DE10256882A1

DE10256882A1 - Sublimationsofen und diesen verwendendes Verfahren

Info

Publication number: DE10256882A1
Application number: DE2002156882
Authority: DE
Inventors: Norwin Von Malm
Original assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Current assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-06-24
Also published as: AU2003291949A1; WO2004050207A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sublimationsofen, welcher einen Rohrofen mit einem Eintrittsende und einem Austrittsende umfaßt, wobei der Rohrofen von zumindest zwei koaxial zueinander und spiralförmig angeordneten, elektrisch isolierten Heizdrähten über seine im wesentlichen gesamte Länge umwickelt ist, der Abstand zweier benachbarter Wicklungen des ersten Heizdrahts über die im wesentlichen gesamte Länge des Ofenrohres konstant ist, und der Abstand von benachbarten Wicklungen des zweiten Heizdrahts vom Eintrittsende zum Austrittsende des Rohrofens jeweils um einen bestimmten Betrag ansteigt und die beiden Heizdrähte getrennt bestromt sind; sowie ein Verfahren zur Sublimation, welches den Sublimationsofen verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sublimationsofen, welcher einen Rohrofen mit einem Eintrittsende und einem Austrittsende umfaßt, wobei der Rohrofen von zumindest zwei koaxial zueinander und spiralförmig angeordneten, elektrisch isolierten Heizdrähten über seine im wesentlichen gesamte Länge umwickelt ist, sowie ein Verfahren zur Sublimation, welches diesen Sublimationsofen verwendet.
Für eine Vielzahl von Anwendungen ist es erforderlich, daß chemische Substanzen verwendet werden, die eine äußerst hohe Reinheit aufweisen. Hier sind beispielsweise sowohl die Erzeugung von Einkristallen als auch die Herstellung von organischen Leuchtdioden (OLED) zu nennen.
Zahlreiche Reinigungsverfahren sind auf chemischem Gebiet bekannt, unter anderem auch die Reinigungsmöglichkeit von chemischen Substanzen durch Sublimation. Eine Sublimationsreinigung beruht auf unterschiedlichen Sublimationstemperaturen der Verunreinigungen und der zu reinigenden Substanz. Die verunreinigte Substanz wird bei einer Sublimation unmittelbar aus ihrem festen Zustand in den gasförmigen Zustand überführt (durch Erwärmen und/oder Vakuum), und je nach Sublimationstemperatur werden die Verunreinigungen und die gereinigte Substanz unterschiedlich, d.h. bevorzugt an verschiedenen Orten einer Sublimationsvorrichtung, resublimiert.
Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von Sublimationsvorrichtungen bekannt. So ist beispielsweise ein wärmeisoliertes und evakuiertes Kupferrohr bekannt, das an seinem einen Ende durch eine elektrische Heizschlange beheizt wird (Temperatur T₁), an seinem anderen Ende mittels Wasserkühlung gekühlt wird (Temperatur T₂). Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Kupfers entsteht somit über die Länge des Rohres ein linearer Temperaturgradient, der in Durchschnittstemperatur ([T₁ + T₂]/2) und Neigung (T₁ – T₂) beliebig wählbar ist. Nachteilig bei der Verwendung eines solchen Kupferrohres ist jedoch, daß dieses, neben den Dichtungen zur Vakuumversorgung, oxidiert werden kann. Somit ist eine Verwendung lediglich für niedrigere Sublimationstemperaturen möglich.

Aus der US 5,444,247 ist ein Metallrohr bekannt, das an seinem einen Ende elektrisch beheizt wird (Temperatur T₀) und über die gesamte Länge durch die Umgebungsluft gekühlt wird. Dadurch entsteht ein zum Ende des Rohres hin exponentiell abfallender Temperaturgradient. Wird die Temperatur T₀ knapp oberhalb der Sublimationstemperatur eingestellt, ist aufgrund des exponentiellen Abfalls eine unbefriedigende örtliche Auflösung des Resublimationsbereichs gegeben, wird die Temperatur T₀ jedoch wesentlich höher gewählt, ist zwar die Auflösung besser, jedoch besteht die Gefahr der chemischen Zersetzung der zu reinigenden Substanz und der Korrosion von Metallrohr und Dichtungen.

