JPH0622641B2 - 低揮発性物質の蒸気で富化されたガス流の発生装置 - Google Patents

低揮発性物質の蒸気で富化されたガス流の発生装置

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JPH0622641B2
JPH0622641B2 JP1003891A JP389189A JPH0622641B2 JP H0622641 B2 JPH0622641 B2 JP H0622641B2 JP 1003891 A JP1003891 A JP 1003891A JP 389189 A JP389189 A JP 389189A JP H0622641 B2 JPH0622641 B2 JP H0622641B2
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低揮発性粉末物質の蒸気で富化された少なくと
も不活性ガスのガス流を発生させる加熱可能の装置に関
するもので、特に、粉体を保持する内部空間を有する容
器と、ガス流の送入管と、富化ガスを反応器に流す排出
管とを具え、送入管および排出管がそれぞれ弁を有し、
装置の作動時にガスが粉体中を通過して流れるよう容器
に送入管および排出管の管端が接続され、容器(1) およ
び排出管(19)が恒温槽(2) 内に設けられ、粉体(13)が他
の固体不活性成分を含み、容器内部空間(12)がガス流
(4,16) を横切って配置された２個のガス透過性多孔板
(10,14) によって形成された横断壁を有し、内部空間の
他の壁はガスを透過しないよう構成されているガス流発
生装置に関するものである。
上述した形式のガス流発生装置は、粉体蒸発装置、粉体
飽和装置または飽和槽とも称せられ、例えば、気相から
反応析出（化学蒸着ＣＶＤ）させるための出発化合物と
して用いられる限定された低発揮性物質のガス流を調整
することを目的としている。市販のエネルギー流制御弁
は約 300hPaの圧力差を通常必要とするから、このよう
な制御弁は90℃より低い温度で少なくとも300hPaの蒸気
圧を有する物質に好適に用いられるにすぎない。
ＣＶＤ用低揮発性出発材料の蒸気圧を増大させるため、
被析出金属成分を含む金属−有機化合物（ＭＯＶ）が一
般に用いられる。通常、液相金属−有機化合物から、ま
たは金属−有機化合物の溶液からの蒸着はほぼ大気圧で
生じる。この結果、第１に、移転速度が低くなり、ま
た、第２に、融点より高温での不安定度が増大するため
に時間当りの流量が減少し、および／または第３に、溶
剤の共移転が生じる。上述した理由のため、本発明は、
ほぼ常温で作動する金属−有機化合物用流体蒸発装置で
生じる種々の問題を解決し、低圧力で作動する金属−有
機出発化合物の粉体蒸発装置に特に関するものである。
次に、低揮発性出発材料によって生じる種々の問題を、
トリウムを例として詳細に説明する。室温で 300hPa の
蒸気圧を有するするトリウム化合物は存在しない。これ
がため、例えばＣＶＤ法に通常好適なハロゲン化ナトリ
ウムは 600℃〜700 ℃の温度まで10hPa の蒸気圧に達し
ない。ある種の金属−有機トリウム化合物は約 150℃で
約1hPaに達し、融点より低温でなお適当な安定性を有
し、無水であり、粉末形状で用いることができる。例え
ば、トリウムヘプタフルオルヂメチルオクタンジオネー
ト(Th(fod)4)は 140℃で0.13hPa の蒸気圧を有し、他
方、トリウムトリフルオルアセチルアセトネート(Th(tf
a)4)は 140℃で1.3hPa の蒸気圧を有する。これらの化
合物は余り高温に加熱すると分解し始めるので極めて高
い温度に加熱することができない。
低圧での気相からの薄膜層の反応析出（低圧化学蒸着Ｌ
ＰＣＶＤ）に揮発性粉末出発材料を用いるための最も重
要な条件の一つは、これらの材料の十分に高い一定のエ
ネルギー流を長時間のコーティング期間中に得ることが
必要であることであり、このコーティング期間は低揮発
材料に対して正確に要求される期間である。殆んど全て
