MX2007002191A

MX2007002191A - Aparato y metodo para levitacion de una cantidad de material conductor.

Info

Publication number: MX2007002191A
Application number: MX2007002191A
Authority: MX
Inventors: Janis Priede; Gerardus Gleijm; Johannes Alphonsus F M Schade Van Westrum; Laurent Christophe B Baptiste
Original assignee: Corus Technology Bv
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2007-05-08
Also published as: AU2005276729A1; EP1785010B1; JP5064222B2; CN101006751A; AU2005276729B2; CN101006751B; EP1785010A1; PL1785010T3; UA89792C2; KR101143067B1; RU2007110642A; ATE428290T1; JP2008515133A; BRPI0514545A; CA2576541C; WO2006021245A1; HK1109292A1; RU2370921C2; DE602005013791D1; KR20070067097A

Abstract

La invencion se refiere a un aparato para levitacion de una cantidad de material conductor, que comprende un espitar para mantener el material en levitacion usando una corriente electrica variable en espiral. De acuerdo a la invencion, el aparato comprende dos espirales, una primera espiral y una segunda espiral, ambas espirales que generan un campo electromagnetico alternante durante el uso, el campo electrico alternante de la primera y de la segunda espiral que se contrarrestan entre si, en donde la primera y la segunda espiral se colocan tal que el material conductor que se mantiene en levitacion entre la primera espiral y la segunda espiral se evapora. La invencion tambien se refiere a un metodo para generar una cantidad de material conductor levitado.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA LEVITACION DE UNA CANTIDAD DE MATERIAL CONDUCTOR Campo de la Invención La invención se refiere a un aparato para la levitación de una cantidad de un material conductor, que comprende una espiral para mantener el material en levitación usando una corriente eléctrica variable en la espiral. La invención también se refiere a un método para generar una cantidad de material conductor, levitado usando el aparato Antecedentes de la Invención La levitación de material conductor se conoce para depósito físico de vapor, una tecnología para revestir un sustrato con una capa de material que se condensa de la fase vapor en el sustrato en una cámara de vacío. Usualmente, este material se mantiene en un crisol y se calienta en ese crisol para fundirse y evaporarse. Sin embargo, se pierde una gran cantidad de energía puesto que se tiene que enfriar el crisol. Frecuentemente, el crisol se une por el material que se va a evaporar. Por estas razones, se ha desarrollado la levitación electromagnética, como se describe en la WO 03/071000 Al. En la levitación electromagnética, se mantiene flotando una cantidad de material conductor por arriba de una espiral en la cual se alimenta una corriente eléctrica variable. Debido a la corriente eléctrica variable, se genera un campo electromagnético alternante en la espiral. El campo electromagnético ejerce una fuerza dirigida hacia arriba en el material conductor. Esta fuerza electromagnética equilibra la fuerza gravitacional que actúa en el material conductor, para mantener levitado el material conductor. Puesto que la fuerza magnética varía con la distancia a la espiral, el material conductor se mantendrá en levitación (o flotando) por arriba de la espiral a una distancia que depende de la corriente en la espiral y de la masa del material conductor. La corriente eléctrica también proporciona energía eléctrica para calentar el material conductor, tal que lo funde y eventualmente lo evapora. El material evaporado se usa para revestir sustratos, tal como material en tiras. El aparato anterior tiene la desventaja que la corriente eléctrica variable proporciona tanto la fuerza de levitación como la potencia de calentamiento para la cantidad de un material conductor. Cuando es necesario calentar el material a una mayor temperatura, por ejemplo debido a que el material tiene una mayor temperatura de fusión y de evaporación o debido a que se requiere una mayor velocidad de evaporación, se debe incrementar la corriente.

Sin embargo, la fuerza de levitación del campo electromagnético entonces se incrementa al mismo tiempo, dando por resultado la flotación del material por arriba de la esp?ral a una mayor distancia a la espiral. A esta distancia, el campo electromagnético es menor, dando por resultado una potencia de calentamiento para el materia que es menor que la propuesta.

