TW201037093A - Particulate material metering and vaporization - Google Patents

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201037093 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 小粒度粉末狀 本發明係關於以一較大範圍之進給速率將 材料量測入一汽化裝置中。 【先前技術】 有需要能準確且精確地持續量測少量之粉末狀材料，例 如1到9微克每秒。電子工業需要將少量微粒狀材料量測入 一汽化區以用於直接氣相沉積或用於化學氣相沉積（CVD) 之前驅物。亦有需要能準確且精確地量測高出三個數量級 之材料量，例如嶋微克每秒。在許多系統中，能用相同 設備量微克範圍内的粉末狀材料將極為有利。 舉例來說，有機發光二極體（OLED)器件具有一通常含有 一主體及一摻雜物的發光層，該主體及摻雜物係以相差二 到二個數量級的量沉積。在0LED製造中，能使用—用於 主體、共主體及摻雜物材料的共同輸送設計而獨立且持續 地將粉末狀有機材料量測至一汽化區域將極為有利。 浊知精確量測少量粉末狀材料係困難的。存在許多使用 頜外材料作為載體及添加劑以促進粉末狀材料之輸送的系 統實例。所使用的載體包含惰性氣體、液體及固體。任何 添加4!的使用皆增加材料輸送的複雜性，因為該载體或添 加劑需要獨立於實際的關注材料而添加、移除及處理。載 體的使用亦增加污染的風險，這在尤其需要量測材料的製 藥業及電子製造業中尤為有害。 在美國專利第3,754,529號中，Fleischner描述一種用於 142438.doc 201037093 輸送與-較佳為沙子的惰性载體混合之粉末狀材料的螺旋 鑽器件。活性材料與沙子之比率據報告為1:9。輸送主要 為惰性載體的混合物會增加系統之成本及複雜度，並增加 污染進給材料的可能性。 、 美國專利申請公開案第2006/0062918號及第2006/ 0177576號使用-種傳統的螺旋鑽設計以量聽末，其中 在一平滑膛管中存在一圖案化螺桿。此量測器件亦可用作 〇 一較大氣相沉積系統之一部分。特別重要的氣相沉積系統 為經設計用於製造有機發光二極體（OLED)器件者。一 OLED器件包含-基板、—陽極、—由—有機化合物製成 的電洞輸送層、一具有適當摻雜物的有機發光層、一有機 電子輸送層及一陰極。0LED器件的吸引力在於其較低的 驅動電壓、較高亮度、較大的可視角度以及可用於全色彩 平面發光顯示器的能力。Tang等人在其美國專利第 4,769,292號及4,885,211號中描述此多層0LED器件。 Ο 在真二環圭兄中的物理氣相沉積係沉積用於小分子 OLED器件中之有機材料薄膜的主要方式。此等方法廣為 人知，例如Barr的美國專利第2,447,789號及Tanabe等人的 歐洲專利第0 982 411號。用於製造OLED器件之有機材料 在維持於理想的速率相關汽化溫度或接近該汽化溫度下延 長時段時通常易於降解。將敏感的有機材料暴露於較高溫 會引起該等分子結構的變化以及材料性質的相關變化。 為克服這些材料的熱敏感性，僅將少量的有機材料载入 源頭中’且其被盡可能少地加熱◦以此方式，該材料在其 142438.doc 201037093 遭受顯著降解之前汽化。