FR2825835A1 - Procede de depot d'un revetment supraconducteur sur un substrat et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de dépôt d'un revêtement supraconducteur sur un substrat en bande selon lequel la bande (1) est tirée au travers d'une chambre de dépôt sur un support (2) et est chauffée dans une zone de chauffage dans laquelle elle est revêtue du matériau supraconducteur. Selon ce procédé, la bande (1) est soumise à plusieurs étapes alternées de chauffage et de revêtement de courte durée.
Description
<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE DEPOT D'UN REVETEMENT SUPRACONDUCTEUR SUR UN SUBSTRAT ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE
DE CE PROCEDE
La présente invention concerne un procédé de dépôt d'un revêtement supraconducteur sur un substrat et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
DE CE PROCEDE
La présente invention concerne un procédé de dépôt d'un revêtement supraconducteur sur un substrat et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Elle concerne plus précisément un procédé de dépôt d'un revêtement supraconducteur sur un substrat en bande selon lequel la bande est tirée sur un support au travers d'une chambre de dépôt et est chauffée dans une zone de chauffage dans laquelle elle est revêtue du matériau supraconducteur.
Elle se rapporte aux matériaux supraconducteurs dit HTSC ( < < high temperature superconducting materials en anglais) qui ont des températures critiques supérieures à 77 K. Ils contiennent par exemple les composants Yttrium, Baryum, Cuivre et Oxygène et sont alors appelés YBCO. Ces matériaux HTSC sont déposés sur un substrat chauffé par exemple au moyen d'un laser pulsé, d'une évaporation par plasma, d'une évaporation thermique ou chimiquement.
Un tel procédé est décrit dans le brevet américain US 5 846 911 selon lequel le substrat en bande est tiré au travers d'une chambre de dépôt dans laquelle il est chauffé dans une zone de chauffage et est revêtu d'un matériau supraconducteur dans cette zone de chauffage. Afin d'améliorer la conductivité, le substrat est revêtu du matériau supraconducteur dans une forme géométrique différente de celle d'utilisation du produit fini de telle sorte qu'une contrainte de compression est créée dans le plan du substrat revêtu, une fois le substrat mis dans sa forme d'utilisation. Pour ce faire, le dépôt est réalisé au moyen d'un laser pulsé, la bande de substrat étant courbée dans ladite zone de chauffage.
<Desc/Clms Page number 2>
Si un tel procédé convient pour des longueurs de bande traitée réduites, il pose des problèmes de performance du produit final dans le cas de grandes longueurs de bande traitée, du fait que la température n'est pas constante durant la période nécessaire au dépôt du matériau supraconducteur à cause de pertes par radiation.
Le dépôt par laser pulsé haute vitesse (dit HR-PLD de l'anglais high rate pulsed laser deposition ) d'un film fin de YBCO sur une bande métallique suppose un préchauffage de la bande à une température élevée très précisément définie.
Or une stabilisation de la température de la bande suppose de la conserver dans une zone de chauffage fermée, ce qui n'est pas compatible avec la nécessité de son passage devant une fenêtre destinée au faisceau du laser pulsé.
Relativement à cet art antérieur, l'objet de l'invention est d'améliorer le dépôt du matériau supraconducteur et les propriétés du produit final et permettre la production de grandes longueurs de substrat revêtu.
Pour ce faire, conformément à l'invention, la bande est soumise à plusieurs étapes alternées de chauffage et de revêtement de courte durée.
De cette façon, au lieu d'être exposée au faisceau laser durant une longue période avec une baisse de température résultante préjudiciable, la bande est exposée au faisceau laser plusieurs fois durant une courte période. Sa température varie donc très peu pendant cette période. De plus, une meilleure homogénéité est ainsi obtenue puisque chaque section de la bande est exposée exactement aux mêmes conditions sur son trajet dans la chambre de dépôt.
<Desc/Clms Page number 3>
Selon le mode de réalisation préféré, la bande est soumise à un déplacement en hélice sur un support cylindrique dans ladite zone de chauffage.
De préférence, le déplacement en hélice de la bande commence avant l'étape de revêtement.
Avantageusement, l'étape de revêtement est réalisée sur la bande en hélice sur une zone longitudinale de longueur supérieure au pas de l'hélice,
De préférence, ladite zone longitudinale de revêtement est située le long de la génératrice supérieure de l'hélice,
Avantageusement, ledit revêtement est réalisé par laser pulsé à haute vitesse.