Descripción de la Invención Es un objeto de la invención proporcionar un aparato mejorado para levitación y calentamiento de una cantidad de material conductor. Es otro objeto de la invención proporcionar un aparato para la levitación de una cantidad de material conductor, aparato con el cual se puede controlar la potencia de calentamiento para calentar el material. Es un objeto adicional de la invención proporcionar un método para generar una cantidad de material conductor levitado, con el cual se puede controlar la evaporación del material conductor. Uno o más de estos objetos se alcanzan con un aparato para levitación de una cantidad de material conductor, que comprende una espiral para mantener el material en levitación usando una corriente eléctrica variable en la espiral, en donde el aparato comprende dos espirales, una primera espiral y una segunda espiral, ambas espirales que generan un campo electromagnético alternante durante el uso, el campo electromagnético alternante de la primera y segunda espirales se contrarrestan entre sí, en donde la primera y segunda espiral se colocan tal que el material conductor que se mantiene en levitación entre la primera espiral y la segunda espiral se evapora. El uso de dos espirales hace posible generar dos campos electromagnéticos, tal que el material conductor se mantendrá en levitación en una posición estable entre las dos espirales . Debido a la fuerza neutralizadora de los campos magnéticos alternantes en las dos espirales, el material conductor no se puede alejar de las espirales. Puesto que ahora el material conductor se mantiene en su lugar, es posible generar una mayor corriente y de este modo una mayor temperatura en el material conductor. Esto da por resultado una velocidad de evaporación del material conductor que es suficientemente alta para revestir un sustrato con una velocidad que es económicamente viable. El material conductor frecuentemente se fundirá, debido al calentamiento antes de que se evapore, pero algunos materiales se sublimarán antes de que se fundan. De manera preferente, las espirales tienen sustancialmente la misma línea central. Cuando las espirales tienen, la misma línea central, el material conductor se atrapa entre los dos campos magnéticos de la mejor manera posible. Cuando las líneas centrales de las espirales se desplazan de manera relativa, o encierran un ángulo, el material conductor es apto para filtrarse del espacio entre las espirales cuando se funde el material conductor, y se pierde para evaporación. De acuerdo a una modalidad preferida, las espirales tienen devanados que son todos circuitos sustancialmente cerrados. Los campos magnéticos generados por las espirales de esta manera serán sustancialmente simétricos alrededor de la línea central de cada espiral. El material conductor se mantiene de esta manera centrado en el espacio en las espirales, y cuando se funde el material conductor, tendrá una forma simétrica que corresponde a la simetría en el campo magnético. De acuerdo a una primera modalidad preferida, las espirales tienen cada una un suministro separado de corriente. Cuando las espirales tienen cada una su propio suministro de corriente, se puede caviar la magnitud de la corriente independiente para cada espiral, y de esta manera se puede variar la fuerza de levitación y la potencia de calentamiento, como puede ser la distancia entre las espirales. Una desventaja es que el campo alternante de las espirales se debe controlar bien. De acuerdo a una segunda modalidad preferida, las espirales se conectan y tienen el mismo suministro de corriente. De esta manera, no hay problema con las fases de los campos magnéticos, debido a que se usa la misma corriente, pero es más difícil formar las espirales debido a que se conectan, y la distancia no se puede cambiar después de que se enrollan las espirales, y no se puede variar independientemente uno del otro la potencia de calentamiento y la fuerza de levitación. Para esta última modalidad preferida, de manera preferente las espirales se enrollan en direcciones opuestas. Puesto que la corriente fluye en la misma dirección a través de los devanados, de esta manera se generan campos magnéticos neutralizadores en las espirales. De acuerdo a una modalidad preferida, la primera espiral se sitúa sustancialmente por arriba de la segunda espiral. La fuerza de gravedad que actúa en el material conductor levitado entonces se dirigirá sustancialmente a lo largo de la misma línea como los campos magnéticos de las espirales. Las fuerzas de esta manera estarán bien equilibradas. De manera preferente, la primera espiral tiene el mismo número de devanados o menos devanados que la segunda espiral. De esta manera, el campo magnético de la segunda espiral (inferior) es más fuerte que el campo magnético de la primera espiral (superior) , contrarrestando o neutralizando de esta manera la fuerza de gravedad y manteniendo el material conductor aproximadamente a la mitad entre la primera y segunda espiral . De acuerdo a una modalidad preferida, la primera y segunda espirales son simétricas en el espejo. Con esta configuración de las espirales, las espirales se pueden manipular, como se pone en claro más adelante. De acuerdo a un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para generar una cantidad de material conductor levitado usando un aparato como se analiza anteriormente, en donde el material conductor se atrapa entre los campos electromagnéticos generados por las dos espirales para evaporarse debido al calentamiento por la corriente y la frecuencia en las espirales. El atrapamiento del material conductor entre las dos espirales hace posible generar suficiente potencia de calentamiento en el material conductor cuando se incrementa la corriente, tal que el material conductor se evapora a una velocidad que es suficientemente alta para permitir revestir un sustrato de una manera económicamente provechosa. En el aparato conocido en el cual se usó sólo una espiral, para la mayoría de los materiales, el material conductor no se puede calentar a una temperatura suficientemente alta para generar velocidades económicas, interesantes de evaporación para el revestimiento de los sustratos.

