichtungsmaterial erzeugt, der von einem Trägergas zum Wärmetauscher 40 getragen wird, das durch die Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) hindurchfließen kann. Das Trägergas kann über den Gaseinlass 82a in den Ofen eingeleitet werden. Der Wärmetauscher 40 ist in einem rohrförmigen Behälter 62 befestigt. Mit der Zeit bildet sich auf der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) eine dünne Schicht fester Präkursoren bzw. des Beschichtungsmaterials 80a (schwarzer Rand der schraffiert gezeichneten Struktur 20) aus ohne die Kanäle bzw. Kapillaren 24 der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) zu verschließen.In summary shows 3a part of the heat exchanger system or coating system 76 as an example. The loading or deposition step is shown: in a furnace 82, which in this case is heated from the outside, there is solid precursor or coating material 80 (for example in a crucible 81 ). The heating produces precursor vapors or a gaseous particle stream P from the coating material, which is carried by a carrier gas to the heat exchanger 40, which can flow through the structure 20 (shown hatched). The carrier gas can be introduced into the furnace via the gas inlet 82a. The heat exchanger 40 is fixed in a tubular container 62 . Over time, a thin layer of solid precursors or the coating material 80a (black edge of the structure 20 shown hatched) forms on the structure 20 (shown hatched) without closing the channels or capillaries 24 of the structure 20 (shown hatched).

Nach dem Ablagern des Beschichtungsmaterials 80 an der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) wird das Rohr 62 von dem Ofen 82 getrennt und an einem Behälter 70, der das zu beschichtende Substrat 78 enthält, angeordnet. Der Schritt des Anordnens des hier unter anderem beschriebenen Beschichtungsverfahrens ist weder in 3a noch in 3b gezeigt. Die 3a und 3b zeigen „Momentaufnahmen“ des Beschichtungsverfahrens und die entsprechenden Konfigurationen der Wärmetauscheranlage 60 bzw. der Beschichtungsanlage 76.After the coating material 80 has been deposited on the structure 20 (shown hatched), the tube 62 is separated from the furnace 82 and placed on a container 70 containing the substrate 78 to be coated. The step of arranging the coating method described here, inter alia, is neither in 3a still in 3b shown. the 3a and 3b show "snapshots" of the coating process and the corresponding configurations of the heat exchange system 60 or the coating system 76.

3b zeigt im Wesentlichen die Entladung der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) bzw. die Freisetzung des abgelagerten Beschichtungsmaterials 80a (schwarzer Rand der schraffiert gezeichneten Struktur 20) und den entsprechenden Teil der Beschichtungsanlage 76. 3b shows essentially the discharge of the structure 20 (hatched) or the release of the deposited coating material 80a (black edge of the hatched structure 20) and the corresponding part of the coating system 76.

Das Rohr 62 aus 3a wurde in den Behälter 70, in dem sich das zu beschichtende Substrat 78 befindet, soweit hineingeschoben oder gesteckt, dass der Wärmetauscher 40 gerade innerhalb des Behälters 70 ist. Die Position des Behälters bzw. Rohrs 62 kann variabel sein, so dass sich eine optimale Beschichtung des Substrats 78 erreichen lässt. Der richtige Abstand des Behälters 62 vom Substrat 78 bzw. die Position des Behälters 62 in Bezug auf das Substrat 78 ergibt sich aus der Anforderung, dass der Behälter bzw. das Rohr 62 gerade so weit vom Substrat 78 entfernt ist, dass das Substrat 78 noch hinreichend gleichmäßig angeströmt wird.The tube 62 off 3a was pushed or plugged into the container 70, in which the substrate 78 to be coated is located, that the heat exchanger 40 is just inside the container 70. The position of the container or tube 62 can be variable so that an optimal coating of the substrate 78 can be achieved. The correct distance of the container 62 from the substrate 78 or the position of the container 62 in relation to the substrate 78 results from the requirement that the container or the tube 62 is just far enough away from the substrate 78 that the substrate 78 is still flow is sufficiently uniform.