此方法的局限在於因為加熱器溫 度的限制，可獲得的汽化速率極低，以及因為所使用之少 量材料，該源頭之操作時間極短。因此在重啟操作之前需 將該沉積室排氣、拆卸並清潔該蒸汽源頭、重新填充該源 頭、在該沉積室中重建真空以及將剛引入的有㈣料脫氣 超過數小時。該低沉積速率以及與重填充一源頭相關的頻 繁且耗時之過程對OLED製造設備的產量造成實質限制。 將整個有機材料饋料加熱至大體相同溫度的一二次後果 ，於將諸如摻雜物的額外有機材料與—主體材料混合係不 貫際的，除非該±體與摻雜物之汽化行為及蒸汽麼極為相 似。此外，獨立源頭的標準使用在該沉積薄膜中產生一梯 义，果其中在最罪近該行進基板之源頭中的材料被過度 呈現於緊鄰該基板的初始薄膜中，同時在最後—個源頭中 的材料被過度呈現於最後的薄膜表面中。在一單一材料從 各個源頭汽化至一基板上的杏二4士 i‘ 的先削技術多重源頭中，此梯度 A ’儿積係不可避免的。#任_終端源頭之貢獻多於該中心 源頭幾個百分比時，例如杏 j々田使用一共主體時，該沉積薄膜 中的梯度尤為明顯。 共同讓與的美國專利巾請公開案第20_〇6291 8號及第 2006/0062919號藉由將材料量 .. 竹里利至一急速汽化區而克服分 離點源頭的許容姑_赴 „ . π 、”、。杲國專利申請公開案第2006/ 006291 8號教授在一單一 ’刀末輸送機構中量測主體及摻雜 物仏&物’並使用一歧管 . ^ x S ;將瘵 >气分佈至該基板。美國專 利申印么開案第2〇〇6/〇62 5虎揭不可將有機蒸汽混合於 142438.doc 201037093 該歧管中並將材料之混合物輸送至該基板表面。然而，這 些先前教示都沒有預先考慮到對該主體及摻雜物材料進行 獨立量測控制的需求。因此，該等輸送機構由於設計而無 法量測一獨立摻雜物進給所需的低速率，即丨_1〇微克/秒。 美國專利申請公開案第2007/0084700號、美國專利申請 公開案第2006/0157322號、美國專利第6,832,887號及美國 專利第7,044,288號揭示使用平行隔開的碟狀物將粉末從— Ο ❹ 進入口移動至-排出口的粉末進給泵，該等碟狀物在一具 有-界定-容量之内腔的外殼内旋轉，該容量從該輸入口、 到-亥排出口具有一上升的容量。這些粉末進給果係用於較 大粒度的粉末’而不適於在毫克或微克的基礎上量測粉 末。 、儘管有此等發展，仍持續需要精確控制毫克到微克量之 耘末狀材料的量測至一汽化裝置中。 【發明内容】 有需要精確控制毫克至微声 汽化器件中。 Η克量的粉末之量測及輪送至— 此目的藉由一種用於量 實現，該農置包括·· 微粒狀材料的裳置而 I;用於量測微粗狀材料的量測裝置，其包含. ⑴-用於接收微粒狀材料的儲存考· . (!〇—具有一内部容積並罝 該微粒狀材料且用於排::&分別從該儲存器接收 的外般； Μ該卿材料之第—及第二開口 142438.doc 201037093 (m)—配置於該内部容積中 ip- ± a „ 、可疑轉軸，該軸具有一 儲存二接收’、該第一及第二開D對準的周向槽以便從該 儲存：接收微粒狀材料並排出該微粒狀材料； (lv)配置於該儲存器中以 八以#冷秘 文進仃運达亚與該旋轉軸配 ° 化該微粒狀材料並從該儲存芎輸送m粒狀材 料至該周向槽的構件； Μ輸送緑粒狀材 (ν)該可旋轉軸及該内部容 大鲈i兮田 積配s ’使得該微粒狀材料 大體由δ亥周向槽且不沿著該 叶 ,... 