の既知の粉体飽和装置および流体蒸発装置は、量に関し
てはＣＶＤ反応器に用いるために極めて十分な量の材料
を蒸発させ、送ることができるが、十分に安定した金属
酸化物がない限り効率および流量が比較的大きく低下す
ることが明らかである。
本明細書で最初に記載した形式の装置は西ドイツ特許第
1221520 号明細書に開示されている。この装置では、蒸
発容器の内部に篩が設けられ、装置の作動時に、篩上に
低揮発性材料の粉末による粉体ベッドが設けられる。不
活性ガス貯槽から送入管によって不活性ガス蒸発容器に
送られ、送入管の管端は篩の下側に開口されている。蒸
発容器内の内部空間の篩より上方位置に開口する蒸気排
出管により蒸気が、例えば、反応器に導入され、反応器
内でＣＶＤ法により蒸着が行なわれる。
西ドイツ国公開特許公報第3136895 号により他の蒸気装
置が既知であり、この公開公報に記載の蒸発装置におい
ては、送入管および排出管にそれぞれ逆止弁または安全
弁の形の弁が設けられている。上記公開公報に記載の式
から、エネルギー流（蒸気貫流）が高くなると全体圧力
が低くなる。近似的に、全体圧力はトリガー値に対応す
るが、しかし、最低のトリガー値の差が市販の逆止弁に
対し約30hPa であり、したがって、全体圧力が30hPa よ
り低くなってはならない。さらに、西ドイツ国公開特許
公報第3136895 号に記載の近似値は許容し得ないもので
あり、その理由は、全体圧力がトリガー値と反応圧力と
の合計に対応し、反応圧力はＣＶＤ反応器内の圧力を意
味すると理解されなければならない。しかしながら、Ｌ
ＰＣＶＤ法においても反応圧力は数ヘクトパスカルの大
きさのものである。
本発明の目的は、作動中に、ガス流が低揮発性材料の蒸
気で飽和点まで富化され、したがって、低揮発性材料の
より高いエネルギー流が得られ、長期間にわたり一定の
流量が得られ、かようにして、煙突状通路の形成、接触
による焼結および障害の発生のような効率を低下させる
典型的現象の発生を防止し得る改良した装置を提供しょ
うとするものである。
本発明によれば、明細書の頭初に記載の形式のガス流発
生装置において、内部空間の横断面積が送入および排出
管の横断面積より少なくとも 100倍大であり、２個の多
孔板の一方のガス入口板が送入管の開口と粉体との間に
設けられ、他方の多孔板であるガス出口板が粉体と排出
管の開口との間に設けられ、２個の多孔板の少なくとも
一方が可動であって装置の作動時に粉体上に押圧される
よう構成され内部空間内におけるガス入口板の厚さ、ガ
ス出口板の厚さ、両板の孔の大きさおよび２個の板間の
間隔または粉体ベッドの厚さのそれぞれを選定して装置
の作動時にガス入口板(10)における圧力降下が粉体ベッ
ド(13)における圧力降下より大きく、粉体ベッド(13)に
おける圧力降下がガス出口板(14)における圧力降下より
遥かに大きく、ガス出口板(14)における圧力降下が反応
器内の圧力より遥かに小となるよう構成する。
本発明による粉体飽和槽の作動中、排出管、すなわち飽
和槽を反応器に接続する管を少なくとも飽和温度に加熱
しており、この理由は、さもなければ、蒸気の移送中に
低揮発性材料の一部が排出管内で凝縮するからである。
同じ理由から、すなわち、低揮発性材料の一部が凝縮す
る理由から、飽和槽の外壁を含む飽和槽全体を同じ温
度、すなわち、飽和温度に保持することが必要である。
Th(tfa)4またはTh(fod)4あるいはSc(fta)3のようなガス
流について、５℃のような低い温度差であっても蒸気圧
力に大きな変化を生ぜしめ、したがって再凝縮を生ぜし
める原因となる。
真空密蒸発容器の全体は、例えば、恒温制御された液体
中に設置され、この液体浴は外側部分、すなわち、ガス
流に対して平行な粉体ベッドの壁部分においても一定の
温度を発生し、これにより被蒸発材料に依って30〜 300
℃の範囲の所定の温度を一様に保持する。
本発明による飽和槽においては、内部空間の全横断面積
が送入管および排出管の横断面積に対して相対的に大き
く増大され、これにより内部空間内における流速を低減