Während des Beschichtungsprozesses wird nun, wann immer die Präkursorendämpfe bzw. die Dämpfe des schwer zu verdampfenden, abgelagerten Präkursor- bzw. Beschichtungsmaterials 80 benötigt werden, die Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) auf die für eine hinreichend schnelle Verdampfung nötige Temperatur geheizt. Hierfür kann der gezeigte Behälter 70 eine Temperiereinrichtung 42 aufweisen. Die Temperiereinrichtung 42 kann aber auch an dem Behälter 62 bzw. dem Rohr angeordnet sein. Die Temperatur, bei der das Präkursormaterial verdampft wird, kann nun höher sein als die maximale Einsatztemperatur gängiger Ventile. Gleichzeitig wird der Wärmetauscher 40 bzw. die Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) von einem Trägergas durchspült (in Durchströmungsrichtung D). Mittels eines Trägergases kann das aus dem auf der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) vorhandenen Film aus Beschichtungsmaterial 80a (schwarzer Rand der schraffiert gezeichneten Struktur 20) verdampfte Beschichtungsmaterial 80 effizient zum zu beschichtenden Substrat 78 gelangen.During the coating process, whenever the precursor vapors or the vapors of the hard-to-evaporate, deposited precursor or coating material 80 are required, the structure 20 (shown hatched) is heated to the temperature required for sufficiently rapid evaporation. The container 70 shown can have a temperature control device 42 for this purpose. However, the temperature control device 42 can also be arranged on the container 62 or the tube. The temperature at which the precursor material is vaporized can now be higher than the maximum operating temperature of common valves. At the same time, the heat exchanger 40 or the structure 20 (shown hatched) is flushed through by a carrier gas (in the direction of flow D). By means of a carrier gas, the coating material 80 vaporized from the film of coating material 80a (black edge of the structure 20 shown hatched) present on the structure 20 (hatched) can efficiently reach the substrate 78 to be coated.

Die Temperiereinrichtung 42 heizt nun die Struktur 20 (schraffiert gezeichnet), so dass sich Dämpfe bzw. Partikelströme P des Beschichtungsmaterials 80 bilden und vom Trägergas zum zu beschichtenden Substrat 78 getragen werden. Das Trägergas kann die Beschichtungsanlage rechts in Richtung einer zusätzlichen Vakuumpumpe oder einer Abgasleitung 86 des Behälters 70 verlassen. Zusätzlich ist hier ein einfach zu verdampfender Präkursor (hier H2O im Behältnis 84) gezeigt, dessen Vorratsbehälter 84 von einem Ventil von der Beschichtungskammer bzw. dem Behälter 70 getrennt ist.The temperature control device 42 now heats the structure 20 (shown hatched), so that vapors or streams of particles P of the coating material 80 form and are carried by the carrier gas to the substrate 78 to be coated. The carrier gas can leave the coating system on the right in the direction of an additional vacuum pump or an exhaust pipe 86 of the container 70 . In addition, a precursor that is easy to vaporize (here H 2 O in the container 84) is shown here, the storage container 84 of which is separated from the coating chamber or the container 70 by a valve.

In 3c ist gezeigt, dass, wann immer die Partikelströme des schwierig zu verdampfenden Beschichtungsmaterials nicht benötigt werden und nicht in die Beschichtungsanlage 76 bzw. den Behälter 70 oder die Beschichtungskammer 70 gelangen sollen, die Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) nicht geheizt, sondern vielmehr aktiv gekühlt und von einem inerten Gas (Trägergas oder Schutzgas) durchspült wird.In 3c it is shown that whenever the particle streams of the difficult-to-evaporate coating material are not required and should not get into the coating system 76 or the container 70 or the coating chamber 70, the structure 20 (shown hatched) is not heated, but rather actively cooled and is flushed with an inert gas (carrier gas or protective gas).

Der konstante Inertgasstrom verhindert, dass Gase aus dem Prozessbereich in dem Behälter 70 über konvektive oder diffusive Prozesse bis zur Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) gelangen oder unterbindet zumindest, dass dies in relevanten Mengen passiert (siehe Pufferzone 90 in 3c).The constant flow of inert gas prevents gases from the process area in the container 70 from reaching the structure 20 (shown hatched) via convective or diffusive processes or at least prevents this from happening in relevant quantities (see buffer zone 90 in 3c ).