De manera preferente, el material conductor evaporado se dirige esencialmente a lo largo de la dirección de la línea central de las espirales para el revestimiento de un sustrato. Se hace uso de un medio aislante, tal como un conducto o tubo, entre las espirales y el material conductor; de esta manera el material evaporado se puede dirigir al sustrato que se va a revestir, sin condensación en las .partes del aparato. De acuerdo a una modalidad preferida, las espirales se manipulan conjuntamente para dirigir el material conductor evaporado con uno o más grados de libertad. Esto es posible ahora, el material conductor se atrapa entre las espirales y no puede dejar los campos magnéticos combinados de las espirales. Al manipular las espirales, por ejemplo por rotación, el material evaporado se puede dirigir en otra dirección, que hace más fácil revestir uno o más sustratos que están presentes en la cámara de vacío. De manera preferente, las espirales se manipulan con seis grados de libertad. Las espirales se pueden mover de esta manera en tres direcciones y giran alrededor de dos ejes horizontales y un eje vertical. De acuerdo a un método preferido, la fuerza de los campos magnéticos en las dos espirales es tal que el material conductor atrapado en los campos electromagnéticos se fuerza hacia la línea central de las espirales. Esto es especialmente útil cuando el material evaporado se debe dirigir a un sustrato que no está exactamente por arriba de las espirales. Las espirales ahora se pueden manipular y el material evaporado se dirige en todas las direcciones, para revestir los sustratos en la cámara de vacío. La invención se pondrá en claro con referencia a la figura anexa. La Figura 1 muestra de una manera esquemática las dos espirales de acuerdo a la invención con el material conductor atrapado en la sección transversal. Se muestra una primera espiral 1 y una segunda espiral 2, cada espiral que consiste de tres devanados la, lb, le y 2a, 2b, 2c. La espiral 1 y la espiral 2 producen cada una un campo electromagnético, el campo de la espiral 1 que contrarresta o neutraliza el campo de la espiral 2 tal que el campo electromagnético resultante atrapa el material conductor 3 que se proporciona entre las espirales. Los campos electromagnéticos se muestran por las líneas 4 de campo electromagnético. Como se muestra en la figura, debido a los campos magnéticos neutralizantes, el campo más fuerte está presente entre las dos espirales. Esto tiene el efecto que el material conductor, mostrado aquí como una gota fundida, se fuerza hacia la línea central 5 de las espirales simétricas.