させている。
前述したように、低揮発性材料を飽和槽から反応器に十
分な強さの流れで移送する必要があるから、不活性ガス
流量は材料流量より通常約100 倍大とする。十分に飽和
させるため、飽和槽内において高い不活性ガスの速度を
少なくとも相応して低下させる必要がある。本発明によ
れば、これがため、内部空間の横断面積、正確に言えば
飽和槽の合計孔横断面積を残りの管系の横断面積に比較
して大きく増大させている。発生量の設定範囲に関する
可変飽和作動の下限として内部空間の合計孔断面積を管
系の脱面積の約 100倍にしている。
したがって、本発明による飽和槽の横断面積の増加は例
えば管の直径４mmに対し内部空間の直径は少なくとも 4
00mmとし、直径比で10：１、すなわち、横断面積で 10
0：１になっている。大きなガス流量に対しては 100：
１（直径比）または10000 ：１（面積比）とするのが有
利である。
例えば、石英粉のような付加的固体不活性成分は粉体ベ
ッドを安定化し、不活性ガスに対して低揮発性材料の極
めて大きな表面を提供する。
これがため、内部空間に低揮発性材料の粉末と、例え
ば、石英粉とを混合した多孔質混合粉体を充填する。こ
れにより、その気孔率が40％であるため、流速の低下を
実際上部分的に相殺するが、しかし、これにより小さい
横断面積をそれぞれ有する多数の流通路が同時に得られ
る。この結果として極めて多くの極めて微細な流れ毛管
の束または平行列が生じ、これと同時に、ガス流と接触
し得る低揮発性材料の表面積が増大する。
粉体ベッドに煙突状通路（モグラ孔状トンネル）が形成
されるのを防止するよう、内部空間の横断面積全体にわ
たるガス流の均一な分布をキャキヤガス入口およびキャ
リヤガス出口のそれぞれに設けた多孔金属板またはフリ
ットによる調整する。
また、粉体ベッドにおける圧力降下が多孔金属板におけ
る圧力降下に比較して小さくなるような条件を満足させ
なければならない。
ガス入口における多孔板は、例えば、少なくとも10〜20
mmの厚さを有し、例えば、約30％の気孔率を有する。こ
れにより内部空間の全横断面にわたり不活性ガスを一定
割合で分布させ、安定した粉体ベッドが理想的状態で利
用される。
入口板および出口板の平均気孔寸法は粉体ベッドの不活
性成分（例えば、石英粉）の平均粒子寸法（粒度）より
少なくとも２〜３の因子で小さくする必要がある。した
がって、ガス入口板の厚さは出口板の厚さの５〜 100
倍、好ましくは、20〜30倍大きくする必要がある。10hP
a 以下の反応器圧力での被膜生成には、ガス出口の厚さ
は１mmを超えてはならない。
少なくとも一方の多孔板を粉体ベッド上に押しつけて順
次の蒸発過程中に大きな空洞が生じないようにするた
め、例えば重力およびまたはガス流を利用することがで
き、あるいは少なくとも１個のスプリングを用いること
ができる。
本発明による装置は、好ましくは圧力下での作動に適し
ており、容器が排出管を経て反応器、例えば、ＣＶＤ用
反応器室に接続され、作動中に反応器内の圧力が容器内
の圧力より遥かに低圧に維持されるよう構成する。
粉体の不活性成分の粒度20〜 100μｍの範囲であること
が好ましく、２個の板の孔寸法が10〜30μｍの範囲であ
り、低揮発性粉末材料の粒度が0.1 〜20μｍの範囲であ
ることが好ましい。
低揮発性材料が少なくとも金属−有機化合物であること
が好ましく、装置の作動中に化合物がその融点近くの温
度に加熱されるよう構成する。アルカリ土類金属または
遷移金属の有機化合物、特に、スカンジウム族または希
土類金属元素の有機化合物を金属−有機化合物として用
いる。
好ましくは、ガス流の送入管と、ガス入口板と、ガス出
口板と、富化ガス流の排出管とを互に相対的に適切に配
置して、装置の作動時にガス流が装置内を重力方向に流
れるよう構成する。
本発明のさらに好適な実施例においては、粉体ベッドを
撹拌する手段を設けて煙突状通路が形成されるのを防止
するようにする。これがため、粉体が圧縮されていない
時に、例えば、撹拌部材をウォームギヤによって、また