Im Gegensatz zu 3b ist die Temperiereinrichtung 42 kalt. Das Ventil des Wasservorratsbehälters 84 ist geöffnet, so dass Wasserdampf in die Beschichtungskammer bzw. in den Behälter 70 über den Einlass 88 eintritt und dort mit dem auf dem Substrat 78 abgeschiedenen Beschichtungsmaterial 80 reagieren kann. Es können auch ein anderer Werkstoff d.h. ein anderes Präkursormaterial im Vorratsbehälter 84 angeordnet sein und eingesetzt werden.In contrast to 3b the temperature control device 42 is cold. The valve of the water reservoir 84 is open, so that water vapor enters the coating chamber or the container 70 via the inlet 88 and can react there with the coating material 80 deposited on the substrate 78 . A different material, ie a different precursor material, can also be arranged and used in the storage container 84 .

Das weiterhin durch das Rohr 62 in die Kammer 70 strömende Gas verhindert, dass nennenswert Wasserdampf in Berührung mit der Schicht aus Beschichtungsmaterial 80a (schwarzer Rand der schraffiert gezeichneten Struktur 20) kommt, das sich auf der Struktur 20 (schraffiert gezeichnet) befindet. Durch das, hier als Schutzgas dienende, Gas bildet sich eine nahezu wasserdampffreie Zone 90 (Pufferzone 90).The gas continuing to flow through tube 62 into chamber 70 prevents significant water vapor contact with the layer of coating material 80a (black border of shaded structure 20) located on structure 20 (shaded). An almost water-vapour-free zone 90 (buffer zone 90) is formed by the gas serving here as protective gas.

Über ein bewegliches angebrachtes Rohr 62, lassen sich so über Steuerung der Gasflüsse, der Temperatur und der Position des Rohres 62 auch räumlich variierende Schichten aufbringen.Spatially varying layers can also be applied by controlling the gas flows, the temperature and the position of the tube 62 via a movably attached tube 62 .

Vorteile der in den 3a, 3b und 3c gezeigten Wärmetauscheranlage 60 bzw. Beschichtungsanlage 76 sind, dass Beschichtungsmaterialien eingesetzt werden können, die eine Siede- bzw. Verdampfungs- oder Sublimationstemperaturen von über 200 °C aufweisen. Bei derart hohen Temperaturen kommt es bei den herkömmlichen, im Stand der Technik eingesetzten Beschichtungsanlagen dagegen zu einem erhöhten Verschleiß insbesondere der verwendeten Ventile. Durch die Wärmetauscheranlage 60 als Beschichtungsanlage 76 wird der Verschleiß verringert und der Einsatz eines Ventils für die Vorhaltung und zeitweise Abtrennung eines schwer verdampfbaren Beschichtungsmaterials ist nicht notwendig. Außerdem kann der gesamte Beschichtungsprozess beschleunigt werden.benefits of in the 3a , 3b and 3c Heat exchanger system 60 or coating system 76 shown are that coating materials can be used which have a boiling or evaporation or sublimation temperature of over 200 ° C. At such high temperatures, on the other hand, in the conventional coating systems used in the prior art, there is increased wear, in particular of the valves used. The heat exchanger system 60 as a coating system 76 reduces wear and the use of a valve for the provision and temporary separation of a coating material that is difficult to vaporize is not necessary. In addition, the entire coating process can be accelerated.

Zusammengefasst zeigen die 3b und 3c jeweils einen Halbzyklus. Im ersten Halbzyklus (3b) ist die Struktur 20 so heiß, dass das abgelagerte Präkursormaterial, wie zum Beispiel CuCl, verdampft. Hierbei ist es vorteilhaft, dass sich die Struktur 20 in direkter Nähe zum Substrat 78 befindet. Die Struktur 20 ist durchströmbar, sodass Dämpfe gut abtransportiert werden können. Im zweiten Halbzyklus ist die Struktur 20 so kalt, dass keine relevanten Mengen Präkursormaterialdampf entstehen kann. Die Struktur 20 wird von einem abschirmenden Inertgas bzw. Trägergas durchspült, sodass Dämpfe eines anderen in der Beschichtungskammer befindlichen Präkursormaterials, wie zum Beispiel Wasserdampf, nicht in Kontakt mit dem Präkursormaterial in der Struktur 20 kommen können.In summary, the 3b and 3c one half cycle each. In the first half cycle ( 3b ) the structure 20 is so hot that the deposited precursor material, such as CuCl, vaporizes. It is advantageous here that the structure 20 is in direct proximity to the substrate 78 . The structure 20 can be flown through, so that vapors can be transported away well. In the second half-cycle, the structure 20 is so cold that no relevant amounts of precursor material vapor can arise. The structure 20 is flushed with a shielding inert gas or carrier gas, so that vapors of another precursor material located in the coating chamber, such as water vapor, cannot come into contact with the precursor material in the structure 20.

