TWI379014B - Metering and vaporizing particulate material - Google Patents

Description

1379014 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於以一較大範圍之進給速率將小粒度粉末狀 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 .中之前驅物。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1000微克每秒。在許多系統中，能用相 汉備s測1到1000微克範圍内的粉末狀材料將極為 利。舉例來說，有機發光二極體（OLED)器件具有—通 含有一主體及一摻雜物的發光層，該主體及摻雜物係以 差一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 持續地將粉末狀有機材料量測至—汽化區域將極為有利 熟知精確量測少量粉末狀材料係困難的。存在許 額外材料作為載體及添加劑以促進粉末狀材料之輪送的‘ 統實例。所使用的載體包含惰性氣體、液體及固體。〜 添加劑的使用皆增加材料輸送的複雜性，因 加劑需要獨立於實際的關 體或《

舻“ Λ際的關注材料而添加、移除及處理。J 體的使用亦增加污毕的 _ 1 Μ ^ Μ 險’ 34在尤其需要量測材料

樂業及電子製造業t尤為有I 在美國專利第3,754,52 就中F1eischner描述—種用 142442.doc I379Q14 . #送與—較佳為沙子的惰性載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】：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2〇〇6/〇177576 唬使用一種傳統的螺旋鑽設計以量測粉末，其中在—平滑 膛官中存在一圖案化螺桿。此量測器件亦可用作—較大氣 φ 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（0LED)器件者。一〇LED器件包 含一基板、一陽極、一由一有機化合物製成的電洞輸送 層 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。OLED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 不器的能力。Tang等人在其美國專利第4,769,292號及 4,885,21 1號中描述此多層〇1^〇器件。 Φ 在一真空環境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 歐洲專利第〇 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向較高 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載入 源頭中，且其被盡可能少地加熱。以此方式，該材料在其 142442.doc 1379014 遭受顯著降解之前汽化。此方法的局限在於因為加熱器溫 ，的限制，可獲得的汽化速率極低，以及因為所使用二 置材料，該源頭之操作時間極短。因此在重啟操作之前需 將《亥沉積至排氣、拆卸並清潔該蒸氣源頭、重新填充該源 頭、在該沉積室中重建真空以及將剛引人的有機材料脫氣 超過數小時。該低沉積速率以及與重填充—源頤相關的頻 繁且耗時之過程對0LED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 在於將諸如摻雜物的額外有機材料與一主體材料混合係不 實際的，除非該主體與摻雜物之汽化行為及蒸氣壓極為相 似。此外，獨立源頭的標準使用在該沉積薄膜中產生一梯 度效果，其中在最靠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先前技術多重源頭中，此梯度 共沉積係不可避免的。當任一終端源頭之貢獻多於該中心 源頭幾個百分比時，例如當使用一共主體時，該沉積薄膜 中的梯度尤為明顯。 共同讓與的美國專利中請公開案第2006/00629 18號及第 2006/0062919號藉由將材料量測至一急速汽化區而克服分 離點源頭的許多缺點。美國專利申請公開案第 2〇〇6/0062918號教授在一單一粉末輸送機構中量測主體及 摻雜物混合物，並使用一歧管來將蒸氣分佈至該基板。美 國專利申請公開案第2006/062919號揭示可將有機蒸氣混 142442.doc 1379014 合於該歧管中並將材料之混合物輸送至該基板表面。然 而，知·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1_1〇微 克/秒。 1 美國專利中請公開案第2007/0084700號、美國專利申請 公開案第鳩/犯7322號、美國專利第6,832,887號及美國月 專利第7,044,288號揭示使用平行隔開的碟狀物將粉末從_ 進入口移動至-排出口的粉末進給泵，該等碟狀物在一具 有一界定一容量之内腔的外殼内旋轉，該容量從該輪入口' 到該排出口具有一上升的容量。這些粉末進給栗係用於較 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 粉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克量的粉末之量測及 汽化器件中。 ％主 此目的藉由一種用於量測及汽 實現，該裝置包括·· 絲狀材料的裝置而 ⑷一用於量測微粒狀材料的量測裝置，其包含： ⑴一用於接收微粒狀材料的儲存H;. (11) 一具有一内部容藉廿s + m 槓並具有用於分別從該 。 接收該微粒狀材料且用於排出該微粒狀材料 142442.doc 第二開口的外殼； (III) —配置於該内部容積中的可旋轉轴，該軸具有 一平滑表面及一與該第一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並排出該微粒狀材料； (IV) —具有複数個齒狀物的旋轉攪拌器，其被配置 於該儲存器中並與該旋轉軸配合以流體化該微粒狀材 料並將該微粒狀材料從該儲存器輸送至該周向槽中； (V) 該可旋轉軸及該内部容積配合，使得該微粒狀 材料大體由該周向槽且不沿著該可旋轉軸之剩餘部分 輸送； (vi)相對於該第二開口配置的構件，其用於到擦、 及與該周向槽配合以移出固持於其中的微粒狀材料， 並且回應於該軸旋轉經由該第二開口運送經量測量的 微粒狀材料； (V10靠近該第二開口以便在該第二開口處將該微粒 狀材料流體化為單一微粒顆粒或微粒顆粒之小集合體 或兩者的構件；及 (b) —接收並汽化該經量測之微粒狀材料的急速汽化 器。 本發明之一優點在於其可持續配送微克量的粉末於一真 空環境中並提供受控的進給體積。本發明之另一優點在於 z、"T以單一微粒顆粒或微粒顆粒之小集合的形式配送具有 見廣粒度範圍的微粒狀材料’包含平均粒度低於3〇微米之 材料以及不能以諸如螺旋鑽之其他配送器件配送的流動性 142442.doc 差的材料》 【實施方式】 號Ϊ ^利申請公開案第2〇〇6/〇062918號及第2〇_7576 化梦番^傳統的螺旋鑽設計以將微粒狀材料量測至-汽 、置’其中在一平滑膛管内存在 示一1冲主να . 口系化螺#。圖1顯 —I =、、、’之先前技術螺旋鑽結構之橫截面圖，其顯示 平滑螺旋鑽膛管7内的圖案化 ··' 鑽結構8之螺旋鑽螺桿5由一馬達（未顯示=干5 '螺旋 螺旋線之螺紋之間的距離:在该螺桿 大，^他 辞、、，文阿度係經選擇為足夠 是停留於二=不易填充入該螺紋線並隨其旋轉，* 欠干疋向的螺旋鑽膛管7之底部。咳 稭由螺旋鑽螺桿5與螺旋鑽脖管7之 銘：粒狀材料 輸送。在所海千W丄 的相對移動而被線性 定向中，該微粒狀材料主㈣螺 紅鑽螺桿5之底部以翻 要-者螺 終端可經構形為具有-無螺紋部t 鑽螺桿5之 度上具有—恒定環形橫截面1=9在一小長 形成-狹窄的環形或管形形狀型；:：粒狀材科 個問題係經觀察到隨螺旋鑽螺桿5之角度^鑽^的― 的變化排出逮率。在不π 向而循核改變 …-個二二可？:排出的材科量_ fr Τ校兩了 d，導致 率的變化。在該水乎Μ * 里測材枓的η化速 旋鑽膛管之下半部而非：半部=粒狀材料駐留於該螺 用垂直〜鑽以致::粒循環排出。使 之内部均勾分佈可減弱該循環：崎該螺旋鑽腫管 媽衣排出’但仍有循環變化且該 142442.doc 1379014 螺旋鑽及搜拌斋之機械驅動配置更為複雜。此類型的微粒 狀材料進給裝置之第二個問題在於其大體上只能用於能充 分自由流動的材料，以使其可從一容器以—平滑流灌注。 這通常需要篩分該等微粒狀材料以便具有—經嚴格控制的 粒度範圍《舉例來說，大部分重量由5〇微米到1〇〇微米直 徑之間的顆粒組成的材料大體可以一平滑流從一容器灌 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100微米及200微米之間的顆粒組 成的材料大體將以一平滑流從一容器灌注。不能平滑灌注 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 進該螺旋鑽螺桿之螺紋中並迅速壓緊，而形成—可抑制螺 旋鑽轉動的固體物質。 微粒狀材料流由多種間接量測該等粉末顆粒之形狀、尺 寸二尺寸及形狀的均勻度、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 件下顆力的下降流動性已成為發展能準確到毫克或微克配 达料續微粒狀材料進給機構之—限制。微粒狀材料流動 種無法由任何單一測試方法完全說明特徵的複雜現 ’但以下說明五個常用方法。 一振動鏟：該方法使用一振動鏟或槽’其將微粒狀材料傾 每於f S天平上。記錄累積材料質量成時間之函數。更 大的累積質量對時間代表更好的流動。 142442.doc 1379014 上定量的微粒狀材料經由-漏斗從-固定 體了且Mi/ ^作臺頂部。該微粒狀材料累積成一錐 中較低的息止角代表更好 ” 狀、尺寸、空隙率'内聚Γ!:方法提供該材料之形 的間接量測。 、机動性、表面積及整體性質 百分比壓縮性指數··將_ m ^曰 % ^ 疋$的微粒狀材料輕輕地傾 渴至一經稱皮重的量筒中， 量。將# 。㈣該㈣之初始體積及重 將。玄里同置於-敲緊密度測試儀上. 的受控力量敲打後記錄最 纟，··。疋-人數 代表更好的流動·此方低的百分比$縮性值 均勾度、可變形性、表= 測。 積内聚力及水含量的間接量 將—圓柱形儲存器之底部排出口安 本料輪站从以. 少儲存益措由經由—漏斗傾瀉樣 靜置3〇=Γ 固定體積之微粒狀材料。使該材料 "'後將一間門釋放操縱桿慢慢轉動至打。 如果在三次連續測試中可經由該材料樣本看 :由試被認為係成功的。流動性指數作為該材料； 最直:開口直徑而給出。此方法為材料内聚 :強度之-直接量測，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 中並緩慢旋轉。一光带、、也 透明的轉鼓 电池陣列_器量測突; I42442.doc 1379014 突崩之間更低的平均時間代表 計算突崩之間的平均時間 更好的流動。