は超音波発生器によって粉体中に送入する。超音波発生
器を用いることは、構造上の変更を必要としないので、
極めて優れた解決方法である。１時間程度の時間内で行
なわれる被膜生成作業にとって、被膜生成作業間の休止
時間内で粉体を機械的に撹拌することにより十分に改善
される。
正確には、粉末材料を飽和槽内で、融点(m.p)より僅か
に低い温度、例えば、Th(tfa)4はその融点 134℃、Th(f
ad)4はその融点 151℃、Sc(tfa)3はその融点 106℃より
僅かに低い温度に加熱されている状態で、機械的に撹拌
するのが有利である。これらの場合において粉体ベッド
を安定化する目的で、所定の被蒸発粉末に乾燥した石英
粉が１：２の比率で混合されている。不活性ガスとして
窒素またはアルゴンが用いられている。飽和槽の次に配
置されるＣＶＤ反応器内の圧力は使用目的にしたがって
１〜 100hPa 、好ましくは５〜20hPa 圧力である。 500
sccmまでのキャリヤガス流量によって５〜10sccmの流量
の低揮発性材料を得ることができる。
内部空間内に充填された粉末材料は作動間の休止時間中
に撹拌または突きならされ、あるいはまた、作動時間中
に例えば、機械的にまたは超音波源によって撹拌または
絶えず動いている状態に保持される。
本発明の他の好適実施においては、撹拌装置を磁界発生
装置で構成することができる。この場合には、粉体ベッ
トの不活性成分として磁化し得る粒子、例えば、磁性鉄
球を用い、これらの磁性鉄球を外部磁界によって動か
し、あるいはまた、磁性鉄填料を用い、これらの磁性鉄
填料を配向させ、可能であれば磁界内に動かし、また、
流速に有利な影響を与える横断面寸法の流れ毛管を不均
質磁界内に生ぜしめる。
粉体ベットの不活性成分の粒度のばらつきを極めて小さ
くするのが好ましく、粒子直径の最大ばらつきを平均粒
子直径の30％より小とする。
不活性成分を、例えば直径が0.5 mmの、例えば、石英ま
たは高品質鋼の小球とする。
本発明の他の有利な実施例においては、低揮発性粉末材
料に不活性材料粉を混合する代りに、低揮発性粉末材料
を不活性材料の（横方向に伸張された、長さ方向に伸長
された、または十分に互に織られた）フィラメント間の
空間内に挿入する。
本発明による飽和槽の他の実施例においては、例えばハ
ニカム形状の部材における通路のように平行に分離され
た多数の搬送通路によって内部空間を形成し、被蒸発粉
体を不活性粉末成分と混合して搬送通路内に充填する。
本発明による飽和槽の効率は、最初の中は近似的にリニ
ヤに変化する粉体ベッドの圧力降下のため、粉体ベッド
の入口における流速は薄い多孔板の出口における流速よ
り遥かに小さいということに影響され得る。本発明によ
れば流れの横断面がガス出口に向かって増大することに
よって、この流速の増大は適当に相殺され、その効率は
さらに改善され、時間当り一定の流量が得られる。上述
した横断面の増大は好ましくは内部空間の横断面面積を
ガス出口に向かう方向に増大させることによって増大さ
れ、あるいは、２個の多孔板および内部空間を半球形と
することによって増大される。
次に本発明を図面に示す実施例につき説明する。
第１図は蒸発器１を示し、図示の蒸発器は恒温槽２内に
配置され、恒温槽内の恒温液３によって囲まれている。
不活性ガスが矢４で示すように流量制御弁５、圧力計７
を取付けた送入管６およびガス入口開口弁８を経て入口
室９に入り、厚い多孔質のガス入口板10を通過して圧力
降下ΔｐＥされる。多孔質ガス入口板10はスプリング11
によって内部空間12内に充填されている低揮発性材料を
含む粉体ベッド13上に押しつけられ、粉体ベッド内に大
きな空洞が実質的に生じないようにしている。
多孔質板10は粉体ベッド13の横断面全体にわたって不活
性ガスの一様な流量分布を得る目的で設けられ、これに
より煙突状通路が粉体ベッド内に形成されるのを防止し
ている。不活性ガスは粉体ベット13を圧力降下ΔｐＳし
て通過し、この間に不活性ガスは蒸発させるべき低揮発
