KR100442553B1 - 순간증발기 용기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 저항가열 순간증발기는 좁은 영역에 있는 금속차아지를 순간증발시키도록 되어 있고, 마주보는 선단들과 상부로 이루어진 편자형상을 하고 있는데, 상기 상부는 대체로 금속차아지를 수용하도록 된 오목한 공동부와, 용기의 마주보는 선단들로부터 아래로 뻗는 2개의 다리부를 구비하며, 오목한 공동부에 가장 가까운 각 다리부의 단면크기는 오목한 공동부 아래에 큰 개방영역을 형성하도록 이로부터 멀어지는 쪽의 각 다리부의 단면크기보다 대체로 크기가 더 작게 된다.

Description

순간증발기 용기{Flash evaporator vessel}

본 발명은 특히 알루미늄과 같은 금속을 기화시키는(vaporizing) 순간증발기 용기에 관한 것으로, 더 상세하게는 투사선관(PRT;Projection Ray Tube)의 목(neck)내에서와 같이 좁은 영역에서 알루미늄금속원을 기화시키는 저항가열식 순간증발기 용기에 관한 것이다.

현재, 알루미늄금속은 거대한 스크린 투사시스템의 내면에, 특히 "투사선관"의 내면에 순간증발되는 바, 그 영상은 텅스텐 와이어 필라멘트의 개구선단에 장착된 알루미늄 펠릿을 구비하는 텅스텐 와이어 필라멘트를 이용하여 스크린의 마주보는 면에 투영된다. 투사선관은 텅스텐 필라멘트 위에 놓이고 알루미늄처리 이전에 진공밀봉된 다음, 텅스텐 필라멘트는 플래싱(flashing)이 발생할 때까지 알루미늄 펠릿을 가열하도록 가열된다. 투사선관은 일반적으로 약 24mm로 제한된 매우 작은 크기의 직경을 갖는 목으로 제조된다. 이 목은 아주 작기 때문에, 종종 인용되는 것과 같은 저항가열식 순간증발기 용기 또는 "순간증발기 기화보트(flash evaporator vaporization boat)"를 포함하는 다른 공지된 형태의 저항가열식 순간증발기는, 현재 텅스텐 와이어 필라멘트의 대용품으로 사용할 수 없다.

종래의 순간증발기 용기 또는 기화보트는 티타늄디보라이드(titanium diboride), 질화붕소(boron nitride) 또는, 티타늄디보라이드와 질화붕소 및 질화알루미늄(aluminum nitride)의 혼합물과 같은 금속간(intermetallic) 혼합물로 이루어진 구조물이다. 또한, 이 구조물은 흑연체로 형성될 수도 있다. 종래의 순간증발기 용기는 바람직하기로 직사각형상으로 되어 있고, 공동부가 기화될 금속차아지(metal charge)를 수용하도록 가공된다. 통상적으로, 순간증발기 용기는 코팅될 물체의 표면에 인접한 진공체임버내에 위치되고, 그 마주보는 선단에서 클램프를 통해 외부전원에 연결된다. 금속차아지의 플래싱은 클램프로 이루어진 우수한 접촉을 필요로 하고, 증발기 용기내에 생성되고 동등하게 중요한 전류밀도가 공동부내의 금속차아지를 기화온도로 상승시키는 공동부를 가로질러 충분한 고온구역을 형성시키는 데에 충분할 정도로 높아져야 한다.

투사선관과 연결하여 사용하기 위해, 순간증발기 용기는 투사선관의 개방목내에 끼워지도록 크기가 설정되어야 하고, 금속차아지를 플래싱하는 데에 충분한 전류밀도를 제공해야 한다. 또한, 순간증발기 용기는 동일한 순간증발기가 반복하여, 그리고 확실하게 사용될 수 있도록 조립라인에서 용기에 자동으로 펠릿을 삽입시킬 수 있게 형성되어야 한다.

본 발명에 따른 기화용기는, 알루미늄의 금속차아지가 예컨대 투사선관의 개방목 크기에 대응하는 단지 24mm의 직경을 갖는 매우 좁은 영역내에서 반복하여 플래싱되고, 클램프를 통해 외부 전원에 즉시 연결될 수 있다. 본 발명의 기화용기는 투사선관의 개방목으로 유입되고, 플래싱될 때 그 내면들에 균일한 알루미늄 코팅을 입힐 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기화용기는 대체로 마주보는 측면들과, 금속차아지를 수용하도록 된 오목한 공동부를 구비하는 상부 및, 용기의 마주보는 면에서 아래로 뻗는 2개의 다리부를 구비하면서, 기하학적으로는 편자(horse shoe) 형상으로 되어 있다. 오목한 공동부에 가장 가까운 각 다리부의 단면크기는, 대체로 이로부터 멀어지는 쪽의 각 다리부의 단면크기보다 크기가 더 작게 된다. 오목한 공동부에 인접한 각각의 종속되는 다리부의 단면크기는, 바람직하게는 크기에서 각 다리부의 구멍의 위치가 외부전원에 용기를 연결할 때까지 상기 오목한 공동부 아래에 있는 각 다리부의 길이를 따라 적어도 실제 거리에 대해 이로부터 멀어지는 쪽의 각 다리부의 단면크기보다 더 작아진다.