Long等人之共同讓與的美國專利中請案第i 1/97〇州號 揭示-種以三維橫截面_示於圖2t的微粒狀材料進仏 裳置，該裝置克服-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150中並具有一經由一第—開口 155從-具有-㈣器之儲存器接收微粒狀材料之周向样 175的可旋轉轴170 ° 一固定刮擦器⑻隨著一可旋轉軸17曰〇 旋轉而與周向槽1 75配合，以俤你兮田a 必， M使仅忒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120。 可旋轉軸170藉一馬達（未顯示）轉動。此設計之—裝置 極適於在冋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。自由流動微粒狀材料 將經由第二開口 160作為個別顆粒或顆粒之小集合而進 給。具有較小粒度或一更寬粒度分佈的微粒狀材料會展現 結塊及突朋流動。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175令。 任何進入該周向槽的微粒狀材料可在其被壓抵固定刮擦器 1 8 5時蚤緊进並可作為隨機長度的短桿狀物而離開第二開 口 1 60。經配送的材料桿狀物之隨機體積在離開一汽化裝 置的蒸氣通量中產生隨機變化。這些蒸氣通量變化並不理 想’因其會導致沉積膜厚度之變化。 固定到擦器1 85緊靠經加熱的急速汽化器1 20並可達到— 142442.doc 12 1379014 足夠熔化一些有機粉末的溫度。被熔化的微粒 作為微克或％克顆粒之_連續流τ落至急逮汽化器⑶， :係傾向於作為不規則體積累積並落下或流動。因此 官圖2之裝置在運送-致的經量測量之微粒狀材料方面 先前技術有所改善，但仍存在一些其不能良好工作的材 料。因此仍然需要精確控制微克至毫克量的微粒狀材料之 量測至一汽化裝置中。

現在參考圖3，其顯示一種用於汽化微粒狀材料的裝置 之貫施例的三維橫戴面圖。汽化裝置19〇係—用於量測 及汽化微粒狀材料的裝置，#包含一量測裝置，該量：裴 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；一具有一内部容積以及第一及第二開口的外殼；— :置於該内部容積中並具有一平滑表面、一對應於該内部 各積之形狀的形狀及一周向槽的可旋轉軸；以及一經冷外 的刮擦器，該經冷卻的刮擦器在其末端具有大體與該旋轉 軸中之周向槽相同的橫截面。該量測裝置進一步包含一配 置於該儲存器中的攪拌器及一用於流體化被運送至該急速 汽化器之微粒狀材料的機構。汽化裝置19〇進—步包含一 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。此裝置亦被描述於上述Long等人於 2008年11月14日提出申請之共同讓與的題為「parti叫