Die geringe thermische Masse des Präkursormaterial-Reservoirs bzw. der Struktur 20 ermöglicht es, schnell zwischen den vorgenannten Halbzyklen zu wechseln. Die Funktionsintegration des Reservoirs bzw. der Struktur 20 und der Leitung des abschirmenden Inertgases halten den Bauraum und die Komplexität der Beschichtungsanlage akzeptabel klein, wobei das abzupumpende Volumen ein weiterer zeittreibender Faktor ist.The low thermal mass of the precursor material reservoir or structure 20 makes it possible to quickly switch between the aforementioned half cycles. The functional integration of the reservoir or the structure 20 and the line of the shielding inert gas keep the installation space and the complexity of the coating system acceptably small, with the volume to be pumped being another time-driving factor.

Die Struktur 20 bietet deutlich mehr Oberfläche, von der Präkursormaterial bzw. Beschichtungsmaterial verdampfen kann. Ferner hat die Struktur 20 eine geringere thermische Masse gegenüber dem Rohr 62, wodurch eine kürzere Zykluszeit erreicht werden kann.The structure 20 offers significantly more surface area from which the precursor material or coating material can evaporate. In addition, the structure 20 has a lower thermal mass than the tube 62, which enables a shorter cycle time to be achieved.

In den 4a und 4b ist eine Ausführungsform der Wärmetauscheranlage 60 als Gaschromatograph 74 gezeigt. 4a zeigt eine perspektivische Skizze, wohingegen 4b einen vergrößerten Querschnitt zeigt.In the 4a and 4b an embodiment of the heat exchanger system 60 as a gas chromatograph 74 is shown. 4a shows a perspective sketch, whereas 4b shows an enlarged cross section.

4a zeigt skizzenhaft einen Liner (Behälter 62) aus dem Stand der Technik. Aus diesem wurde der Filter in der Einschnürung entfernt und der Wärmetauscher 40 mit der Struktur 20 und einen konischen Strukturträger 92, der eine zentrale Durchbohrung aufweist, aufgebracht. Auf Grund seiner konischen Form sitzt der Wärmetauscher 40 mit dem Strukturträger 92 gut in der Verjüngung des Liners 62 auf und kann den Durchfluss durch die Struktur 20 bzw. den darauf befindlichen Probenfilm Pr erzwingen (siehe 4b). 4a shows a sketch of a liner (container 62) from the prior art. From this, the filter in the constriction was removed and the heat exchanger 40 with the structure 20 and a conical structural support 92, which has a central through-hole, was applied. Due to its conical shape, the heat exchanger 40 with the structural support 92 sits well in the taper of the liner 62 and can force the flow through the structure 20 or the sample film Pr located on it (see 4b ).

Unterhalb des Strukturträgers 92 tritt die verdampfte Probe Pr aus, die von einem Trägergas in Richtung des Behälters 70 transportiert werden kann, der die Gaschromatographie-Säule enthalten kann.The vaporized sample Pr exits below the structural support 92 and can be transported by a carrier gas in the direction of the container 70 which can contain the gas chromatography column.

Der Strukturträger 92 kann aus Aluminium oder Stahl sein, andere Materialien sind auch denkbar. Das Trägergas darf zum Beispiel nicht chemisch mit der Probe interagieren. Ferner darf der Liner 62 aus keinem Material sein, mit dem die Probe chemisch reagieren kann. Zum Beispiel kann der Behälter 62 bzw. Liner aus Glas und/oder Silizium sein. Der Strukturträger 92 kann aus Silizium sein.The structural support 92 can be made of aluminum or steel, but other materials are also conceivable. For example, the carrier gas must not chemically interact with the sample. Furthermore, the liner 62 must not be made of any material with which the sample can chemically react. For example, the container 62 or liner can be made of glass and/or silicon. The structure carrier 92 can be made of silicon.