Además, significa que la gota no puede salir sin las espirales, y de esta manera que se puede generar una alta corriente en los devanados de las espirales, dando por resultado una alta potencia de calentamiento de las espirales. La gota de esta manera se calentará a una mayor temperatura y se evaporará más rápido. La velocidad de evaporación del material conductor (super) calentado es alta, -y la velocidad de revestimiento de un sustrato económicamente atractivo. Se entenderá que se pueden usar más de dos espirales, y que los devanados pueden ser circulares, pero también puede tener otra forma, de manera preferente axialmente simétrica. Los devanados pueden ser por ejemplo cuadrados. En lugar de tres devanados para cada espiral, es posible usar menos o más devanados, y el número de devanados puede diferir para cada devanado. Cuando no se conectan los dos devanados, se puede usar una diferente magnitud de la corriente en cada espiral . El material evaporado fluirá principalmente en la dirección de la línea central 5, en vista de un conducto o tubo de material no conductor colocado entre las espirales y la gota (no mostrada) . Este conducto impide el arqueado entre los devanados y la contaminación de la cámara de vacío. El aparato de acuerdo a la invención hace posible manipular conjuntamente las espirales, tal que se cambia la dirección de la línea central. De esta manera, es posible revestir un sustrato no solo desde abajo o desde arriba, sino también desde los lados.'. También es posible desplazar a las espirales conjuntamente en tres direcciones. Debido al hecho que el material conductor se atrapa entre las dos espirales, el material permanecerá entre las espirales y se evaporará antes, durante y después de la manipulación. Se entenderá que para el depósito físico de vapor de acuerdo a esta invención, las espirales y el material conductor se mantienen en un vacío de al menos 10-3 mbar. La corriente eléctrica variable y la frecuencia usada tendrán que ser suficientemente altas para calentar y evaporar el material conductor, que se usa, y depende del tipo de material conductor y la velocidad de revestimiento requerida.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Aparato para levitación de una cantidad de material conductor, que comprende una espiral para mantener el material en levitación usando una corriente eléctrica variable en la espiral, en donde el aparato comprende dos espirales, una primera espiral y una segunda espiral, caracterizado en que ambas espirales se han colocado en una cámara de vacío para un vació de al menos 10"3 mbar durante el uso, ambas espirales que generan un campo electromagnético alternante durante el uso, el campo electromagnético alternante de la primera y la segunda espiral se neutralizan entre sí, en donde las espirales se pueden girar y/o desplazar conjuntamente para cambiar la línea central de las espirales, y en donde se coloca un tubo de material no conductor dentro de las espirales tal que el tubo esté presente entre 'las espirales y el material conductor durante el uso, y en donde la primera y segunda espirales se colocan tal que el material conductor que se mantiene en levitación entre la primera espiral y la segunda espiral, se evapore, y el material evaporado fluye a lo largo de la dirección de la línea central de las espirales dentro del tubo de material no conductor al sustrato que se va a revestir.
2. Aparato según la reivindicación 1, en donde las espirales tienen devanados que son todos circuitos sustancialmente cerrado.
3. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde las espirales tienen cada una un suministro separado de corriente.
4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde las espirales se conectan y tienen el mismo suministro de corriente.
5. Aparato según la reivindicación 4, en donde las espirales se enrollan en direcciones opuestas.
6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera espiral se sitúa sustancialmente por arriba de la segunda espiral.
7. Aparato según la reivindicación 6, en donde la primera espiral tiene el mismo número de devanados o menos devanados que la segunda espiral.
8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera y segunda espirales eon simétricas en el espejo.
9. Método para generar una cantidad de material conductor levitado usando . un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el material conductor se atrapa entre los campos electromagnéticos generados por las dos espirales para evaporarse debido al calentamiento por la corriente y frecuencia en las espirales, en donde el material conductor evaporado se dirige esencialmente a lo largo de la dirección de la línea central de las espirales para el revestimiento de un sustrato.
10. Método según la reivindicación 9, en donde las espirales se manipulan conjuntamente para dirigir el material conductor evaporado con uno o más grados de libertad.
11. Método según la reivindicación 10, en donde las espirales se manipulan con seis grados de libertad.
12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en donde la fuerza del campo electromagnético en las dos espirales es tal que el material conductor atrapado entre los campos electromagnéticos se fuerza hacia la línea central de las espirales.