Material Metering and Vaporization」的美國專利申請案第 12/271，211號中。 儲存器230係用於接收微粒狀材料。該微粒狀材料可包 142442.doc 1379014 含一單一組分，或可包含兩個或更多個不同的材料組分， 各者具有一不同的汽化溫度。雖然未顯示，但儲存器 可包含一在其上方之較大的儲存及進給裝置，以增加可被 載入之微粒狀材料的體積。此等容器及進給裝置已被L〇ng 等人描述於共同受讓之美國專利第7,288,285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23〇中之微 粒狀材料的攪拌器290 〇外殼24〇較佳係由導熱性材料（例 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。 外设240亦包含一内部容積25〇。一可旋轉軸27〇具有一 平滑表面及一對應於內部容積25〇之形狀的形狀（例如此實 %例中的圓柱形），並被配置於内部容積250中。可旋轉轴 270亦具有一周向槽，其將於其他圖式中明顯可見。可旋 轉軸270較佳係由諸如鎳或鉬的導熱材料製成，其可被主 動冷卻並可將該周向槽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。可有利地將諸如氮化 欽或類鑽碳的硬塗層塗布至内部容積25〇及可旋轉轴27〇。 馬達（未顯示）以一預定速率旋轉可旋轉軸270。該馬達亦 可用於旋轉攪拌器290。外殼240亦包含第一及第二開口， °玄等開口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2 1 〇。可旋轉急速 /飞化态210係經由一磁性聯結器320由一驅動軸325驅動。 使用一輻射屏蔽22〇於將一經加熱的汽化室2〇〇與經冷卻的 142442.doc 1379014 量測裝置熱隔離。 當靠近該可旋轉軸270之進給部分的微粒狀材料經由檀 • 拌流體化而一致地填充一周向槽275之容積時，進給速率 均勻度獲得改善。這可藉由用攪拌器290以一可依據特定 微粒狀材料之粒度及性質改變的旋轉速度緩慢授拌該微粒 狀材料而完成。圖4更詳細地顯示圖3裝置之一部分之一實 施例的三維橫截面圖。此實施例已被描述於上述L〇ng等人 Φ 於2008年11月14日提出申請之共同讓與的題為 「Particulate Material Metering and Vaporization」的美國 專利申請案第12/271,211號中。可旋轉軸270具有—與外殼 240中之一第一開口 255及一第二開口 260對準的狹窄周向 槽275 »第一開口 255係用於從該儲存器接收微粒狀材料至 周向槽275，且第二開口 260係用於從周向槽275排出該微 粒狀材料至汽化室2〇〇。攪拌器290為一旋轉攪拌器並具有 複數個細線攪拌器齒狀物295且被配置於接收微粒狀材料 • 的儲存器230尹。在此圖中隨著該攪拌器290在順時針方向 中旋轉，攪拌器齒狀物295將該微粒狀材料之大部分流體 化，但其末端將該微粒狀材料從該儲存器輸送至周向槽 • 275中。攪拌器齒狀物295之流體化及輸送性質可藉由防止 • 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在第一開口 255處的暴露容積。一在可旋轉轴 ^270之旋轉方向中處於開口 255處的楔形入口 225可幫助將 該微粒狀材料導至周向槽275中。可旋轉軸⑽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 I42442.doc 15 1379014 轉軸270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270之剩餘部分輸送微粒狀材料。攪拌器29〇 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 该第二開口處被排出至汽化室200中。外殼240中之内部容 積係緊密配合於可旋轉軸27〇。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被配置 於第二開口 260處’且其末端具有與周向槽275大體相同的 橫截面。振逢刮擦器285與該周向槽在可旋轉軸27〇旋轉時 配口，以便移出停留於該周向槽中的微粒狀材料，迫使兮 微粒狀材料離開第二開口 26〇。振蓋到擦器⑽被—致動= 235促使沿著其長度振盡，以便在第二開口⑽處流體化該 微粒狀材料，以致回應於軸旋轉使經量测量的排出微粒狀 材料作為小顆粒（例如以小微粒或微粒之小集合體或兩者 ^形式續人該汽化室_中，而非作為隨機長度的桿狀物 洛下。該等材料顆粒Ρ由致動器加控制的頻率及 可旋轉軸270之角速度控制的體積進給速率下落於可旋 急速汽化器210上，並在接觸後汽化。在圖3中，S想的係 可杈轉急速汽化器21〇為一種且有 ' ^ 、有—圓柱形或圓錐形形狀 的開孔網狀玻態碳結構’但亦可採取在其表面上且 列精細周向或螺旋槽的實心圓桂體或圓錐體形式。圓錐形 I42442.doc 1379014 可旋轉急速汽化器210可經由一被齒輪接合至可旋轉軸27〇 的磁性聯結器320旋轉，如圖3所示。相比於該圓錐體係固 定之情況，可旋轉急速汽化器210有效地將該微粒狀材料 分散於一更大的加熱區域上。這允許材料顆粒直接落在可 旋轉急速汽化器210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。此累積會產生一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滯留時間而導致材料 降解。向各個材料顆粒提供直接進入急速汽化器的方式可 帶來最快速的汽化並最小化該微粒狀材料之降解。 圖5更詳細地顯示根據本發明的圖3之裝置之一部分的三 維橫截面圖並顯示本發明之顯著特徵。圖6更詳細地顯示 圖5之 >飞化裝置之一部分。如圖4所示，該攪拌器、儲 存器230、可旋轉軸17〇以及第一及第二開口（255、26〇)之 • 功能係相同。攪拌器29〇具有複數個細線攪拌器齒狀物 295並被配置於接收微粒狀材料的儲存器230中。該授掉 器290在順時針方向中旋轉’使得齒狀物⑼將微粒狀材料 • 輸运至可旋轉軸270中的周向槽275中。攪拌器29〇及可旋 轉轴270可藉#輪連接以便在相反方向中旋轉，並藉此經 由第一開口 255從儲存器23〇持續傳送微粒狀材料至周向槽 275中然後至第二開口 26〇，該微粒狀材料在該第二開口 260處排出至汽化室2〇〇中。一固定刮擦器28〇被整合至一 外殼240以便保持較冷，並在其末端具有大體與周向槽π 142442.doc .17- 1379014