性材料で飽和され、次に、この飽和不活性ガスは薄い多
孔性ガス出口板14を経て圧力降下ΔｐＡされてガス出口
室15に排出される。その後、矢16および17で示すよう
に、ガスは反応室（図示せず）に開閉弁18および排出管
19を経て達する。排出管19には圧力計21が接続され、加
熱管20によって少なくとも飽和温度に加熱される。圧力
計21の目的は反応室内の圧力 preact を測定することに
ある。
蒸発器１の外側壁には、内部空間12の区域で超音波発生
器（図示せず）が設けられ、長時間の作動中に、粉末を
僅かに運動させて煙突状通路が形成されるのを防止して
いる。反応器における順次の被膜生成作業の間に、内部
空間１２内の粉末体ベッド13を付加的に機械的撹拌およ
び突きならすのが有利である。これは、飽和槽が作動さ
れる際に、蒸発される材料の融点の直下の温度でより高
いエネルギー流を得るのに特に有利である。
入口板10および出口板14の平均孔寸法は粉体ベッド13の
不活性成分（例えば石英粉末；10および14は微細孔を有
するフリットまたは多孔室焼結金属板である）の平均粒
度より少なくとも２〜３の因子小さくする。
ガス入口板10の厚さは、前述したように、出口板14の厚
さの５〜100 倍、好ましくは20〜30倍とする。反応器に
おいて10hPa 以下の圧力で被膜生成させるためには、出
口板14の厚さを１mm以下とする。
入口板10、粉体ベッド13および出口板14のそれぞれにお
ける圧力降下ΔｐＥ，ΔｐＳおよびΔｐＡの間の関係を
ΔｐＥ＞ΔｐＳ≫ΔｐＡおよびΔｐＡ≪preact とす
る。この関係が例えば、ΔｐＥ＝２ΔｐＳ＝200 ΔｐＡ
およびΔｐＡ＝0.1 preactの場合に極めて満足すべき結
果が得られる。この圧力条件は、後述する予定の寸法上
の要求と一致する。
厚さをｄＥ，ｄＳおよびｄＡで示すと、気孔率が等しい
場合にはｄＥｄＳ≫ｄＡの関係があることを留意すべ
きである。飽和槽内の粉体ベッドの密度が小さい場合、
圧力降下の上述の関係からｄＥ＜ｄＳとなる。板14にお
ける平均孔寸法δＡおよび板10における平均孔寸法δＥ
を20μｍとし、石英粉末の平均粒径δＳを50μｍ（50μ
ｍ±20μｍ分布）とする場合、厚さをｄＥ−ｄＳ≧40ｄ
ＡまたはｄＥ＝0.5 ｄＳ≧20ｄＡとすることにより有効
な飽和槽が得られる。
飽和槽の時間当りの流量を一定にする条件は次の関係式
で与えられる。
ｄＳ／ＶTr＞δＳ／ＶdB …(1) ただし、ＶTrは不活性ガスの流速、ＶdBは低揮発性材料
Ｂの蒸発速度。
前述したように、低揮発性材料は飽和槽からゆるやかな
十分な流れで反応槽に送らなければならないから、不活
性ガス流量は概して低揮発性材料の流量より約100 倍大
とする。十分に飽和させるためには、飽和槽内での高速
の不活性ガスの流速を少なくとも相対的に低減させなけ
ればならない。前述したように、横断面積を十分増大さ
せることによってさらに正確に云えば、パイプ系の他の
部分の横断面積Fpipe に対する飽和槽の全孔横断面積F
s,effの割合を十分大きくることによって流速を低減さ
せることができる。全孔断面積Fs,effはFs，ηｐで表わ
され、ηｐは粉体ヘッドの気孔率を示す。 preact が
ほぼ10hPa の範囲内にある場合、 Fs,eff≫100Fpipe
の関係を一定時間内に処理される材料の量の設定範囲に
対する可変飽和槽作動の下限として保持する。
一般に、 Fs,eff／Fpipe po ／ preact …(2) の条件を満足する必要があり、上式において、 preact ＜ Po＝100hPaとする。
一般に、大ざっぱな式Fs／Fpipe−po ／ preactを十分
用いることができる。
しかし、飽和槽の寸法上の他の境界的条件を満足しなけ
ればならない。短い交差拡散通路を設ける必要があり、
すなわち、流れ毛管における瞬間的蒸発表面の交差拡散
の時間はこれらの流れ毛管の内側空間を通る全貫流時間
より短かくすべきである。このようにすることによって
のみ十分に飽和させることができる。したがって、表面
からの蒸発速度を拡散速度より高くすることが必要であ