狄轉軸之剩餘部分輸送； (ν〇相對於該第二開口 兮田a μ 直的構件’其用於刮擦、與 忒周向槽配合以移出固 ,,,,…、中的微粒狀材料並流體化該 成拉狀材料，並且回應於 -% . ' 疋轉經由該第二開口以單一 微粒或微粒之小集合體或兩者 狀材料；以及 夕式運达經置測ΐ的微粒 (b) —接收並汽化該經量 器。 劂之微粒狀材料的急速汽化 本發明之一優點在於其 、了持續配送微克量的粉末於一直 空锿境中並提供受控的進仏 八 甘1 βο °體積。本發明之另一優點在於 其可以皁一微粒或微粒 、 r ^ ^ , 集合的形式配送具有寬廣粒度 範圍的微粒狀材料，包令承t 又 3十均粒度低於30微米之材料以及 不旎以諸如螺旋鑽之其他 ， 料 -k益件配送的流動性差的材

【實施方式J 美國專利申請公開垒 崎案 4 2006/0062918 號及第 2〇〇6/ 0177576號使用一種傳统的 、’的螺叙鑽設計以將微粒狀材料量 142438.doc 201037093 測至一汽化裳置，其令在—平滑腔管内存在_圖案化螺 桿。圖1顯示-具代表性之先前技術螺旋鑽結構之截面 圖’其顯示一在一平滑螺旋鑽膛管7内的圖案化螺旋鑽螺 桿卜-螺旋鑽結構8之螺旋鑽螺桿5由一馬達（未顯示）轉 動。在該螺桿螺旋線之螺紋之間的距離以及該螺紋高度係 =擇為足夠大’以致微粒狀材料不易填充入該螺紋：並 旋轉，而是停留於水平定向的螺旋鑽膀管7之底部。 Ο Ο 該微粒狀材料藉由螺旋鑽螺桿5與螺旋鑽膛管7之間的相對 移動而被線性輸送。在所顯示 料主要沿著螺旋鑽° ，该微粒狀材 鑽螺才干5之底部以翻滾及分散形式行進。 累方疋鐵螺桿5之終端可經槿 ^ 有—無螺紋部9，該無螺 ’、又上具有一恒定環形橫截面，以約束經固 結的微粒狀材料形成一狹窄 ，、工 螺旋鑽結構的一個門題卜⑽形形狀。此類型之 苒的⑯問相觀察到隨螺旋鑽螺桿化 向而循環改變的變化排+# 又、 排^率。在*同旋轉_出的材料 里極具再現性，但在_ 何計 料的、士 w , 疋轉中極為可變’導致被量測材 ,’ π 、::的變化。在該水平定向中，更多 駐留於該螺旋鑽膛 ),、;斗 〈卜牛部而非上半部，1合加番 環排出。使用垂直定 …加重β亥循 螺旋鑽膛-… 以致該微粒狀材料圍繞該 職鑽以之内部均勾 環變化且該螺旋鑽及授拌。。：弱心“排出，但仍有循 類型的微粒狀材料之機械驅動配置更為複雜。此 能用於能充分自由流動㈣料 二 滑流灌注。這通常需要r ^ 便了仉―谷益以一平 尹矢该等微粒狀材料以便具有—經 142438.doc 201037093 嚴格/空制的粒度範圍。舉例來說’大部分重量由50微米到 00彳政米直彳空之間的顆粒組成的材料大體可以一平滑流從 谷益灌注。在這個實例中，粒度範圍係等於最小受控粒 度相似地，大部分重量由直徑在丨00微米及200微米之間 的=粒組成的材料大體將以—平滑流從-容器灌注。不能 、,翟，而係成團落下的材料易於在僅供給少量材料之後 即一起擠進該螺旋鑽螺桿之職中並迅速壓緊，而形成一 可抑制螺旋鑽轉動的固體。 微粒狀材料流由多種間接量測該等粉末顆粒之形狀、尺 寸、尺寸及形狀的均勾度、内聚力、拱強度、表面積及水 含量的方法說明特徵。在高度真空條件下的微粒狀材料流 動由於在該等顆粒之間不存在空氣分子，因而—般比在大 氣壓下更糟。材料顆粒之間的複雜相互作用以及在真空條 件下顆粒的下降流動性P忐盔& β At # + , ' 動性已成為發展能準確到毫克或微克配 送的連續微粒狀材料進給機構之—限制。微粒狀材料流動 :-種無法由任何單—測試方法完全說明特徵的複雜現 象，但以下說明五個常用方法。 :振動鐘^方法使用—振動鐘或槽，其將微粒狀材料傾 馮於-質ΐ天平上。記錄累積材料質量成時間之函數 大的累積質量對時間代表更好的流動。 一似止角·使固疋s的微粒狀材料經由—漏斗從一固定