相同的橫截面，以便將該周向槽中所含的微粒狀材料移出 並在可旋轉軸270在逆時針方向中旋轉時迫使其離開第二 開口湖。-授拌器300包含-靠近第二開口剔的開口 3〇5 並藉由致動器265在第二開σ26〇之平面中振盪。舉例來說 攪拌器_可為-在方向330中移動的落片器。或者。， 該攪拌器可為一種以一振盪方式改變第二開口 26〇之尺寸 的光圈機構。攪拌器300之振盪在第二開口 26〇處流體化該 微粒狀材料。被排出的微粒狀材料作為小顆粒（例如單2 微粒顆粒或微粒顆粒之小集合體或兩者）落入汽化室2 〇 〇 中，而非作為隨機長度之桿狀物落下。振盪的頻率及振幅 可經由致動器265改變，以便在開口 26〇處最優化地攪拌或 流體化微粒狀材料，使得其作為均勻體積的小顆粒配送。

該等材料顆粒以一由該攪拌器控制的頻率及一由有槽軸 270之角速度控制的體積進給速率下落於汽化元件上， 並在接觸後汽化。攪拌器3〇〇相對於外殼24〇的動作可移除 凝結物，否則凝結物將積聚於固定刮擦器28〇之末端上、 攪拌器300上、授拌器開口 3〇5中或第二開口 26〇中。 圖7顯示圖3之汽化裝置之橫截面圖，其說明該裴置中之 一可旋轉急速汽化器。可旋轉急速汽化器2丨〇具有—圓錐 形狀且可看到其磁性聯結器。如前所述，圓錐形急迷汽化 器2 10可由網狀破態碳發泡體、諸如碳化石夕發泡體之陶兗 發泡體或諸如鎳發泡體之金屬發泡體所構成。圓錐形急速 /"L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 142442.doc