Aus R.A. Laudise, Ch. Kloc, P.G. Simpkins, T. Siegrist, Journal of Crystal Growth 187 (1998) 449-454, ist ein Keramikrohr für eine Sublimationsvorrichtung bekannt, welches durch mehrere, nebeneinander angeordnete, in ihrer Heizleistung separat einstellbare elektrische Heizwicklungen beheizt wird. Dabei werden die einzelnen Heizleistungen so eingestellt, daß sich von einem Ende des Rohres zum anderen Ende ein Temperaturgefälle ergibt. Die unterschiedlichen Heizzonen erzeugen ein stufiges Temperaturprofil, und für jede Heizzone ist ein eigener Leistungssteller notwendig.

In T. Kitamura, S. lmamura, M. Kawamata, Journal of Imaging Technology 14, (1988) 136-140 wird ein Glasrohr beschrieben, dessen Temperaturverteilung durch zwei getrennte Heizvorrichtungen gesteuert wird, die jeweils abnehmende Wicklungsdichten aufweisen, was eine unabhängige Regelung von Durchschnittstemperatur und Gradientensteigung nicht ermöglicht.

Aus der GB 915 306 ist eine Sublimationsvorrichtung bekannt, um welche eine elektrische Heizspule gewickelt ist, wobei diese Heizspule im Anfangsbereich der Sublimationsvorrichtung enger gewickelt ist als im Endbereich. Bei Heizwicklungen mit fallender Wicklungsdichte ist die Durchschnittstemperatur und die Steigung des Gradienten nicht mehr unabhängig regelbar.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Sublimationsofen bereitzustellen, der die Nachteile des Standes der Technik überwindet, insbesondere eine voneinander unabhängige Regelung der Durchschnittstemperatur und des Temperaturgradienten ermöglicht, um für eine verbesserte örtliche Auflösung des Resublimationsbereichs für verschiedene chemische Substanzen zu sorgen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das den erfindungsgemäßen Sublimationsofen verwendet.

Die erste Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Abstand zweier benachbarter Wicklungen des ersten Heizdrahts über die im wesentlichen gesamte Länge des Rohrofens konstant ist, und der Abstand von benachbarten Wicklungen des zweiten Heizdrahts vom Eintrittsende zum Austrittsende des Rohrofens jeweils um einen bestimmten Betrag ansteigt, und die beiden Heizdrähte getrennt bestrombar sind.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der zweite Heizdraht mit steigendem Abstand der Wicklungen innenliegend und der erste Heizdraht mit konstantem Abstand der Wicklungen außenliegend, um den zweiten Heizdraht herum, um den Rohrofen gewickelt ist.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Heizdrähte über jeweils einen Spannungs- bzw. Leistungsregler getrennt bestrombar sind.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, daß der Rohrofen ein Keramikrohrofen ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß innerhalb des Rohrofens ein im wesentlichen zentriertes weiteres Rohr, bevorzugt aus Glas, angeordnet ist, das an seinen Enden jeweils zu einem KF-Flansch ausgeformt ist und bevorzugt länger ist als der Rohrofen.

Bevorzugt ist dabei, daß das Rohr mittels thermisch isolierendem Material, bevorzugt Glaswolle, innerhalb des Rohrofens zentriert ist.

Außerdem ist vorgesehen, daß innerhalb des weiteren Rohres zwei längs geschnittene Halbrohre, bevorzugt Glashalbrohre so angeordnet sind, daß sie aufeinanderliegend eine vollständige Rohranordnung darstellen.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß am Eintrittsende des Rohrofens, bevorzugt über den KF-Flansch, ein Nadelventil angeschlossen ist und der Rohrofen über das Austrittsende mit einer Vakuumquelle verbunden ist.

Bevorzugt ist dabei ferner, daß über das Nadelventil der Sublimationsofen mit hochreinem Inertgas, bevorzugt Stickstoffgas oder Argongas, versorgbar ist.

Ferner sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß innerhalb der die vollständige Rohranordnung bildenden Halbrohre im Bereich des Eintrittsendes des Rohrofens ein Tiegel angeordnet ist.

Außerdem kann bevorzugt sein, daß der Tiegel im Bereich des Eintrittsendes des Rohrofens sicher befestigt ist.