高度傾填至一水平工作臺馆^ y.L , J 壹頂邛。该微粒狀材料累積成一錐 體，且該錐體之側面與水芈而 /、水千面所成之角度即為息止角，1 中較低的息止角代表更好的冷叙 tL ^ ^ 八 的机動。此方法提供該材料之形 142438.doc 201037093 狀、尺寸、空隙率、内聚力、流動性、表面積及整體性質 的間接量測。 百分比壓縮性指數：將一固定量的微粒狀材料輕輕地傾 瀉至一經稱皮重的量筒尹，且記錄該材料之初始體積及重 量。將該量筒置於一敲緊密度測試儀上，且在一給定次數 的受控力量敲打後記錄最終體積。較低的百分比壓縮性值 代表更好的流動。此方法提供對測試材料之尺寸及形狀之 Ο 〇 均勻度、可變形性、表面積'内聚力及水含量的間接量 測。 臨界孔直徑：將-圓柱形儲存器之底部排出口安裝一適 當孔口直徑的環。該圓柱形儲存器藉由經由-漏斗傾瀉樣 本微粒狀材料而填充—固定體積之微粒狀材料。使該材料 靜置30秒然後將1⑽放操縱桿慢慢轉動至打開位置。 如果在三次連續測試中可經由該材料樣本看到-開放* ^侧試被認為係成功的。流動性指數作為該材料； 幻開口直徑而給出。此方法為材料 力及棋強度之一直接景、@丨 動。 卜其中更小的值代表更好的流 突崩方法··將一固定體積的材料載入至 中並緩慢旋轉。一光恭★眭， 月的轉豉 計算突崩之間的平均時門办山 朋您'.心數里， 更好的流動。 j吁間代表 上述Long等人的此 、同欠讓之美國專利申往 11/970,548號揭示—種 甲巧案第 一、准铋截面圖顯示於圖2中的微粒 142438.doc • 11 - 201037093 狀材料進給裝置，該裝置克服一些先前遭遇的微粒狀材料 進給限制。此裝置包含一在内部容積15〇中並具有—經由 一第一開口 155從一具有一攪拌器之儲存器接收微粒狀材 料之周向槽175的可旋轉軸170。一固定刮擦器ι85隨著可 旋轉軸1 70旋轉而與周向槽1 75配合，以便從該周向槽移出 微粒狀材料，經由一第二開口 160將經量測量的微粒狀材 料運送至一經加熱的急速汽化器12〇。 可旋轉軸170藉一馬達（未 極適於在尚度真空下進給具有先前技術之螺旋鑽結構所需 之相同狹窄粒度範圍的微粒狀材料。自由流動微粒狀材2 將經由第二開口 160作為個別顆粒或顆粒之小集合而進 具有較小粒度或一更莧粒度分佈的微粒狀材料會展現 結塊及突崩流動。此等微粒狀材料將不能被該攪拌器充分 流體化且將不能可靠地從第一開口 155進入周向槽丨^中: 任何進入該周向槽的微粒狀材料可在其被迫抵固定刮擦器 185時變緊密並可作為隨機長度的短桿狀物而離開第：； 口 160。經配送的材料桿狀物之隨機體積在離開一汽化裝 置的蒸汽通量中產生隨機變化。這些蒸汽通量變化並不理 想’因其會導致沉積膜厚度之變化。 固定刮擦器185緊靠經加熱的急速汽化器12〇並可達到一 足夠炼化-些有機粉末的溫度。被炼化的微粒狀材料不會 作為微克或毫克顆粒之—連續流下落至急速汽化器㈣， ，而係傾向於作為不規則體積累積並落下或流動。因此，儘 官圖2之裝置在運送—致的經量測量之微粒狀材料方面對 142438.doc 201037093 先前技術有所改善，但仍存在—肽Α —八+此良好工作的材 料。因此仍然需要精確控制微克至奎#熹 凡王毛見量的微粒狀材料之 量測至一汽化裝置中。