•18- 1379014 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Long等人描述於共同受讓之美國 專利申請案第1 1/834,〇39號中。 圖8顯示圖7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 2〇〇之蒸氣整體性的磁性聯結器320。該聯結器包含多個經 φ 由磁性聯結器320附接至旋轉驅動軸325的磁鐵315，該等 磁鐵與附接至可旋轉急速汽化器21〇的驅動架34〇配合。該 急速Ά化盗及其附接的驅動架被支撐於一陶瓷軸承（圖7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21〇被來自汽化室2〇〇之輻射加 ”.、而無品使用與s亥急速汽化器一同旋轉的額外加熱元件 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—步消除對圍繞至可旋轉急速汽化器210的旋轉 驅動連接進行密封之需求。該磁性聯結器在超過6〇〇t>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 • 動杀340於接近700 C之溫度下保持其之低磁阻時仍維持較 冷0 本發明已特定參考其某些較佳實施例作詳細描述，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顯不一先前技術的粉末進給裝置之終端之橫截面 142442.doc 19 1379014 圖； 圖2顯示一不同粉末進給裝置之一部分的三維橫截面 圖； 圖3顯示一根據本發明的汽化裝置之一實施例的三維橫 截面圖； 圖4顯示圖3之汽化裝置之一實施例穿過一不同橫截面平 面的三維橫截面圖； 圖5更詳細地顯示根據本發明的圖3之一部分的三維橫截 面圖 ； 圖6更詳細地顯示圖5之汽化裝置之一部分； 圖7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；及 圖8顯示圖7之可旋轉急速汽化器之三維視圖，其顯示一 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 可旋轉轴 142442.doc -20- 1379014 175 周向槽 185 固定到擦器 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 255 第一開口 260 第二開口 265 致動器 270 可旋轉軸

275 周向槽 280 固定刮擦器 285 振盪刮擦器 290 攪拌器 295 攪拌器齒狀物 300 攪拌器 305 開口 315 磁鐵 320 磁性聯結器 142442.doc -21 - 1379014 325 驅動軸 330 方向 335 軸承 340 驅動架

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Claims (1)

1379014 七、申請專利範園·· 丨· 一種用於量測及汽化一微粒狀材料的裝置，其包括. (a) —用於量測微粒狀材料的量測裝置，其包含： (i) 一用於接收微粒狀材料的儲存器； (ii) 一具有一内部容積並具有用於分別從該儲存 咨接收該微粒狀材料及用於排出該微粒狀材料之第 一及第二開口的外殼； (m) —配置於該内部容積中的可旋轉軸，該轴具 有-平滑表面及一與該第一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； (iv) —具有複數個齒狀物的旋轉攪拌器，其係配 置於亥儲存态中並與該旋轉軸配合’以流體化該微 粒狀材料並將該微粒狀材料從該儲存器輸送至該周 向槽中；

(V) 6亥可方疋轉轴及号' β /ν 久4内σ卩谷積配合，以使得該微 粒狀材料由該周向槽 、八 今曰1不/0者该可紋轉軸之剩餘部 分輸送； (vi)相對於該第二開口配置用於刮擦的構件，且 …、°亥周向槽配合以移出停留於其中的微粒狀材 料，並且回應於該輕旋轉，經由該第二開口運送經 量測量的微粒狀材料； (vii)靠近該第 粒狀材料流體化 二開口用於在該第二開口處將該微 為單一微粒顆粒或微粒顆粒之小集 142442.doc 1379014 合體或兩者的構件；及 接收並心逮汽化該經量測之微粒狀材料的急速 汽化器。 2. :::月：項二的裝置，其中該刮擦構件包括一固定刮擦 相门的：：刮擦益在其末端具有大體與該旋轉軸中之槽 相同的橫截面。 3. 如請求項2的劈署 至該第二開口、中該流體化構件將振盈動作傳遞 4. 如請求項3的萝署 開口之平面中、、中該流體化構件包括-在該第二 f夕動的箔片攪拌器。 5. 如請求項3的穿 方式改變該第1門中該流體化構件包括一以-振盈 6. 如請求項d之尺寸的光圈機構。 7. 如請求項6的裝置，、中該急速汽，器係可旋轉。 結器旋轉β 其中該急速汽化器係經由一磁性聯 142442.doc