Weiterhin ist dabei bevorzugt vorgesehen, daß der Tiegel einen mit Löchern versehenen Dekkel aufweist.

Besonders bevorzugt ist, daß zumindest eine Temperaturkontrollvorrichtung, wie ein Thermoelement, zwischen Rohrofen und zentriertem Rohr angeordnet ist, bevorzugt im Bereich des innerhalb des zentrierten Rohres angeordneten Tiegels.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht Mittel zur optischen Überwachung eines Sublimationsprozesses, insbesondere zur Überprüfung des Füllstands des Tiegels, vor.

Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, daß die Mittel zur optischen Überprüfung Bohrungen durch den Rohrofen bis zum Rohr umfassen, in welche entsprechende optische Überprüfungsvorrichtungen einsetzbar sind.

Noch bevorzugter ist vorgesehen, daß beide Heizdrähte an dem Rohrofen sicher befestigt sind.

Ferner ist bevorzugt, daß die Heizdrähte über Schienen an dem Rohrofen fixiert sind, wobei die Schienen entsprechend beabstandete Ausschnitte aufweisen.

Dabei sieht die Erfindung bevorzugt zumindest je vier Metallschienen vor, die bevorzugt paarweise in einem Winkel von 90° zueinander um den Rohrofen angeordnet sind, wobei die Metallschienen jedes Paares mittels Verschraubungen an den Metallschienenenden miteinander verbunden sind.

Besonders bevorzugt ist ein äußeres Ofengehäuse, das über die Verschraubungen der Metallschienen an dem Sublimationsofen befestigt ist.

Auch kann ergänzend eine dritte Heizwicklung im Bereich des Eintrittsendes des Rohrofens vorgesehen sein.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß der im wesentlichen gesamte Rohrofen mit thermisch isolierendem Material, bevorzugt Glaswolle, umgeben ist.

Schließlich wird die zweite Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Sublimation, insbesondere zur sublimativen Reinigung von chemischen Substanzen, welches einen erfindungsgemäßen Sublimationsofen verwendet.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es durch die spezielle Anordnung zweier getrennt beheizbarer Heizdrähte möglich ist, die Durchschnittstemperatur des Ofens sowie den Temperaturgradienten über die gesamte Länge des Ofens getrennt und völlig unabhängig voneinander zu regeln. Aufgrund dieser Unabhängigkeit ist bei der Reinigung oder Abtrennung von sublimierbaren Substanzen eine ideale örtliche Auflösung des Resublimationsbereichs für verschiedene chemische Substanzen (Sublimationstemperaturen) möglich. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich also durch eine besondere Flexibilität in der Anwendung aus. Von entscheidender Bedeutung ist dabei, daß der Abstand zweier benachbarter Wicklungen (Ganghöhe) bei einer der Heizwicklungen konstant ist, während der Abstand bei der zweiten Heizwicklung über die Länge des Sublimationsofens um einen bestimmten Betrag ansteigt.

