TWI640483B - 用於使用雙源氣旋電漿反應器來進行材料處理的方法與裝置 - Google Patents

用於使用雙源氣旋電漿反應器來進行材料處理的方法與裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI640483B
TWI640483B TW104110037A TW104110037A TWI640483B TW I640483 B TWI640483 B TW I640483B TW 104110037 A TW104110037 A TW 104110037A TW 104110037 A TW104110037 A TW 104110037A TW I640483 B TWI640483 B TW I640483B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
plasma
glass batch
batch material
khz
mhz
Prior art date
Application number
TW104110037A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201600471A (zh
Inventor
鮑頓丹尼爾羅伯特
Original Assignee
康寧公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 康寧公司 filed Critical 康寧公司
Publication of TW201600471A publication Critical patent/TW201600471A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI640483B publication Critical patent/TWI640483B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B3/00—Charging the melting furnaces
    • C03B3/02—Charging the melting furnaces combined with preheating, premelting or pretreating the glass-making ingredients, pellets or cullet
    • C03B3/026—Charging the melting furnaces combined with preheating, premelting or pretreating the glass-making ingredients, pellets or cullet by charging the ingredients into a flame, through a burner or equivalent heating means used to heat the melting furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/10—Forming beads
    • C03B19/1005—Forming solid beads
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/10—Forming beads
    • C03B19/109—Glass-melting furnaces specially adapted for making beads
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/10—Forming beads
    • C03B19/1095—Thermal after-treatment of beads, e.g. tempering, crystallisation, annealing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32541—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2443—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube
    • H05H1/2465—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube the plasma being activated by inductive coupling, e.g. using coiled electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/4652—Radiofrequency discharges using inductive coupling means, e.g. coils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/466—Radiofrequency discharges using capacitive coupling means, e.g. electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

方法及裝置提供：將玻璃批量材料饋進一電漿密封槽；以一方式將一或更多個電漿氣體源引導進該電漿密封槽的一內容積，使得該電漿氣體在該電漿密封槽內以一氣旋方式旋捲；及將第一及第二電磁場施加至該電漿氣體，以促進在該電漿密封槽的該內容積內產生一電漿羽，其中該電漿羽係一大致圓柱形的配置，且具有充足的熱能來使得該玻璃批量材料進行熱反應。