Vorteile der in den 4a und 4b gezeigten Wärmetauscheranlage 60 bzw. des Gaschromatographs 74 sind, dass das Auftrennen einer zu analysierenden Probe Pr schneller, reproduzierbarer und mit erhöhtem Auflösungsvermögen durchgeführt werden kann, da das Verdampfen durch den Einsatz des die Struktur 20 umfassenden Wärmetauschers 40 effizienter, insbesondere schneller und vollständiger, ablaufen kann. Die Auflösung der Gaschromatographie kann gesteigert werden.benefits of in the 4a and 4b The heat exchanger system 60 or the gas chromatograph 74 shown is that the separation of a sample Pr to be analyzed can be carried out faster, more reproducibly and with increased resolution, since the evaporation through the use of the heat exchanger 40 comprising the structure 20 takes place more efficiently, in particular faster and more completely can. The resolution of gas chromatography can be increased.

5 zeigt schematisch einen Liner (Behälter 62) aus dem Stand der Technik. Aus diesem wurde der Filter in der Einschnürung entfernt und der Wärmetauscher 40 mit der Struktur 20 und einen konischen Strukturträger 92, der eine zentrale Durchbohrung aufweist, aufgebracht. Auf Grund seiner konischen Form sitzt der Wärmetauscher 40 mit dem Strukturträger 92 gut in der Verjüngung des Liners 62 auf und kann den Durchfluss durch die Struktur 20 bzw. den darauf befindlichen Probenfilm Pr erzwingen. 5 FIG. 12 schematically shows a liner (container 62) from the prior art. From this, the filter in the constriction was removed and the heat exchanger 40 with the structure 20 and a conical structural support 92, which has a central through-hole, was applied. Because of its conical shape, the heat exchanger 40 with the structural support 92 sits well in the taper of the liner 62 and can force the flow through the structure 20 or the sample film Pr located thereon.

Unterhalb des Strukturträgers 92 tritt die verdampfte Probe Pr aus, die von einem Trägergas in Richtung des Behälters 70 transportiert werden kann, der die Gaschromatographie-Säule enthalten kann.The vaporized sample Pr exits below the structural support 92 and can be transported by a carrier gas in the direction of the container 70 which can contain the gas chromatography column.

Der Strukturträger 92 kann aus Aluminium oder Stahl sein, andere Materialien sind auch denkbar. Das Trägergas darf zum Beispiel nicht chemisch mit der Probe interagieren. Ferner darf der Liner 62 aus keinem Material sein, mit dem die Probe chemisch reagieren kann. Zum Beispiel kann der Behälter 62 bzw. Liner aus Glas und/oder Silizium sein. Der Strukturträger 92 kann aus Silizium sein.The structural support 92 can be made of aluminum or steel, but other materials are also conceivable. For example, the carrier gas must not chemically interact with the sample. Furthermore, the liner 62 must not be made of any material with which the sample can chemically react. For example, the container 62 or liner can be made of glass and/or silicon. The structure carrier 92 can be made of silicon.

Vorteile der in der 5 gezeigten Wärmetauscheranlage 60 bzw. des Gaschromatographs 74 sind, dass das Auftrennen einer zu analysierenden Probe Pr schneller, reproduzierbarer und mit erhöhtem Auflösungsvermögen durchgeführt werden kann, da das Verdampfen durch den Einsatz des die Struktur 20 umfassenden Wärmetauschers 40 effizienter, insbesondere schneller und vollständiger, ablaufen kann. Die Auflösung der Gaschromatographie kann gesteigert werden.advantages of in the 5 The heat exchanger system 60 or the gas chromatograph 74 shown is that the separation of a sample Pr to be analyzed can be carried out faster, more reproducibly and with increased resolution, since the evaporation through the use of the heat exchanger 40 comprising the structure 20 takes place more efficiently, in particular faster and more completely can. The resolution of gas chromatography can be increased.

Die Struktur 20 auf dem Strukturträger 92 kann zum Beispiel, wie in 6 gezeigt, beschaffen sein. Die 6 zeigt Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen verschiedener Varianten der Struktur 20 auf unterschiedlichen Längenskalen.The structure 20 on the structural support 92 can, for example, as in 6 shown to be constituted. the 6 shows scanning electron microscopy p-scans of different variants of structure 20 on different length scales.