〇 現在參考圖3’其顯示-種根據本發明用^汽化微粒狀 材料的裝置之-實施例的三維橫截面圖。汽化裝置19〇係 一用於量測及汽化微粒狀材料的裝置，其包含一量測裝 置，該量測裝置量測該微粒狀材料並包含：一用於接收微 粒狀材料的儲存器；一具有_内部容積以及第一及第二開 口的外殼；-配置於該内部容積中並具有一平滑表面、一 對應於該内部容積之形狀的形狀及—周向槽的可旋轉轴； 以及'經冷卻的到擦器，該經冷卻的刮擦器在其末端且有 大體與該旋轉軸令之周向槽相同的横截面。該量測裝置進 包含一配置於該儲存器令的攪拌器及-用於流體化被 運达至該急速汽化器之微粒狀材料的機構。汽化裝置刚 進一步包含-接收並汽化該經量測之微粒狀材料的急速汽 化器。這些組件將被更詳細地描述。 料器230係用於接收微粒狀材料。該微粒狀材料可包 3單、’且刀’或可包含兩個或更多個不同的材料組分， 各者具有—不同的汽化溫度。雖然未顯示，但儲存器230 可包含-在其上方之較大的儲存及進給裝置，以增加可被 m粒狀㈣的體積。此等容ϋ及進給裝置已被Long 等人描述於共同受讓的美財利第7,2s8,285號中。儲存器 230係位於一外殼24〇中並包含一流體化儲存器中之微 粒狀材料的搜拌器29〇。外殼24〇較佳係由導熱性材料(例 142438.doc •13- 201037093 如鋁）構成，其可被主動冷卻並可將儲存器23〇中之微粒狀 材料維持於一遠低於該微粒狀材料之有效汽化溫度的溫 度。 外殼240亦包含一内部容積250。一可旋轉軸27〇具有一 平滑表面及一對應於内部容積25〇之形狀的形狀（例如此實 施例中的圓柱形），並被配置於内部容積25〇中。可旋轉軸 270亦具有一周向#，其將於其他圖式中明顯可見。可旋 轉軸270較佳係由諸如錄或#目的導熱材料製成，其可被主 動冷卻並可將該周向#中的微粒狀材料維持於一遠低於該 微粒狀材料之有效汽化溫度的溫度下。可有利地將諸如氮 化鈦或類鑽碳的硬塗層塗布至内部容積25〇及可旋轉軸 27〇。一馬達（未顯示）以一預定速率旋轉可旋轉軸27卜該 馬達亦可用於旋轉—擾拌器29()。外殼⑽亦包含第一及第 二開口’該等開π之性質及功能將不言自明。汽化裝置 190亦包含—在—汽化室200内的可旋轉急速汽化器210。 可旋轉急速汽化器21〇係經由—磁性聯結器32〇由—驅動轴 325驅動。冑用—輕射屏蔽咖於將—經加熱的汽化室· 與經冷卻的量測裝置熱隔離。 當靠近該可旋轉軸270之進給部分的微 拌流體化而一致蚰埴右 „ , 十、·由祝 均勾卢之容積時，進給速率 ,勾度獲仔改善。這可藉由用搜拌器29〇以—可 粒度及性質改變的旋轉速度緩慢攪拌該微粒 、凡成。圖4更詳細地顯示圖3裝置之—部 検截面圖並顯干太恭> μ丄 9 —，准 圖九、、頁不本發明之附加顯著特徵。可旋轉轴⑽具 H2438.doc -14- 201037093 與外殼240中之—第―開口⑸及 第二開口 260對準 有 的狹窄周向槽275。笛 pa ^ 弟一開口 255係用於從該儲存器接收微