본 발명의 다른 장점들은 첨부하는 도면과 함께 기술되는 본 발명의 상세한설명으로부터 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 기화보트의 정단면도이고,

도 2는 도 1에 도시된 기화보트의 평면도,

도 3은 도 1에 도시된 기화보트의 측면도이다.

종래의 저항형 기화보트 또는 용기는, 대개 공동부 또는 그 면들 중 하나에 가공된 오목부 또는 공동부를 구비하는 크기가 비교적 길고 폭이 좁은 직사각형상으로 되어 있다. 공동부는 바람직하기로 펠릿의 형태로 된 알루미늄과 같은 임의의 적당한 금속차아지를 보유하도록 바람직한 형상으로 될 수 있다. 기화보트의 마주보는 선단들은 클램프를 통해 외부전원에 연결된다. 용기는 이 용기의 크기와 저항에 기초한 저항경로를 제공한다. 용기는 공동부내의 금속차아지를 플래싱하는 데에 충분한 온도로 가열되어야 한다. 용기의 크기가 만일 좁은 영역에 끼우기 위해 축소된다면, 이는 플래싱을 발생시키도록 충분한 전류밀도를 제공하는 데에 중요한 형상제약으로 된다.

본 발명의 기화용기는, 일반적으로 제조된 것과 같이 직경이 단지 24mm의 목크기를 갖는 투사선관의 개방목에서처럼 매우 작거나 좁은 영역에 위치되어 있는 종래의 용기형태의 형상제약을 극복하게 된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같은 기화용기(10)는 임의의 적당한 세라믹혼합물, 바람직하게는 티타늄디보라이드와 질화붕소 또는, 티타늄디보라이드와 질화붕소 및 질화알루미늄의 제 3차 혼합물과 같은 금속간 이원혼합물의 고체본체로 구성된다. 또한, 용기(10)는 열분해성(pyrolytic) 질화붕소의 층으로 코팅될 수 있다. 질화붕소의 열분해성 코팅을 형성하는 공정은 평범하고, 코팅될 용기(10)를 수용하는 가열된 노의 반응기내에 적당한 비율의 가스성 할로겐붕소와 암모니아증기를 흡입하는 것을 일시적으로 포함한다. 노는 1800℃에서 2200℃ 사이의 조절된 온도에서 유지된다.

용기(10)는 하나의 상부(12)와 2개의 종속되는 다리부(14,15)를 구비한 편자형상을 갖는다. 다리부들(14,15)은 상부(12)의 마주보는 선단들(16,17)로부터 아래로 뻗고, 그 사이에 개방슬롯(18)을 형성한다. 상부(12)는, 바람직하게는 임의의 적당한 깊이로 용기(10)의 상부(12)에 오목부를 가공함으로써 그 내부에 형성된 공동부(19)를 구비한다. 이 공동부(19)는 임의의 바람직한 형상을 갖출 수 있고, 그 크기는 필요에 따라 변경할 수 있어 적당한 금속차아지(도시되지 않음)용 순간저장소(receptacle)로서 작용한다. 금속차아지는, 임의의 금속혼합물 또는 바람직하기로 알루미늄, 구리, 주석, 은 및, 이와 유사한 것으로 이루어진 그룹에서 선택된 합금으로 될 수 있다. 상부(12)와 공동부(19)는, 예컨대 여기에 참조로 병합된 미국특허 제 5,239,612호에 도시된 것과 같은 종래의 순간증발기 용기의 형상과 같다.

바람직하기로, 종속되는 다리부들(14,15)은 적어도 다리부들(14,15) 각각의 윗구멍(25)까지 그 길이를 따라 임의의 위치에서 다리부들(14,15) 각각의 단면크기보다 더 작은 단면크기를 가져야 하는 단면들(21,22)을 제외하고는 단면크기가 균일하다. 적어도 하나의 구멍(25), 그리고 바람직하게는 2개의 구멍(25)이 용기(10)를 외부전원(도시되지 않음)에 클램프 조립용 나사(도시되지 않음)에 의해 연결하도록 각 다리부(14,15)내에 형성된다. 구멍들(25)은 모두 크기가 같고, 가능하다면 종래의 투사선관 클램프 조립체에 용기(10)를 장착하기 전에 열분해성 질화붕소와 같은 절연체로 이루어진 코팅 아래의 혼합물 또는 흑연을 노출시켜야 한다. 외부 파워 서플라이(도시되지 않음)는 상부(12)를 가로질러, 특히 금속차아지의 플래싱을 발생시키도록 공동부(19)를 가로질러 적당한 전압을 가한다. 각 단면(21,22)의 단면크기를 감소시킴으로써, 비교적 큰 개방영역(23)이 상부(12)의 오목한 공동부(19)와 개방슬롯(18) 사이에 형성된다. 개방영역(23)의 단면폭은 공동부(19)의 폭크기와 대략 같거나 약간 작아야 한다.