BezugszeichenlisteReference List

2020
Strukturstructure
2222
Gitterelementgrid element
2424
Vielzahl von Kapillarenvariety of capillaries
2626
erste Seite der Strukturfirst page of the structure
26a26a
durchströmbare Fläche des Gitterelementsflow-through surface of the grid element
2828
zweite, der ersten Seite gegenüberliegende Seite der Struktursecond side of the structure opposite to the first side
4040
Wärmetauscherheat exchanger
4242
Temperiereinrichtungtemperature control device
6060
Wärmetauscheranlageheat exchanger system
6262
erster Behälterfirst container
6464
erste Öffnung des ersten Behältersfirst opening of the first container
6666
zweite Öffnung des ersten Behälterssecond opening of the first container
6868
Innenwandung des ersten BehältersInner wall of the first container
7070
zweiter Behältersecond container
7272
Öffnung des zweiten BehältersOpening of the second container
7474
Gaschromatographgas chromatograph
7676
Beschichtungsanlagecoating plant
7878
Substratsubstrate
8080
Beschichtungsmaterialcoating material
80a80a
auf die Struktur aufgebrachtes BeschichtungsmaterialCoating material applied to the structure
8181
Tiegelcrucible
8282
Ofenoven
82a82a
Gaseinlassgas inlet
8484
Vorratsbehälterreservoir
8686
Abgasleitungexhaust pipe
8888
Einlassinlet
9090
Pufferzonebuffer zone
9292
Strukturträgerstructural support
DD
Durchströmungsrichtungflow direction
PP
Partikelstromparticle stream
PrPr
Probe / verdampfte Probesample / vaporized sample

Claims (16)