Durch die Verwendung zweier Halbrohre innerhalb des Sublimationsofens können diese nach Entnahme bequem aufgeklappt und die einzelnen Fraktionen leicht entnommen werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, in welcher beispielhaft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben ist. In den Zeichnungen ist:
1a eine schematische Längsschnittsansicht durch einen erfindungsgemäßen Sublimationsofens
1b ein vergrößerter Ausschnitt eines Bereichs des Sublimationsofens nach 1a;
1c ein vergrößerter Ausschnitt eines weiteren Bereichs des Sublimationsofens nach 1a;
2 eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Sublimationsofens; und
3 eine graphische Auftragung des Temperaturprofils des erfindungsgemäßen Sublimationsofens im Betrieb.
1a zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Sublimationsofen, der im wesentlichen aus einem Rohrofen 1 besteht. Bevorzugt ist der Rohrofen 1 ein Keramikrohrofen, z.B. aus Al₂O₃. Um den Rohrofen 1 sind spiralförmig zwei handelsübliche, elektrisch isolierte Heizdrähte 2a, 2b, gewickelt, welche koaxial zueinander angeordnet sind. Dabei bleibt der Abstand zweier benachbarter Wicklungen (Ganghöhe) bei der äußeren Heizwicklung 2a über die Länge des Rohrofens 1 konstant ("Konstantheizung"), bei der inneren Heizwicklung 2b steigt der Abstand jedoch von Wicklung zu Wicklung über dem Rohrofen 1 um einen bestimmten Betrag an ("Gradientenheizung"). Wie in 1b beispielhaft gezeigt, können die Abstände der Wicklungen dadurch definiert und fixiert werden, daß über beiden Heizdrahtwicklungen 2a, 2b Metallschienen 3a und 3b, bevorzugt je vier Metallschienen 3a bzw. 3b als Vierkantprofile (bevorzugt aus Edelstahl), angeordnet sind, die in den entsprechenden Abständen tunnelförmige Ausschnitte 4 aufweisen, durch welche die Heizdrähte 2a, 2b verlaufen können. Bevorzugt sind vier Metallschienen-Paare 3a, 3b in einem Winkel von 90° zueinander um den Rohrofen 1 angeordnet, wobei jeweils zwei Schienen 3a, 3b eines Paares durch Verschraubungen 5 an den Schienenenden miteinander verbunden sein können, wie in 1c gezeigt ist. Diese Verschraubungen 5 können gleichzeitig auch zur Befestigung eines äußeren Ofengehäuses 6 dienen, siehe 1c. Die Heizleistung der beiden Heizdrähte 2a, 2b kann durch zwei Spannungs- oder Leistungsregler 7a, 7b getrennt eingestellt werden.
In dem Rohrofen 1 befindet sich ein mittels Glaswolle 10 im Rohrofen 1 zentriertes Rohr 8, bevorzugt ein Glasrohr, das an den Enden bevorzugt zu einem KF-Flansch ausgeformt und länger ist als der Rohrofen 1. In dem Rohr 8 sind zwei längs geschnittene Halbrohre 9a, 9b, bevorzugt ebenfalls aus Glas, angeordnet. Ferner ist in dem Ofenteil mit der höheren Wicklungsdichte der Gradientenheizung, also im Bereich des Eintrittsendes des Rohrofens 1, ein kleiner Tiegel 11 angeordnet, der mit der zu sublimierenden Substanz gefüllt ist. An diesem Eintrittsende des Ofens ist an den Flansch des Rohres 8 mittels einer Edelstahlleitung ein Nadelventil (nicht gezeigt) zur Versorgung mit hochreinem Inertgas (vorzugsweise Stickstoffgas 3 (5.0)) angeschlossen, während das Austrittsende des Rohres 8 mit einer Vakuumquelle verbunden ist. Zur thermischen Isolation ist der gesamte Aufbau bevorzugt mit hochtemperaturfester Glaswolle 12 umwickelt.
Der vollständige Aufbau des erfindungsgemäßen Sublimationsofens ist in einer Querschnittsansicht in 2 gezeigt.