Ο 粒狀材料至周向槽275 ’且第二開口 係用於從周向槽 Μ排，出該微粒狀材料至一汽化室200。擾拌器290為-旋 轉授摔益並具有複數個細線攪拌器齒狀物2 9 5且被配置於 接收u粒狀材料的儲存器23G中。在此圖中隨著該擾掉器 290在順時針方向中旋轉’攪拌器齒狀物295將該微粒狀： 料之大口P刀/瓜體化，但其末端將該微粒狀材料從該儲存器 輸駐周向槽275中。授拌器齒狀物295之流體化及輸送性 貝可藉由防止該儲存器中之材料橋跨該周向槽而用微粒狀 材料均勻填充周向槽275在第—開口 255處的暴露容積。一 在可旋轉軸270之旋轉方向中處於開口 255處的楔形入口 225可幫助將該微粒狀材料引導至周向槽275中。可旋轉軸 270之尺寸接近外殼240中之内部容積的直徑。利用這種方 式，該可旋轉轴及該内部容積配合，以便大體藉由周向槽 275且不沿著可旋轉軸27〇之剩餘部分輸送微粒狀材料。攪 拌器290及可旋轉軸270可例如藉由齒輪連接，以便在相反 方向中旋轉並藉此從儲存器230經由第一開口 255持續輸送 微粒狀材料至周向槽275中然後到第二開口 26〇，該微粒狀 材料在該第二開口處被排出至汽化室2〇〇中。外殼24〇中之 内部容積係緊密配合於可旋轉軸270。該可旋轉軸及該内 部容積在可旋轉軸270轉動時配合，以便移除徑向射出超 過周向槽275的微粒狀材料。因此，該微粒狀材料以一高 度受控的材料體積精確填充該周向槽。一振盪刮擦器285 142438.doc -15- 201037093 被配置於第二開口 260處，且其末端具有與周向槽奶大體 相同的橫截面。振盪到擦器285與該周向槽在可旋轉軸π。 旋轉時配合，以便移出滯留於該周向槽中的微粒狀材料， 迫使該微粒狀材料離開第二開口 2 6 〇。振盪到擦器2 8 $沿著 其長度振蘯以在第二開口 處流體化該微粒狀材料，以 致回應於軸旋轉使經量測量的排出微粒狀材料作為較小顆 =(例如以小微粒或微粒之小集合體或兩者之形式）落入該 汽化室20时，而非作為隨機長度的桿狀物落下。振盈的 頻率及振幅可經由-致動器235改變，以便在第二開口剔 處最優化地授拌或流體化微粒狀材料，使得其作為均句體 積的小顆粒（例如單—微粒或微粒之小集合體，或兩者）配 送。該振蘯賦與該等材料顆粒額外的速度，使得其比僅藉 ^重力更快地落下並相對於該量測裝置以多種角度落下。 精由此方法以多個条磨两P ;笔分^ _ -达a玄寻材料顆粒可導致該等顆粒 覆蓋可旋轉急速汽化器210之—較大面積，藉此最小化該 寺顆粒積聚於彼此頂部的趨勢。該等材料顆粒以-由該振 邊刮擦器控制的頻率及一由可旋轉轴270之角速度控制的 體積進給速率下落於可旋轉急速汽化器210上，並在接觸 後汽化:在圖3中，理想的係可旋轉急速汽化器21〇為一種 八有圓柱㈣圓錐形形狀的開孔網狀玻態碳結構，但亦 可採取在其表面上具有—系列精細周向或螺㈣的f心圓 柱體或圓錐體形式。圓錐形可旋轉急速汽化器21〇可經由 -被齒輪接合至可旋轉軸27〇的磁性聯結器32〇旋轉，如圖 3所不。相比於該圓錐體係固定之情況，可旋轉急速汽化 142438.doc 201037093 盗210有效地將该微粒狀材料分散於—更大的加熱區域 上。這允許材料顆粒直接落在可旋轉急速汽化器21〇之表 面上’且相比於該等顆粒落在彼此之上的情況更快速地被 汽化。