DE975708C - Verdampfer zur Verdampfung von Metallen, insbesondere im Hochvakuum - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung eines Verdampfers, der zur Verdampfung von Metallen oder Legierungen, insbesondere im Hochvakuum, geeignet ist.

Bei zahlreichen technischen Verfahren werden Metalle auf andere Stoffe durch Aufdampfen aufgebracht, sei es zur Erzeugung von leitenden Schichten auf Isolierstoffen, beispielsweise zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren, sei es, um ein billiges Material mit einer korrosionsfesten Metallschicht zu überziehen, um eine hochwertige Oberfläche zu erhalten, oder auch um andere Wirkungen zu erzielen, beispielsweise Metallschichten auf die Grundplatten von Selentrockengleichrichtern aufzubringen.

Bisher hat man Metalle, die insbesondere im Hochvakuum verdampft werden sollen, in geeignete Tiegel eingebracht und diese Tiegel durch eine Heizwicklung aus Widerstandsdraht erhitzt. Es ist auch bekannt, als Tiegelmaterial leitende Stoffe, wie beispielsweise Kohle, zu verwenden, die direkt durch Stromdurchgang erhitzt werden. Verdampfer mit Tiegeln, die eine getrennte Heizwicklung aufweisen, haben nicht nur einen komplizierten Aufbau, sondern auch den Nachteil, daß zur Isolation der Heizleitung gegenüber dem meist aus Metall bestehenden Verdampfungstiegel zusätzlich Isolationsrohre aus hochfeuerfesten Massen benötigt werden, welche ihrerseits meist noch mit einer Umhüllung versehen sind. Eine derartige Anord-

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nung weist eine sehr hohe Wärmekapazität auf, so daß sehr hohe Energiebeträge nötig sind, um die ganze Anordnung auf eine bestimmte Temperatur zu bringen und auf dieser Temperatur zu halten. Die Folge davon ist, daß die Heizleiterdrähte sehr hoch beansprucht werden und ein öfteres Auswechseln der Heizleiter nötig ist. Andererseits werden für derartige Verdampfer lange Anheizzeiten benötigt, und nach Abschalten des Stromes ίο ist eine lange Abkühlung erforderlich. Verdampfer, die aus leitendem Material bestehen, das durch den Stromdurchgang erhitzt wird, benötigen sehr hohe Stromstärken zur Erwärmung und sind nur für geringe Metallmengen geeignet.

Es sind auch Verdampfer zum Verdampfen von Metallen bekannt, bei denen der nicht isolierte Heizleiter die Form einer zylindrischen oder konischen Spirale hat, auf welche das zu verdampfende Metall aufgebracht wird, so daß es einen Überzug ao auf dem Heizleiter bildet. Bei solchen Verdampfern ist man jedoch in der Wahl des Heizleitermaterials nicht frei, da das zu verdampfende Metall das Heizleitermaterial gut benetzen muß. Weiter kann bei solchen Verdampfern das Metall nur langsam verdampft werden, da es sonst in Form von kleinen Kugeln vom Heizleiter fortgeschleudert wird.

Schließlich besteht bei diesem Verdampfer und auch bei dem noch bekannten Verdampfer aus zu einem Tiegel gefaltetem, bandförmigem Heizleiter die Gefahr der Verunreinigung der aufgedampften Schicht durch das Heizleitermaterial und die Gefahr der Legierungsbildung des zu verdampfenden Metalls mit dem Heizleitermaterial, wodurch die Lebensdauer des Heizleiters erheblich herabgesetzt wird. Auch wird durch in den Heizleiter einlegiertes Metall das nachfolgend zu verdampfende Metall verunreinigt, so daß nicht ohne weiteres verschiedene Metalle nacheinander verdampft werden können.

Der erfindungsgemäße Verdampfer vermeidet diese Nachteile. Er ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus mit elektrischen Heizleitern heizbaren keramischen Rohren, Stäben od.dgl. zusammengesetzt ist, wie sie z. B. üblicherweise zur Isolation von Heizleiterdrähten verwendet werden. Dadurch wird erreicht, daß infolge der geringen Wärmekapazität der Verdampfer schnell angeheizt werden kann und zum Erhitzen keine unnötig hohen Ströme verwendet werden müssen, so daß sich infolge längerer Lebensdauer eine Ersparnis an Heizleiterdraht ergibt. Der erfindungsgemäß aus keramischen Isolationsrohren aufgebaute Verdampfer zeichnet sich außerdem durch große Einfachheit aus und kann in beliebigen Größen hergestellt werden. Es ist dabei nicht erforderlich, daß die Fugen und Zwischenräume zwischen den Rohren abgedichtet werden, weil das geschmolzene Metall infolge seiner hohen Oberflächenspannung nicht ausläuft. Bei den bisher bekannten Verdampfern für Metalle hat man gerade diese Eigenschaft des flüssigen Metalls als unerwünscht betrachtet und Maßnahmen angewandt, um eine gute Benetzung der Verdampferwand zu erzielen.