Sind die beiden Spannungs- oder Leistungsregler 7a, 7b auf bestimmte, von Null verschiedene Werte eingestellt, so ergibt sich über die Länge des erfindungsgemäßen Sublimationsofens das in 3 dargestellte Temperaturprofil. Da die nicht-isolierten Enden des Rohres 8 von der Umgebungsluft gekühlt werden, stellt sich nur zwischen x₁ und x₂ ein linearer Temperaturgradient ein. Dieser kann nun durch Ändern der Heizleistung der Gradientenheizung (G) in seiner Neigung verändert werden, während eine Variation der Heizleistung der Konstantheizung (K) unter Beibehaltung der Neigung eine vertikale Verschiebung des linearen Temperaturprofils bewirkt. In 3 sind beide Änderungen durch entsprechend gekennzeichnete Pfeile veranschaulicht.
Der Sublimationsofen gemäß der vorliegenden Erfindung ist ohne bauliche Veränderungen und mit lediglich zwei Spannungs- bzw. Leistungsreglern 7a, 7b zur Reinigung aller im Vakuum sublimierbaren Substanzen geeignet. Je größer die Gesamtlänge des Ofens ist, um so weniger wirken sich die nicht-linearen Temperaturbereiche am Eintritts- bzw. Austrittsende des Sublimationsofens aus. Je nach verwendetem Material der Heizdrähte 2a, 2b und der Rohre 8, 9a, 9b lassen sich Temperaturen von bis zu 1.500°C erreichen. Stehen die Enden des Rohres 8 weit genug über dem Eintritts- bzw. Austrittsende des Sublimationsofens hinaus, so ist aufgrund der schlechten Wärmeleitung auch keine thermische Beschädigung der daran ausgeformten Flanschdichtungen zu befürchten.
Nach dem Anschluß der beiden Enden des Rohres 8 an das Nadelventil und die Vakuum- quelle sowie dem Einstellen der beiden Heizleistungen G und K, sublimiert das an der heißesten Stelle des Ofens positionierte, zu reinigende Material und wird durch den am Nadelventil eingestellten Inertgasstrom durch den Ofen transportiert. Erreicht es die Stelle x₅ im Ofen, an der die Sublimationstemperatur T_S herrscht, so resublimiert es und schlägt sich an dieser Stelle an der Innenwand der Halbrohre 9a, 9b nieder. Im Ausgangsmaterial enthaltene Verunreinigungen besitzen im allgemeinen eine andere Sublimationstemperatur und schlagen sich daher an einer anderen Stelle innerhalb des Sublimationsofens nieder. Nach erfolgter Resublimation des Ausgangsmaterials werden die Heizdrähte 2a, 2b ausgeschaltet. Der abgekühlte Ofen wird belüftet, die Flanschverbindungen geöffnet, so daß die beiden Halbrohre 9a, 9b aus dem Rohr 8 gezogen werden können. Nach dem Aufklappen der beiden Halbrohre 9a, 9b, können die einzelnen Fraktionen bequem, beispielsweise mit einem Spatel, entnommen werden.
Ist die Sublimationstemperatur T_S einer zu reinigenden Substanz bei gegebenem Vakuum nicht genau bekannt, so kann der erfindungsgemäße Sublimationsofen zunächst dazu dienen, bei ausschließlich eingeschalteter Gradientenheizung einen möglichst großen Temperaturbereich zur Bestimmung der Sublimationstemperatur T_S abzudecken. Wird während der Sublimation die genaue Temperaturverteilung entlang des Rohres 8, beispielsweise mittels eines Thermoelements ermittelt, so kann danach die Sublimationstemperatur anhand des Ortes der Resublimation bestimmt werden. Durch eine verwendete starke Steigung des Temperaturgradienten ist hierdurch aber nur eine schlechte örtliche Auflösung des Resublimationsbereichs möglich, also eine schlechte Trennleistung.
Bei einer erfindungsgemäßen Verwendung des Sublimationsofens, d.h. bei einer Reinigung mit hoher Trennleistung, ist die Sublimationstemperatur T_S der zu reinigenden Substanz bei gegebenem Vakuum bekannt. Durch geeignete Einstellung der Heizleistung K kann die Durchschnittstemperatur ([T₁+ T₂]/2) auf T_S eingestellt werden. Mit der Einstellung einer niedrigen Heizleistung G kann nun ein Temperaturgradient mit flacher Steigung (T₁ – T₂) eingestellt werden, der für eine hohe örtliche Temperaturauflösung und somit für eine hohe Trennleistung sorgt.
Wird der erfindungsgemäße Sublimationsofen unter den Bedingungen einer hohen Trennleistung und mit sehr schwach eingestelltem Inertgasstrom lange genug betrieben, so ist auch die Erzeugung von größeren Einkristallen aus pulvrigen oder amorphen Ausgangsmaterialien möglich.