り、他の方法として、式(1)が有効である。本発明によ
る他の条件を次式で示す。
δ▲2 S▼／4DｄＳ／ＶTR …(3) 上式において、Ｄは拡散定数である。
次に、飽和槽に対する個々の値の典型的数値を具体的実
施例につき説明する。次式から、 上式において、 ｆは蒸発係数 Ro＝62.364×103×1.33 hPacm3/K （ガス定数）、Ｔは
材料Ｂの温度 Ｍは材料Ｂの分子重量で、Ｔ＝400K，Ｂ＝Th(fod)4に対
しＭ＝1412，ｆ＝１で蒸発速度ＶdB−2000cm/sを得る。
後の拡散運動中の時間ｔにおいて平均通路に対し、 ＝ Dt …(5) の関係が横断成分に対しても成立する。
1985年、アインドーフェンで刊行されたISPC7のP165〜1
70 にエフ、ウェリングによって発表された近似式によ
れば、B1＝Th(tfa)4，B2＝Th(tfa)4およびB3＝Sc(tfa)3
に対してTs＝400KおよびPs＝50hPa とする場合、D1＝0.
43cm2/s，D2＝0.5 cm2/sおよびD3＝0.85cm2/s として拡
散定数を計算することができる。したがって、作動に当
り、飽和槽における拡散定数はｐ−50hPa に対して0.2
〜１cm2/s で、PshPa に対して１〜５cm2/s である。
したがって、Ｄ−１cm2/s が開始点であった。結果とし
て拡散速度Vd1B は制限因子として役目を徐々に果たし
ている。
例えば、不活性粉体成分が粒度分布δｓmin δｓδ
ｓmax を有する場合には、一般に、より小さい寸法が問
題を解決する。平均粒度が50μｍの不活性粉を▲δ2 S▼
／4Dで挿入する場合、横断が約3.10-5 S 程度で行なわれ
る。QTr＝500sccm，Ps＝1hPa，ηｐ＝0.3，Fs ＝４πcm
2に対し、ＶTr＝ＶAr−300 cm/s、したがって、dS／Ｖ
Ar10-2 Sとなり、条件(3)はほぼ満足される。また、金
属・有機化合物を有する低圧蒸発器に対する本発明によ
る一般的構造上の条件 ▲δ2 S▼ｄＳ／100 …(6) 上式においてδＳおよびｄＳの単位はcm、が好適に満足
される。
第２図は互に平行な分離された多数の搬送通路で形成さ
れ、波形付きハニカム構体で造られた内部空間12を示
し、この空間内に被蒸発粉末を不活性粉成分と混合して
充填している。
ハニカム部材を製造するため被蒸発粉末材料が反応しな
い不活性材料の正弦波形状に形成したシート22（多くの
用途に対し、例えば、高品質の鋼の波板、タンタリウム
またはモリブデンシートを用いることができる）を90゜
と位相角でずらして「波頂」23および「波底」24のケ所
で互に溶接してリニヤハニカム構造に形成している。
これらのシートの両外側縁25は固定側壁26，27にそれぞ
れ剛固に溶接またはクランプおよびボルト止めされる。
交差面に対して垂直に、シート積層体の上下に着脱可能
に厚い多孔質板10をガス入口側に、対応する薄い板14を
ガス出口側に取付けて緊密にカバーする。個々の層内の
粉体ベッド13は側壁26および27を（矢28および29で示す
ように）ひき離す方向に引張ることによって、または、
板10および14を（矢30および31で示すように）それぞれ
押し付けることによって、あるいはこれらの両手段を行
なうことによって緻密に保持して粉体ベッドに煙突状の
貫通路またはトンネル路が形成されるのを防止する。例
えば多孔質ガス入口板10を除去した後に粉砕した低揮発
生材料を上から投入する。容器を閉止した後の内部空間
の作動位置は任意であり、垂直位置または水平位置とす
ることができる。上述の構成による飽和槽の大きな利点
は、幅広い煙突状貫通路の形成を防止し、流れ抵抗が低
いことである。有利な変形例として積層の一部を一方向
に指向させ、他の部分を反対方向に指向させ、（カスケ
ード回路の原理により）層入口および層出口において気
密に分離させる。
第３図につき説明する前に、留意すべき点として、粉体
ベッドにおけるほぼ直線的な圧力降下ΔｐＳのため、、
圧力が preact ＋ΔpA＋ΔpSの入口における流量が境界