Ein erfindungsgemäßer Verdampfer für Metalle wird aus mehreren keramischen Isolationsrohren aufgebaut, die auf einfache Weise durch Metalldraht, Metallband oder irgendeine andere Vorrichtung zusammengehalten werden. Diese Rohre werden so aneinandergelegt und miteinander verbunden, daß sich ein Gefäß in Form einer langgestreckten Wanne ergibt. Die Stirnseite wird vorzugsweise durch Einbündeln von kurzen Stäben aus demselben Material abgeschlossen. An Stelle dieser Stäbe können aber auch Rohrstücke verwendet werden, wenn ihr innerer Durchmesser nicht zu groß ist. Mehrere derartige Verdampfer können in einer Reihe oder in einer Ebene angeordnet sein und lassen sich schnell auswechseln, aufbauen und zerlegen. Der Heizleiter wird vorzugsweise im Zickzack durch die den Verdampfer bildenden Rohre gezogen 'und erhitzt direkt die Rohrwandungen.

Zur näheren Erläuterung des Erfmdungsgedankens wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel genauer beschrieben. In

Fig. ι ist ein erfindungsgemäßer Verdampfer in perspektivischer Darstellung gezeigt;

Fig. 2 zeigt einen waagerechten Schnitt ungefähr im Bereich der Metallschmelze;

Fig. 3 sind Beispiele für die Bündelung der keramischen Rohre dargestellt.

Der Verdampfer nach Fig. 1 besteht aus mehreren keramischen Rohren r, die unter stirnseitiger Zwischenlage von keramischen Metallstäbchen 2, vorzugsweise aus demselben Material, zu einem Bündel zusammengefaßt sind, so daß sich ein wannenförmiges Gebilde ergibt. Das Rohrbündel ist beispielsweise durch zwei Metallbänder 3 zusammengehalten. Die untersten drei Rohre 3 werden von dem Heizleiter 4 durchzogen und so beheizt.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Verdampfer nach Fig. 1 dargestellt, und zwar im Bereich der Metallschmelze 5, Die beiden Rohre 1 bilden die Wand der Verdampferwanne und sind von dem Heizleiter 4 durchzogen. Durch die Keramikstäbe 2 sind die Stirnseiten abgeschlossen. Die flüssige Metallschmelze 5 zieht sich infolge der Oberflächenspannung an den frei liegenden Enden kappenförmig zusammen ebenso wie an den Spalten zwischen den Rohren, so daß das Metall nicht ausfließt.

In Fig. 3a bis 3d sind vier Beispiele für die Bündelung der Rohre angegeben. Beispielsweise können die Rohre 1 und die Stäbe 2 durch Umwickeln mit einem Draht oder Band 3 aus geeignetem Metall zusammengehalten werden, das gleichzeitig, wie dies in Fig. 3 a angedeutet ist, eine Aufhängeöse 3« für den Verdampfer bildet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 b sind die den Verdampfer bildenden Rohre und die Stäbe in ein Blech 6 eingesteckt, das einen entsprechend bemessenen Ausschnitt aufweist. Dieses Blech kann ebenfalls an seinem oberen Ende mit Vorrichtungen oder beispielsweise einer öffnung 6 a zum Aufhängen des Verdampfers oder an seinem unteren

Ende mit Füßen zur Aufstellung oder Befestigung versehen sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 c ist das Rohrbündel mit einer Kappe 7 aus geeignetem Metall abgedeckt, die gleichzeitig zur Befestigung des Verdampfers, vorzugsweise mit dem Fuß 7 a, auf einer Grundplatte dient.

Wie in Fig. 3 d dargestellt, können die Halterungen für das Rohrbündel auch aus geeignet geformten Platten 8 α und 8 b aus hitzebeständigem Material bestehen, zwischen die die Rohre eingeklemmt werden.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stellen jedoch nicht die einzigen Möglichkeiten zur Ausführung des Erfindungsgedankens dar. Auch richtet sich das verwendete Material für Rohre und Halterungsteile nach dem Verwendungszweck, der Temperaturbelastung, der mechanischen Belastung usw.

Nach der Erfindung gebaute Verdampfer zeichnen sich durch äußerst einfachen Aufbau und sehr geringe Wärmekapazität aus und lassen sich mit Vorteil überall da verwenden, wo Metalle, vorzugsweise im Hochvakuum, verdampft werden müssen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verdampfer zur Verdampfung von Metallen, vorzugsweise im Hochvakuum, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus mit Heizleitern heizbaren keramischen Rohren, Stäben od. dgl. besteht, die lose zu einem eine Wanne, Tiegel od. dgl. erzeugenden Gebilde zusammengefaßt sind.
2. 2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Rohren, Stäben od. dgl. bestehende Gebilde durch draht- oder bandförmige Schellen zusammengehalten ist, die gleichzeitig zur mechanischen Halterung des Verdampfers dienen.
3. 3. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre, Stäbe od. dgl. in Aussparungen, öffnungen od. dgl. von plattenförmigen Körpern geeigneten Materials gelagert und dadurch zusammengehalten sind.
4. 4. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre, Stäbe od. dgl. in kappenförmigen Teilen aus geeignetem Material gelagert und dadurch zusammengehalten sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   W. Schulz, »Elektrische Heizeinrichtungen«, 1950, S. 21;

   J. Strong, Procedures in experimental physics, 1952, 17. Auflage, S. 175/176.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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