De préférence, ladite zone longitudinale de revêtement est située le long de la génératrice supérieure de l'hélice,
Avantageusement, ledit revêtement est réalisé par laser pulsé à haute vitesse.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.
Selon le mode de réalisation préféré, ledit support est constitué d'un cylindre rotatif traversant un four cylindrique comportant un orifice d'entrée de la bande et un orifice de sortie de la bande et percé d'un orifice allongé espacé dudit orifice d'entrée et destiné au revêtement par le matériau supraconducteur.
Avantageusement, ledit support cylindrique est constitué d'une pluralité de barres longitudinales entraînées en rotation et guidées par des anneaux de guidage disposés à leurs extrémités.
De préférence, la forme desdits anneaux assure un guidage des barres permettant l'entraînement en hélice de la bande.
Plus précisément, elle assure alternativement un
déplacement hélicoïdal des barres, et un déplacement axial de retour, qui contrebalance le déplacement axial correspondant au pas d'hélice.
déplacement hélicoïdal des barres, et un déplacement axial de retour, qui contrebalance le déplacement axial correspondant au pas d'hélice.
<Desc/Clms Page number 4>
Ainsi, le déplacement de la bande en hélice est assuré sans actionnement complémentaire et sans translation du support en soi.
Pour ce faire, ledit support comporte une zone de non contact où les barres sont alignées selon un plan droit et, de préférence, ladite zone de non contact est située le long de la génératrice inférieure de l'hélice.
Ceci permet un déplacement axial des barres qui contrebalance le déplacement axial engendré lors de leur rotation sur les anneaux dans le sens de déplacement de la bande.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention.
La figure 1 est une vue de dessus d'un four pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe transversale du support faisant partie de ce four.
La figure 3 est une vue en perspective de détail dudit support.
Selon le procédé de dépôt d'un revêtement supraconducteur sur un substrat en bande conforme à l'invention, la bande est tirée sur un support au travers d'une chambre de dépôt.
Une telle chambre de dépôt est décrite dans le brevet US 5 846 911.
Dans cette chambre à vide est produite une atmosphère d'oxygène maintenu par exemple à une pression de 0,5 mbar.
Dans cette chambre, non représentée ici, la bande de substrat 1 est chauffée dans une zone de chauffage dans laquelle elle est revêtue du matériau supraconducteur, le substrat ayant une forme non plate dans cette zone.
<Desc/Clms Page number 5>
Pour ce faire, comme représenté sur la figure 1, ledit support est constitué d'un cylindre rotatif 2 traversant un four cylindrique 3 comportant un orifice d'entrée 5 de la bande et un orifice de sortie 6 de la bande et percé d'un orifice allongé 4 espacé dudit orifice d'entrée 4 et destiné au revêtement par le matériau supraconducteur.
La chambre à vide contient donc une première bobine d'alimentation de grande capacité chargée de bande de substrat et une seconde bobine de réception de grande capacité de substrat revêtu, ici non représentées.
De façon connue et également représentée dans le brevet US 5 846 911, un laser pulsé est disposé en dehors de la chambre devant une fenêtre et émet un faisceau entrant dans la chambre puis réfléchi sur une cible face à t'orifice allongé 4 et supportant le matériau supraconducteur.
L'orifice allongé 4 est avantageusement centré relativement au four 3 et, tout au moins, il est espacé de l'orifice d'entrée 5 afin que le déplacement en hélice de la bande et son chauffage commence avant l'étape de revêtement. De préférence, il est situé le long de la génératrice supérieure du four 3.
La bande 1 est soumise à un déplacement en hélice dans le four 3, par simple enroulement sur ce support rotatif 2.
L'orifice allongé 4 est de longueur supérieure au pas de l'hélice et même égale à une pluralité de pas. Ainsi, la bande (1) est soumise à plusieurs étapes alternées de chauffage et de revêtement de courte durée.
<Desc/Clms Page number 6>
Avantageusement, l'orifice 4 est tel que la bande est soumise à dix étapes de chauffage/revêtement, constituées chacune de 60 secondes de chauffage et de cinq secondes de revêtement.
En effet, lors de sa rotation sur le support cylindrique 2, la bande 1 en passant devant l'orifice 4 est revêtue de matériau supraconducteur durant un premier passage puis un second passage au pas suivant de l'hélice et ainsi de suite sur toute la longueur de l'orifice allongé 4 et est chauffée entre ces étapes de revêtement.