Struktur (20), insbesondere für die Verwendung in Wärmetauschern (40), umfassend: ein Gitterelement (22) aus einer wärmeleitenden Substanz, wobei das Gitterelement (22) eine Vielzahl von Kapillaren (24) aufweist, und wobei das Gitterelement (22) über die Vielzahl von Kapillaren (24) im Wesentlichen in einer Durchströmungsrichtung (D) zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten (26, 28) des Gitterelements (22) von einem Partikelstrom (P) durchströmbar ist.Structure (20), particularly for use in heat exchangers (40), comprising: a grid element (22) made of a thermally conductive substance, wherein the grid element (22) has a plurality of capillaries (24), and wherein a particle flow (P) can flow through the grid element (22) via the plurality of capillaries (24) essentially in a flow direction (D) between two opposite sides (26, 28) of the grid element (22). Struktur (20) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Kapillaren (24) Kapillaren umfasst, die sich geradlinig in der Durchströmungsrichtung (D) zwischen den zwei gegenüberliegenden Seiten (26, 28) des Gitterelements (22) erstrecken.Structure (20) after claim 1 , wherein the plurality of capillaries (24) comprises capillaries which extend linearly in the flow direction (D) between the two opposite sides (26, 28) of the grid element (22). Struktur (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gitterelement (22) eine regelmäßige, insbesondere periodische, geometrische Gitterstruktur aufweist, und/oder wobei das Gitterelement (22) ein photonischer Kristall ist.Structure (20) according to one of the preceding claims, wherein the grating element (22) has a regular, in particular periodic, geometric grating structure, and/or wherein the grating element (22) is a photonic crystal. Struktur (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Substanz elektrisch leitfähig ist, und/oder wobei die Substanz Silizium und/oder Kupfer umfasst.Structure (20) according to any one of the preceding claims, wherein the substance is electrically conductive, and/or wherein the substance comprises silicon and/or copper. Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kapillaren der Vielzahl von Kapillaren (24) Querschnitte im Quadratmillimeterbereich und/oder Quadratnanometerbereich aufweisen, vorzugsweise weist jede Kapillare einen Querschnitt von etwa 100 µm2 auf, und/oder wobei das Gitterelement eine durchströmbare Fläche (26a) senkrecht zu der Durchströmungsrichtung (D) im Quadratnanometerbereich bis Quadratzentimeterbereich aufweist.Structure according to one of the preceding claims, wherein the capillaries of the plurality of capillaries (24) have cross sections in the square millimeter range and/or square nanometer range, preferably each capillary has a cross section of approximately 100 µm 2 , and/or wherein the grid element has a surface (26a ) perpendicular to the flow direction (D) in the square nanometer to square centimeter range. Wärmetauscher (40), insbesondere für den Einsatz in Wärmetauscheranlagen (60) zum Temperieren eines Partikelstroms (P), umfassend: eine Struktur (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Struktur (20) temperierbar ist, und wobei vorzugsweise die Struktur (20) elektrische Anschlüsse aufweist.Heat exchanger (40), in particular for use in heat exchanger systems (60) for temperature control of a particle flow (P), comprising: a structure (20) according to any one of the preceding claims, wherein the structure (20) can be temperature-controlled, and wherein the structure (20) preferably has electrical connections. Wärmetauscher (40) nach Anspruch 6, wobei der Wärmetauscher (40) eine Temperiereinrichtung (42) aufweist und wobei vorzugsweise die Temperiereinrichtung (42) zumindest ein Heizelement und/oder zumindest ein Kühlelement umfasst, wobei das zumindest eine Heizelement insbesondere ein elektrischer Widerstand oder eine vorgeheizte Behälterwandung, mit der die Struktur (20) in Kontakt steht, ist und/oder wobei das zumindest eine Kühlelement insbesondere ein Peltierelement, ein Schlauch, der mit einem Kühlmittel beschickt wird, oder eine vorgekühlte Behälterwandung, mit der die Struktur (20) in Kontakt steht, ist.Heat exchanger (40) after claim 6 , wherein the heat exchanger (40) has a temperature control device (42) and wherein the temperature control device (42) preferably comprises at least one heating element and/or at least one cooling element, the at least one heating element being in particular an electrical resistor or a preheated container wall with which the structure (20) is in contact, and/or wherein the at least one cooling element is in particular a Peltier element, a tube that is charged with a coolant, or a pre-cooled container wall with which the structure (20) is in contact. Wärmetauscheranlage (60), umfassend: einen Wärmetauscher (40) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, und einen ersten Behälter (62), in den der zu temperierende Partikelstrom (P) über eine erste Öffnung (64) des ersten Behälters (62) einleitbar ist, wobei der Wärmetauscher (40) im Inneren des ersten Behälters (62) angeordnet ist.Heat exchanger system (60), comprising: a heat exchanger (40) according to any one of Claims 6 or 7 , and a first container (62) into which the particle flow (P) to be temperature-controlled can be introduced via a first opening (64) of the first container (62), the heat exchanger (40) being arranged inside the first container (62). . Wärmetauscheranlage (60) nach Anspruch 8, wobei der erste Behälter (62) eine zweite Öffnung (66) aufweist, und wobei vorzugsweise der Wärmetauscher (40) im Inneren des ersten Behälters (62) zwischen der ersten Öffnung (64) und der zweiten Öffnung (66) angeordnet ist, und wobei vorzugsweise die Innenwandung (68) des ersten Behälters (62) zumindest abschnittsweise temperierbar ist.Heat exchanger system (60) after claim 8 , wherein the first container (62) has