在高微粒狀材料進給速率下，落在一固定汽化元件 上的顆粒可在其落在先前配送之顆粒上時累積。此累積會 產生阻礙急速汽化的絕緣層，並由於該微粒狀材料在高 溫下的較長滞留時間而導致材料降解。向各個材料顆粒提 ❹ *直接進人急速&化器的方式可帶來最快速的汽化並最小 化該微粒狀材料之降解。 隨著該微粒狀材料被配送至汽化室2〇〇中並被汽化，蒸 汽分子在每個方向中行進，從該汽化室之加熱壁彈回直到 大部分離開並凝結於一基板之表面上。然而，在汽化室 200中5亥等分子之一部分將在更冷的剛被配送之微粒狀材 料進入該汽化室時凝結於該微粒狀材料上、凝結於覆蓋振 盪刮擦器285的微粒狀材料上以及在周向槽275中之微粒狀 ◎ 材料上。此凝結物將在該微粒狀材料落入至汽化室2〇〇中 時被第二次汽化。該凝結物可將離開第二開口 26〇之微粒 狀材料黏結，否則該微粒狀材料將鬆弛地固結，增加該微 -粒狀材料將作為隨機長度之桿狀物而非精細分開顆粒落下 •的機率。到振盪刮擦器285被冷材料顆粒遮擋的程度，其 將收集極少凝結物或不收集凝結物’且其收集的任何凝結 物可藉由該刮擦器相對於外殼240的振盪動作移除。振盪 刮擦器285之動作傾向於連續地移出可能聚積於第二開口 260中的凝結物並可附加地移出任何可能聚積於汽化室2〇〇 142438.doc 201037093 之開口的凝結物。否則此凝結物將聚積並阻礙微粒狀材料 顆粒之穩定進入汽化室200。 圖5更詳細地顯示圖4之汽化裝置的橫截面圖。傳遞至振 盪刮擦器285的軸向動作使從第二開口 26〇離開的經固結微 粒狀材料流體化，藉此防止該微粒狀材料作為團塊進入汽 化室200。藉由致動器235傳遞至振盪刮擦器285的振盪動 作可有效地將凝結物從該刮擦器、以及從第二開口 26〇及 靠近汽化室200之開口移出。 圖6顯示圖3之汽化裝置之橫截面圖’其說明該裝置中之 一可旋轉急速汽化器。可旋轉急速汽化器21〇具有一圓錐 形狀且可看到其磁性聯結器。如前所述，圓錐形急速汽化 器210可由網狀玻態碳發泡體、諸如碳化矽發泡體之陶瓷 發泡體或諸如鎳發泡體之金屬發泡體所構成。圓錐形急速 π化器亦可由一在其表面上具有一系列精細周向或螺旋槽 的固態陶瓷或金屬材料所構成。此等溝槽促進精細材料顆 粒之停留直到其從該旋轉圓錐表面汽化。此網狀材料結構 (例如玻態碳）之使用已由L〇ng等人描述於共同受讓之美國 專利申請案第11/834,039號中。 圖7顯示圖6之可旋轉急速汽化器之三維視圖’其顯示用 於在汽化室200内旋轉可旋轉急速汽化器21〇，而無需在冷 磁性驅動聯結器與熱汽化元件間之實體接觸或破壞汽化室 2〇〇之蒸汽整體性的磁性聯結器32〇。該聯結器包含多個經 由磁性聯結器32〇附接至一旋轉驅動軸325的磁鐵3 1 5，該 等磁鐵，、附接至可旋轉急速汽化器2 1 〇的驅動架3 4 〇配合。 142438.doc -18· 201037093 该急速汽化器及其附接的驅動架被支撐於一陶瓷軸承（圖6 中之軸承335上）。在熱的可旋轉急速汽化器21〇與冷的旋 轉驅動軸325之間的非接觸磁性驅動防止其之間的熱流 動，藉此允許可旋轉急速汽化器210被來自汽化室2〇〇之韓 射加熱，而無需使用與該急速汽化器一同旋轉的額外加熱 几件或使用滑環以便輸送功率至該等額外的加熱元件。磁 性聯結器320進一步消除對圍繞至可旋轉急速汽化器2 1〇的 0 旋轉驅動連接進行密封之需求。