Sur cette figure 1, le support 2 est schématisé et est décrit plus en détails ci-après.
Les figures 2 et 3 décrivent un mode de réalisation préféré du support cylindrique 2.
Ce support 2 est constitué de barres 7 en acier inoxydable longitudinales juxtaposées portées et guidées par deux bagues 8 disposées à chaque extrémité du support, où la température est basse. Au moins une des barres 7 est entraînée en rotation et permet la rotation de toutes les barres. Ces barres peuvent être de section elliptique.
De préférence, le support 2 est de section non circulaire, créant une zone longitudinale 9 de non contact entre la bande 1 et le support 2. Et avantageusement, ladite zone de non contact 9 est située le long de la génératrice inférieure de l'hélice et dans cette zone 9, les bagues de guidage 8 ont une forme contenue dans un plan droit horizontal et les barres 7 se trouvent donc alignées selon un plan droit en passant dans cette zone 9. De cette façon, la bande 1 ne risque pas d'être déformée par la gravité. Eventuellement, une lame peut être interposée dans cette zone 9, afin d'obliger le détachement de la bande 1 lors de son arrivée dans cette zone 9.
<Desc/Clms Page number 7>
La figure 3 représente en détail un anneau de guidage 8.
Dans la zone 9, vanneau 8 comporte un tronçon 8A contenu dans un plan droit horizontal et de forme courbe en S. Les deux extrémités de ce tronçon 8A sont reliés par un tronçon 8B elliptique,
Ainsi, lors de la rotation des barres 7 dans le sens de rotation F, ces dernières lors de leur passage sur le second tronçon 8B sont également soumises à une translation progressive vers la droite ou plus exactement dans le sens de déplacement souhaité de la bande 1. La bande est ainsi automatiquement entraînée dans son déplacement hélicoïdal sur le support 2 sans autre actionnement.
Ainsi, lors de la rotation des barres 7 dans le sens de rotation F, ces dernières lors de leur passage sur le second tronçon 8B sont également soumises à une translation progressive vers la droite ou plus exactement dans le sens de déplacement souhaité de la bande 1. La bande est ainsi automatiquement entraînée dans son déplacement hélicoïdal sur le support 2 sans autre actionnement.
Lors du passage des barres 7 sur le premier tronçon 8A, elles suivent une trajectoire plane horizontale et une translation contraire vers la gauche, n'ayant aucun effet sur la bande 1, puisque celle-ci n'est pas entraînée par le support 2 dans la zone 9.
Claims (11)
- REVENDICATIONS 1. Procédé de dépôt d'un revêtement supraconducteur sur un substrat en bande selon lequel la bande (1) est tirée au travers d'une chambre de dépôt sur un support (2) et est chauffée dans une zone de chauffage dans laquelle elle est revêtue du matériau supraconducteur, caractérisé en ce que la bande (1) est soumise à plusieurs étapes alternées de chauffage et de revêtement de courte durée
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande (1) est soumise à un déplacement en hélice sur un support cylindrique (2) dans ladite zone de chauffage.
- 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déplacement en hélice de la bande (1) commence avant l'étape de revêtement.
- 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'étape de revêtement est réalisée sur la bande (1) en hélice sur une zone longitudinale de longueur supérieure au pas de l'hélice,
- 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite zone longitudinale de revêtement est située le long de la génératrice supérieure de l'hélice,
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit revêtement est réalisé par laser pulsé à haute vitesse.
- 7. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support (1) est constitué d'un cylindre rotatif<Desc/Clms Page number 9>traversant un four cylindrique (3) comportant un orifice d'entrée de la bande (5) et un orifice de sortie de la bande (6) et percé d'un orifice allongé (4) espacé dudit orifice d'entrée (5) et destiné au revêtement par le matériau supraconducteur.
- 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit support cylindrique (2) est constitué d'une pluralité de barres longitudinales (7) entraînées en rotation et guidées par des anneaux de guidage (8) disposés à leurs extrémités.
- 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la forme desdits anneaux (8) assure un guidage des barres (7) permettant l'entraînement en hélice de la bande.
- 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit support (2) comporte une zone (9) de non contact où les barres (7) sont alignées selon un plan droit.
- 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite zone de non contact (9) est située le long de la génératrice inférieure de l'hélice.
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| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 08 29 August 1997 (1997-08-29) * |
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