Einem Fachmann auf diesem Gebiet sind ferner ohne weiteres zusätzliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sublimationsofens möglich.
So kann beispielsweise eine Temperaturregelung so vorgesehen sein, daß ein Thermoelement zwischen Rohrofen 1 und Rohr 8 positioniert wird, so daß permanent die Temperatur an der Stelle des Rohrofens 1 gemessen wird, wo der Tiegel 11 angeordnet ist. Auf diese An und Weise ist es möglich, durch einen Regelkreis diese Temperatur über den gesamten Sublimationsprozeß definiert und konstant zu halten.
Auch ist es denkbar, daß zur Minimierung der thermischen Verluste an dem Eintritts- und Austrittsende des Rohrofens 1 die Isolierung aus Glaswolle 12 über die Länge des Rohrofens 1 hinaus ausgedehnt wird.
Von besonderem Vorteil ist es, den Sublimationsprozeß innerhalb des erfindungsgemäßen Sublimationsofens, besonders bei flachen Temperaturgradienten, zeitlich zu beschleunigen, indem ein separater, dritter Heizdraht mit konstanter Wicklungsdichte um den Rohrofen 1 neben den beiden Heizdrähten 2a, 2b im Bereich des Eintrittsendes des Rohrofens 1 gewickelt wird. Wird diese dritte Wicklung bei hoher Heizleistung betrieben und steht der Tiegel mit der zu sublimierenden Substanz in diesem Abschnitt des Ofens, so wird durch die erhebliche Überschreitung der Sublimationstemperatur an diesem On der Übergang der Substanz in die Gasphase beschleunigt, die gute Trennleistung, die oben beschrieben wurde, bleibt aber erhalten, da im Resublimationsbereich des Ofens stets eine unabhängige Regelung der Durchschnittstemperatur und des Temperaturgradienten noch möglich bleibt.
Da die Information, ob sich noch Substanz im Tiegel 11 befindet, die Verfahrensdauer auf das wirklich notwendige Maß beschränkt, kann es ferner sinnvoll sein, den Füllstand des Tiegels 11 optisch zu überprüfen. Zu diesem Zweck können in dem Rohrofen 1 und der Isolation 12 oberhalb der Tiegelposition beispielsweise zwei dünne Bohrungen plaziert werden, durch die (auch mittels Glasfasern) Licht eingestrahlt und der Tiegel 11 beobachtet werden kann. Statt Glasfasern kann zur Auftrechterhaltung der Beobachtungsöffnung im Isolationsmaterial 12 auch ein dünnes Glasrohr eingesetzt werden. Wird ferner ein Glastiegel verwendet, können die Bohrungen auch oberhalb und unterhalb des Glastiegels angebracht werden, so daß visuell oder photometrisch die Transmission durch den Glastiegel verfolgt werden kann. Selbstverständlich sind ähnliche Beobachtungsbohrungen auch an anderen Stellen des Sublimationsofens möglich, z.B. am Resublimationsort.
Bei zu raschem Belüften nach dem Sublimationsverfahren kann der Tiegel 11 auch dazu neigen, von der einströmenden Luft in den Bereich der Resublimationszone vorgeschoben zu werden und so die erhaltenen Fraktionen wieder zu vermischen. Daher kann der Tiegel 11 in einer bevorzugten Ausführungsform, beispielsweise mit einem Draht, so befestigt werden, daß dieser Draht einerseits den Tiegel 11 umschlingt, andererseits zu einer Spirale geformt ist, deren Außendurchmesser gerade dem Durchmesser der inneren Halbrohre 9a, 9b entspricht, um für eine sichere Befestigung innerhalb der Halbrohre 9a, 9b zu sorgen. Die Länge des Drahts zwischen dem Tiegel 11 und der Spirale muß dabei dem Abstand zwischen Beginn der Halbrohre 9a, 9b und der Tiegelposition entsprechen.
Um ferner beim Belüften zu vermeiden, durch den Luftstrom noch unsublimierte Substanz aus einem nicht vollständig entleerten Tiegel 11 in die Sublimationszone zu befördern, kann auf dem Tiegel ein mit Löchern versehener Deckel aufgesetzt sein.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie in den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