該磁性聯結器在超過60〇 c的溫度亦有效，因為該等磁鐵315被屏蔽並在該等低碳 鋼驅動架340於接近70(TC之溫度下保持其之低磁阻時仍維 持較冷。 本發明已特定參考其某些較佳實施例而作詳細描述，但 應理解可在本發明之精神及範圍内進行變化及修改。 【圖式簡單說明】 圖1顯示一先前技術的粉末進給裝置之終端之橫截面 圖； 圖2顯示一不同粉末進給裝置之一部分的三維橫 圖； 圖3顯示-根據本發明的汽化裝置之一實施例的三維橫 截面圖； 〃 圖（、、、員不圖3之汽化裝置穿過_不同橫截面平面的三維樺 截面圖； 〃 圖5顯示圖4之汽化裝置之_更詳細的橫截面圖； 圖6顯示圖3之汽化裝置之橫載面圖，其說明該裝置中之 142438.doc 19· 201037093 一可旋轉急速汽化器；及 其顯示一 圖7顯示圖6之可旋轉急速汽化器之三維視圖 用於驅動該可旋轉急速汽化器的磁性聯結器。 【主要元件符號說明】 5 螺旋鑽螺桿 7 螺旋鑽膛管 8 螺旋鑽結構 9 無螺紋部 120 急速汽化器 150 内部容積 155 第一開口 160 第二開口 170 可旋轉軸 175 周向槽 185 固定刮擦器 190 汽化裝置 200 汽化室 210 可旋轉急速汽化器 220 輻射屏蔽 225 楔形入口 230 儲存器 235 致動器 240 外殼 250 内部容積 142438.doc -20· 201037093 255 第一開口 260 第二開口 270 可旋轉軸 275 周向槽 285 振盪刮擦器 290 攪拌器 295 攪拌器齒狀物 315 磁鐵 Ο 320 磁性聯結器 325 驅動轴 335 軸承 340 Ο 驅動架 142438.doc -21 -

Claims (1)

1. 201037093 七、申請專利範圍： κ -種用於量測及汽化一微粒狀材料的裝置，其包括. (十用於量測微粒狀材料的量測器件，其包含： (1) 一用於接收微粒狀材料的儲存器； ⑻-具有一内部容積並具有用於分別 . 收該微粒狀材料及用於排出該微粒狀材料之第接 開口的外殼； π弟一 〇 —㈣—配置於該内部容積中的可旋轉軸，該轴且有 一平滑表面及一與該第-及第二開口對準的周向槽：以 便從該儲存器接收微粒狀材料及排出該微粒狀材料. ㈣配置於該儲存器中用於運送的構件，且盆_ 旋轉轴配合用於流體化該微粒狀材料並從該錯存器輸： β亥微粒狀材料至該周向槽； η ,、 =可旋㈣及該内部容積配合’以使得該微粒狀 周向槽且不沿著該可旋轉軸之剩餘部分輸送. 〇 (vi)相對於該第二開口酉己置用於刮擦的構件，且1 向槽配合以移出停留於其中的微粒狀材料並流體 =_擦的微粒狀材料，並且回應於該轴旋轉，經由 ，口將經量測量的微粒狀材料以單-微粒顆粒或 . 微粒顆粒之小集合體或兩者之形式運送；以及 化Tr接收並急速汽化該經量測之微粒狀材料的急速汽 2·=求項㈣裝置’其中該用於運送之構件包括一具有 複數個齒狀物的旋轉授拌器，該等齒狀物可將該微粒狀 142438.doc 201037093 材料從該儲存器輪送至該周向槽。 3·如請求項1的裝置’其中續剎板芬士触 τ β刮擦及流體化構件 盪2擦器，該刮擦器在其末端具有與該旋轉軸 槽貫質上相同的橫截面。 4,如请求項1的裝置，其中該急速汽化器係可旋轉 5'如請求項4的裝置’其中該急速汽化器係經由 結器旋轉。 142438.doc 包括〜振 中之周向 磁性聯