面における圧力がΔpA＋ preact の多孔薄板の出口にお
ける流量より遥かに少ないという事実によっても飽和槽
の効率が影響され得る。本発明によれば、飽和槽の断面
積をガス入口に至るまで増大させることによって流量の
増加を補償することができ、さらに良い効率と単位時間
当り一定の流量が得られる。第３図はこのような飽和槽
を示し、第３図において第１図に示すと同様部分を同じ
符号で示している。
飽和槽の断面積をガス出口に向け増大させることに加え
て、例えば可撓性金属板製の蒸発器１の不透過性壁32の
少なくとも１個の位置に環状の波形ベロー補償帯域を設
けて、スプリング11の圧力下で、粉体ベッド13に上方か
ら圧密し、大きな空洞が形成されることがないようにす
る。
第４図は半球形構造の飽和槽を示しており、図面におい
て第１図および第３図と同様部分に同じ符号を付けて示
している。
粉体ベッド13を一種のラムによって圧縮しており、この
ラムはガス入口室９と半球形多孔質ガス入口板10とを有
し、これを上方から粉体ベッド13上に２重矢34で示すよ
うに押圧する。飽和不活性ガスは薄い多孔質の半球形キ
ャップ14を経てガス出口室15に流れ、この出口室から反
応器に流れる。
このように構成することによって、絶対的断面積の増大
のため、個々の毛管における流量がほぼ一定に維持さ
れ、出口における横断拡散がより高くなり、これは、飽
和槽における有効圧力pseffがより低くなり、これがた
めエネルギー流がより高くなることを意味している。
【図面の簡単な説明】 第１図は粉末飽和槽の概略縦断面図、 第２図は粉末飽和槽のハニカム形状の内部空間の概略横
断面図、 第３図は内部空間の断面積がガス出口に向かって増大す
る粉末飽和槽の概略縦断面図、 第４図は半球形粉末飽和槽の概略縦断面図である。 １……蒸発容器、２……恒温槽 ６……送入管、８……ガス入口開口弁 ９……入口室、10……多孔質のガス入口板 11……スプリング、13……粉体ベッド 14……多孔質のガス出口板 15……ガス出口室、18……開閉弁 19……排出管、20……加熱管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭49−45460（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】低揮発性粉末物質の蒸気で富化された少な
    くとも不活性ガスのガス流を発生させる加熱可能の装置
    であって、 粉体を保持する内部空間を有する容器と、 ガス流の送入管と、 富化ガスを反応器に流す排出管とを具え、 送入管および排出管がそれぞれ弁を有し、 装置の作動時にガスが粉体中を通過して流れるよう容器
    に送入管および排出管の管端が接続され、 容器(1) および排出管(19)が恒温槽(2) 内に設けられ、 粉体(13)が他の固体不活性成分を含み、 容器内部空間(12)がガス流(4,16) を横切って配置され
    た２個のガス透過性多孔板(10,14) によって形成された
    横断壁を有し、内部空間の他の壁はガスを透過しないよ
    う構成されているガス流発生装置において、 内部空間(12)の横断面積が送入管および排出管(6,19)
    の横断面積より少なくとも100 倍大であり、 ２個の多孔板の一方のガス入口板(10)が送入管(6) の開
    口と粉体(13)との間に設けられ、 他方の多孔板であるガス出口板(14)が粉体(13)と排出管
    (19)の開口との間に設けられ、 ２個の多孔板の少なくとも一方が可動であって装置の作
    動時に粉体(13)上に押しつけられるよう構成され、 内部空間(12)内におけるガス入口板(10)の厚さ、ガス出
    口板(14)の厚さ、両板(10,14)の孔の大きさおよび２個
    の板(10,14) 間の間隔または粉体ベッド(13)の厚さのそ
    れぞれを選択して装置の作動時にガス入口板(10)におけ
    る圧力降下が粉体ベッド(13)における圧力降下より大き