a second opening (66), and preferably wherein the heat exchanger (40) is arranged inside the first container (62) between the first opening (64) and the second opening (66), and the inner wall (68) of the first container (62) preferably being able to be heated at least in sections. Wärmetauscheranlage (60) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Wärmetauscheranlage (60) ferner einen zweiten Behälter (70) umfasst, wobei der zweite Behälter (70) eine Öffnung (72) aufweist und wobei die zweite Öffnung (66) des ersten Behälters (62) und die Öffnung (72) des zweiten Behälters (70) derart zueinander angeordnet sind, dass der Partikelstrom (P), der die Struktur (20) in dem ersten Behälter (62) verlässt, in den zweiten Behälter (70) gelangen kann, und wobei vorzugsweise der zweite Behälter (70) eine Temperiereinrichtung aufweist.Heat exchanger system (60) according to one of Claims 8 or 9 , wherein the heat exchanger system (60) further comprises a second container (70), wherein the second container (70) has an opening (72) and wherein the second opening (66) of the first container (62) and the opening (72) of the second container (70) are arranged relative to one another in such a way that the particle stream (P) leaving the structure (20) in the first container (62) can reach the second container (70), and wherein preferably the second container (70 ) has a temperature control device. Wärmetauscheranlage (60) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Wärmetauscheranlage (60) ein Gaschromatograph (74) oder eine Beschichtungsanlage (76) ist.Heat exchanger system (60) according to one of Claims 8 until 10 , wherein the heat exchanger system (60) is a gas chromatograph (74) or a coating system (76). Verfahren zum Temperieren eines Partikelstroms (P), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Temperieren einer Struktur (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, und Beströmen der Struktur (20) mit dem zu temperierenden Partikelstrom (P), wobei der zu temperierende Partikelstrom (P) an einer ersten Seite (26) der Struktur (20) in die Struktur (20) eindringt und ein temperierter Partikelstrom (P) an einer zweiten, der ersten Seite (26) gegenüberliegenden Seite (28) der Struktur (20) die Struktur (20) verlässt.Method for tempering a particle flow (P), the method comprising the following steps: tempering a structure (20) according to one of Claims 1 until 5 , and flowing the structure (20) with the particle flow (P) to be temperature-controlled, wherein the particle flow (P) to be temperature-controlled penetrates into the structure (20) on a first side (26) of the structure (20) and a temperature-controlled particle flow (P ) leaves the structure (20) on a second side (28) of the structure (20) opposite the first side (26). Verwendung einer Struktur (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Temperieren eines Partikelstroms (P).Use of a structure (20) according to any one of Claims 1 until 5 for tempering a particle flow (P). Verfahren zum Beschichten eines Substrats (78) mit einem Beschichtungsmaterial (80), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ablagern des Beschichtungsmaterials (80) an einer Struktur (20) einer Wärmetauscheranlage (60) nach einem der Ansprüche 10 oder 11 mittels Beströmens der Struktur (20) mit einem Partikelstrom (P), der Partikel des Beschichtungsmaterials (80) umfasst, Anordnen des ersten Behälters (62) an dem zweiten Behälter (70), in dem sich das Substrat (78) befindet, und Freisetzen des sich an der Struktur (20) abgelagerten Beschichtungsmaterials (80) durch Heizen der Struktur (20), wobei vorzugsweise das Freisetzen einschließt: Durchströmen der Struktur (20) mit einem Trägergas, wobei das Trägergas, insbesondere wenn kein Beschichtungsmaterial (80) von der Struktur (20) mehr freigesetzt wird, eine Pufferzone (90) an einer dem zweiten Behälter (70) zugewandten Seite der Struktur (20) ausbildet, und wobei vorzugsweise die Verfahrensschritte wiederholbar sind.A method of coating a substrate (78) with a coating material (80), the method comprising the steps of: depositing the coating material (80) on a structure (20) of a heat exchanger system (60) according to any one of Claims 10 or 11 by flowing a particle stream (P) comprising particles of the coating material (80) onto the structure (20), arranging the first container (62) on the second container (70) in which the substrate (78) is located, and releasing of the coating material (80) deposited on the structure (20) by heating the structure (20), the release preferably including: flowing a carrier gas through the structure (20), the carrier gas, in particular when no coating material (80) is removed from the Structure (20) is released more, a buffer zone (90) on a second container (70) facing side of the structure (20) forms, and wherein the method steps are preferably repeatable. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Partikelstrom (P) das Trägergas und die Partikel des Beschichtungsmaterials (80) umfasst.procedure after Claim 14 , wherein the particle flow (P) comprises the carrier gas and the particles of the coating material (80). Verfahren zum Auftrennen einer flüssigen Probe (Pr), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Einleiten der Probe (Pr) in den ersten Behälter (62) einer Wärmetauscheranlage (60) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, Verdampfen der Probe (Pr) mittels der Struktur (20), und Abführen der verdampften Probe (Pr) in den zweiten Behälter (70).Method for separating a liquid sample (Pr), the method comprising the following steps: Introducing the sample (Pr) into the first container (62) of a heat exchanger system (60) according to one of Claims 10 or 11 , evaporating the sample (Pr) by means of the structure (20), and discharging the evaporated sample (Pr) into the second container (70).
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