본 발명에 따르면, 축소된 크기의 용기에 대해 단면들(21,22)의 크기는 용기(10)의 성능에 중요하며, 충분한 전류밀도와 충분히 긴 고온구역이 공동부(19)내의 금속차아지를 플래싱하도록 용기(10)의 상부에 생성되게 하는 데에 필수적이다. 개방영역(23)에서 윗구멍들(25)까지 측정된 길이(L)를 따라 각 다리부(14,15)의 단면크기에 대한 각 단면(21,22)의 단면적 크기의 상대적인 비율은 용기(10)의 크기와, 용기(10)의 혼합물 및, 공동부(19)내 금속차아지의 합성에 따라 결정될 것이다. 따라서, 각 다리부(14,15)의 단면크기에 관한 단면들(21,22)의 단면크기는 대체로 변화가능하다. 도 1 내지 도 3에 도시된 용기(10)의 크기는, 알루미늄의 금속차아지로 투사선관의 전형적인 24mm 개방목에 삽입하는 데에 충분할 정도로 작아져야 한다. 본 발명의 바람직한 크기는 폭이 16mm, 깊이가 6mm, (다리부들의 길이를 포함한) 전체의 길이가 40mm이며, 길이(L)가 8mm이고, 각 다리부(14,15)의 폭은 7mm, 슬롯(18)의 폭은 2mm, 개방영역(23)의 폭은 10mm, 개방영역(23)의 단면적 크기는 40㎟이며, 공동부(19)의 폭은 12mm이다. 바람직하게는, 증발기 용기(10)의 혼합물은 티타늄디보라이드, 질화붕소 및, 질화알루미늄의 세라믹혼합물로 이루어진다. 길이(L)를 따라 단면들(21,22) 아래에 있는 각 다리부(14,15)의 단면크기에 대한 단면들(21,22)의 감소된 단면크기의 비는, 충분한 전류밀도가 생성되도록 약 1:3 또는 그 이상이어야 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 알루미늄의 금속차아지가 매우 좁은 영역내에서 반복하여 플래싱되고 클램프를 통해 외부전원에 바로 연결될 수 있어서, 고온구역을 형성시키는 데에 충분히 높은 전류밀도를 생성시킬 수 있게 되어 균일한 알루미늄 코팅을 입히게 되는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 마주보는 선단들과 상부를 갖추고서 실질적으로 편자와 같은 형상을 갖는 고체몸체를 구비하되, 상기 상부는 기화될 금속차아지를 수용하도록 된 오목한 공동부와 상기 마주보는 선단들에서 아래로 뻗는 2개의 종속되는 다리부를 갖추며, 이들 다리부는 오목한 공동부 아래에 큰 개방영역을 형성하기 위해 오목한 공동부에 가장 가까운 각 다리부의 단면크기는 이로부터 멀어진 곳의 각 다리부의 단면크기보다 실질적으로 더 작은 크기를 갖는, 제한된 영역에 있는 금속차아지를 순간증발시키도록 된 순간증발기 용기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 금속차아지는 알루미늄, 구리, 주석 및 은으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 순간증발기 용기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 고체몸체는 티타늄디보라이드, 질화붕소, 질화알루미늄, 흑연이 코팅된 열분해성 질화붕소 및, 그 조합물들로 이루어진 종류로부터 선택된 세라믹혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 순간증발기 용기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 각 다리부의 단면은 오목한 공동부의 가장 가까이에서의 면적을 제외하고 크기가 균일한 것을 특징으로 하는 순간증발기 용기.
5. 제 4항에 있어서, 상기 각 다리부의 균일하지 않은 단면크기에 대한 오목한 공동부의 가장 가까이에 있는 영역에서 각 다리부의 단면크기의 비는 1:3 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 순간증발기 용기.
6. 제 5항에 있어서, 상기 각 다리부는 상기 용기를 외부전원에 연결하도록 된 적어도 하나의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 순간증발기 용기.
7. 제 6항에 있어서, 상기 각 다리부는 상기 용기를 외부전원에 연결하도록 예정된 거리로 이격된 2개의 구멍을 내부에 갖춘 것을 특징으로 하는 순간증발기 용기.
8. 제 4항에 있어서, 상기 큰 개방영역은 실질적으로 오목한 공동부의 폭과 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 순간증발기 용기.