    く、粉体ベッド(13)における圧力降下がガス出口板(14)
    における圧力降下より遥かに大きく、ガス出口板(14)に
    おける圧力降下が反応器内の圧力より遥かに小となるよ
    う構成したことを特徴とする低揮発性物質の蒸気で富化
    されたガス流の発生装置。
  2. 【請求項２】圧力下で作動可能であって、容器(1) が排
    出管(19)を経て反応器に接続され、作動時に反応器内の
    圧力が容器(1) 内の圧力より遥かに低圧に維持されるよ
    う構成したことを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】粉体(13)の不活性成分の粒度が20〜100 μ
    ｍの範囲であり、２個の板(10,14) の孔の寸法が10〜30
    μｍの範囲であり、低揮発性粉末材料の粒度が 0.1〜20
    μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２記
    載の装置。
  4. 【請求項４】低揮発性粉末材料が少なくとも金属−有機
    化合物であり、装置の作動時に化合物がその融点近くの
    温度に加熱されるよう構成したことを特徴とする請求項
    １，２または３記載の装置。
  5. 【請求項５】低揮発性粉末材料がアルカリ土類金属また
    は遷移金属であることを特徴とする請求項４記載の装
    置。
  6. 【請求項６】低揮発性粉末材料がスカンジウム族または
    希土類金属の元素を含む金属−有機化合物であることを
    特徴とする請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】ガス流の送入管(6) と、ガス入口板(10)
    と、ガス出口板(14)と、富化ガス流の排出管(19)とを互
    に相対的に配置して、装置の作動時に、ガス流(4,16)が
    装置内を重力方向に流れるよう構成したことを特徴とす
    る請求項１〜４のいづれか１項に記載の装置。
  8. 【請求項８】ガス入口板(10)の厚さがガス出口板(14)の
    厚さの20〜30倍であり、内部空間(12)内の２個の板(10,
    14) 間の間隔または粉体ヘッド(13) の厚さがガス入口
    板(10)の厚さの２倍より大きくないことを特徴とする請
    求項１または７記載の装置。
  9. 【請求項９】粉体ベッド(13)を撹拌する装置を具えるこ
    とを特徴とする請求項１，７または８記載の装置。
  10. 【請求項１０】撹拌装置が磁界を発生する装置であり、
    粉体(13)の不活性成分が磁化し得る粒子であることを特
    徴とする請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】粉体(13)の不活性成分が緻密な粒度分布
    を有し、粒径の最大ばらつき幅が平均粒径の30％より小
    であることを特徴とする請求項１，３，７，８または９
    記載の装置。
  12. 【請求項１２】不活性成分が内部空間(12)内に伸張され
    る不活性材料のフィラメントによって形成されているこ
    とを特徴とする請求項１，７，８または９記載の装置。
  13. 【請求項１３】内部空間(12)が多数の平行な互に分離さ
    れた搬送通路よりなることを特徴とする請求項１，７，
    ８または９記載の装置。
  14. 【請求項１４】有効流断面が排出側に向け広がっている
    ことを特徴とする請求項１，７，８または９記載の装
    置。
  15. 【請求項１５】内部空間(12)の断面がガス出口(15)に向
    け広がっていることを特徴とする請求項14記載の装置。
  16. 【請求項１６】２個の有孔板(10,14) および内部空間(1
    2)が半球形であることを特徴とする請求項14記載の装
    置。
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