1: Rohrofen
2a, 2b: Heizdraht
3a, 3b: Metallschiene
4: Ausschnitt
5: Verschraubung
6: Ofengehäuse
7a, 7b: Spannungs- bzw. Leistungsregler
8: Rohr
9a, 9b: Halbrohr
10: Glaswolle
11: Tiegel
12: Glaswolle

Claims

Sublimationsofen, welcher einen Rohrofen (1) mit einem Eintrittsende und einem Austrittsende umfaßt, welcher Rohrofen (1) von zumindest zwei koaxial zueinander und spiralförmig angeordneten, elektrisch isolierten Heizdrähten (2a, 2b) in seiner im wesentlichen gesamten Länge umwickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zweier benachbarter Wicklungen des ersten Heizdrahts (2a) über die im wesentlichen gesamte Länge des Rohrofens (1) konstant ist, und der Abstand von benachbarten Wicklungen des zweiten Heizdrahts (2b) vom Eintrittsende zum Austrittsende des Rohrofens (1) jeweils um einen bestimmten Betrag ansteigt, und die beiden Heizdrähte (2a, 2b) getrennt bestrombar sind.
Sublimationsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Heizdraht (2b) mit steigendem Abstand der Wicklungen innenliegend und der erste Heizdraht (2a) mit konstantem Abstand der Wicklungen außenliegend, um den zweiten Heizdraht (2b) herum, um den Rohrofen (1) gewickelt ist.
Sublimationsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (2a, 2b) getrennt über jeweils einen Spannungs- bzw. Leistungsregler (7a, 7b) bestrombar sind.
Sublimationsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrofen (1) ein Keramikrohrofen ist.
Sublimationsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Rohrofens (1) ein im wesentlichen zentriertes, weiteres Rohr (8), bevorzugt aus Glas, angeordnet ist, das an seinen Enden jeweils zu einem KF-Flansch ausgeformt ist und bevorzugt länger ist als der Rohrofen (1).
Sublimationsofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (8) mittels thermisch isolierendem Material, bevorzugt Glaswolle (10), innerhalb des Rohrofens (1) zentriert ist.
Sublimationsofen nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des weiteren Rohres (8) zwei längs geschnittene Halbrohre (9a, 9b), bevorzugt Glashalbrohre, so angeordnet sind, daß sie aufeinanderliegend eine vollständige Rohranordnung darstellen.
Sublimationsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Eintrittsende des Rohrofens (1), bevorzugt über den KF-Flansch, ein Nadelventil angeschlossen ist und der Rohrofen (1) über das Austrittsende mit einer Vakuumquelle verbunden ist.
Sublimationsofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß über das Nadelventil der Sublimationsofen mit hochreinem Inertgas, bevorzugt Stickstoffgas oder Argongas, versorgbar ist.
Sublimationsofen nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der die vollständige Rohranordnung bildenden Halbrohre (9a, 9b) im Bereich des Eintrittsendes des Rohrofens (1) ein Tiegel (11) angeordnet ist.
Sublimationsofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel (11) im Bereich des Eintrittsendes des Rohrofens (1) sicher befestigt ist.
Sublimationsofen nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel (11) einen mit Löchern versehenen Deckel aufweist.
Sublimationsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Temperaturkontrollvorrichtung, wie ein Thermoelement, zwischen – Rohrofen (1) und zentriertem Rohr (8) angeordnet ist, bevorzugt im Bereich des innerhalb . des zentrierten Rohres (8) angeordneten Tiegels (11).
Sublimationsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur optischen Überwachung eines Sublimationsprozesses, insbesondere zur Überprüfung des Füllstands des Tiegels (11).
Sublimationsofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur optischen Überprüfung Bohrungen durch den Rohrofen (1) bis zum Rohr (8) umfassen, in welche entsprechende optische Überprüfungsvorrichtungen einsetzbar sind.
Sublimationsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Heizdrähte (2a, 2b) an dem Rohrofen (1) sicher befestigt sind.
Sublimationsofen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (2a, 2b) über Schienen (3a, 3b) an dem Rohrofen fixiert sind, welche Schienen (3a, 3b) entsprechend beabstandete Ausschnitte (4) zur Aufnahme der Heizdrähte (2a, 2b) aufweisen.
Sublimationsofen nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch zumindest je vier Metallschienen (3a, 3b), die paarweise in einem Winkel von 90° zueinander um den Rohrofen (1) angeordnet sind, wobei die Metallschienen (3a, 3b) jedes Paares mittels Verschraubungen (5) an den Metallschienenenden miteinander verbunden sind.
Sublimationsofen nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein äußeres Ofengehäuse (6), das über die Verschraubungen (5) der Metallschienen (3a, 3b) an dem Sublimationsofen befestigt ist.
Sublimationsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dritte Heizwicklung im Bereich des Eintrittsendes des Rohrofens (1).
Sublimationsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen gesamte Rohrofen (1) mit thermisch isolierendem Material, bevorzugt Glaswolle (12), umgeben ist.
Verfahren zur Sublimation, insbesondere zur sublimativen Reinigung von chemischen Substanzen, welches einen Sublimationsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 21 verwendet.