Description

用於使用雙源氣旋電漿反應器來進行材料處理的方法與裝置
本揭露關於用於使用雙源、氣旋、熱電漿反應器來進行材料處理的方法及裝置。
玻璃基板可用在各種應用中，包括窗戶、高效能顯示裝置及任何數量的其他應用。隨著對於改良解析度、清晰度及效能的需求增加，對於玻璃基板的品質需求已變得越來越嚴格。然而，玻璃品質可被各種處理步驟(從形成玻璃熔化物到玻璃產生的最後包裝)負面衝擊。
可能造成降低之玻璃品質的一個處理步驟是熔化程序，其中玻璃批量材料的成分在熔化裝置中被混合及加熱。在此程序期間，玻璃批量材料的成分熔化及反應，放出反應氣體，該等反應氣體在熔化玻璃中產生氣泡。此外，熔化程序可能產生不均勻的玻璃熔化物，該不均勻的玻璃熔化物具有不同化學組成的區域。首先被熔化形成的通常對耐火材料 是高度反應性的，這可能導致裝置的過度耗損及/或玻璃熔化物中的缺陷。熔化物的較密部分亦可能沈至熔化裝置的底部，造成汙泥層，該汙泥層相較於其餘熔化物可能具有不同的光學屬性且難以完全混合回去進整體熔化物。汙泥層因此造成熔化物的不均勻部分，在先前技術中及本文中稱為翼弦(chord)。最後，由於一般大的處理容積，可能的是，各種玻璃批量材料可能不完全熔化。任何未熔化或部分熔化的材料被承載通過熔化程序，且可能在之後變成玻璃產品中的缺陷。
當前用於產生高品質光學玻璃的熔化程序利用高溫及攪拌以從玻璃熔化物移除氣泡。然而，這樣的程序可能成本過高，因為它們對於處理設備需要貴金屬及特別設計的高溫耐火材料。進一步地，這些昂貴的熔化系統需要長的處理時間及高能量消耗，因為反應氣體要行進長距離以脫出玻璃熔化物，且汙泥層必須從熔化器槽底部混合進該槽中之玻璃熔化物的其餘部分，需要通過高度黏性的流體在長距離上進行混合運動。
用於在玻璃熔化物中防止玻璃氣泡及不均勻部分的替代性方法包括以較小的批量處理熔化物。如此，氣泡需要行進較短的距離以脫出熔化物，且汙泥層可被更輕易地被合併進熔化物的其餘部分。然而，因為使用許多小尺度的程序，這些方法具有各種缺點，例如增加的處理時間及花費。
據此，在先前技術中存在對於用以改良玻璃批量材料之熔化程序之技術的需要，該等熔化程序係用於產生高品 質的光學玻璃。
此申請案基於專利法主張於2014年3月31日所提出之第14/230846號之美國申請案的優先權權益，其整體內容係依附及併入本文中。
本揭露關於藉由大氣熱電漿來進行材料處理(例如玻璃批量材料)，在該大氣熱電漿中，要被處理的材料如材料粒子流被發放進電漿羽，該電漿羽大致為圓柱形配置。
為了產生電漿羽，係至少將第一及第二電磁場源提供至電漿氣體，使得該電漿羽達到至少9,000K的電子溫度，例如11,603K(也就是1.602 x 10-19J或1eV)。為了產生離子化及給予電漿氣體中的離子及電子動量及動能，電漿氣體的帶電粒子係由電磁場所加速。當離子及電子與材料(例如粉末形式的玻璃批量材料)碰撞時，動能係傳輸至材料。動能的傳輸將材料的內部溫度升高到存在熱反應(例如部分熔化、全熔化及/或造成某些其他的或進一步的反應)的程度。
為了商業目的，重要的是，大氣熱電漿程序展示了高產量及用以達成所需熱反應(或多個)的充足熱能。
電感耦合電漿(inductively coupled plasma,ICP)系統已用於基板上的低壓濺鍍及蝕刻系統。電感耦合大氣電漿材料處理系統通常以小直徑線圈或微波波導器來建構，該小直徑線圈或微波波導器將電漿限制至小的容積柱(直徑一般約為5mm)。既使這樣的系統採用相對高的電力RF源(例如約400kW)，以非常高的設備成本，僅可通過電漿來處理 低速率(例如每小時20-40kg)的粒狀材料。在玻璃批量處理的背景中，實際的產生速率至少為每天一公噸，一天二十四小時以尖峰產量使用慣用的ICP系統勉強會符合此條件。為了解決處理速率的缺陷，會需要併聯設備設定、能量及維護成本。
慣用ICP系統的另一問題是可容許的輸入粒子尺寸上的限制，一般約90um或更少。ICP電漿系統中之這樣小粒子的自由下落特性係使得可在約300ms或更少的期間內達成充足的粒子加熱。若粒子更大，且未吸收足夠的熱來熔化，則一次性通過處理的粒子會需要再次重新循環過該系統，藉此更進一步地降低了生產速率。
粒子在電漿羽內的時間在工業中係稱為滯留時間。滯留時間越長，粒子就有越多時間吸收熱。越長的滯留時間容許處理越多的粒子。若高達1000um(或更多)的粒子可以充足的滯留時間(例如大於300ms，例如一秒或更久)維持在電漿羽中，則每單位時間所處理的材料量會遠大於上述ICP系統所能達到的，且可能能夠符合實際的生產需求。
電容耦合電漿(capacitively coupled plasma,CCP)系統已用於低壓反應處理、濺鍍、PECVD程序、薄膜PVD...等等，固態基板係在其中被處理。電容耦合電漿系統亦已同同心管使用，該等同心管係充當單獨電容板，這產生了小的柱狀電漿體積(直徑再次地為約5mm)及產生的低粒狀材料處理速率。已採用大氣均勻發光放電電漿系統，在該系統中，平行電容板佈置產生了大氣電漿，然而實質上沒有加熱步驟 是用作該程序的部分。
已為了增加電漿羽中粒子被處理的滯留時間，而在先前技術中作出努力。例如，已使用兩個切向及相反定向的DC中空陰極電漿炬，來嘗試以旋渦旋轉電漿氣體。旋渦傾向以可控制的時間段將粒子維持在電漿羽中。在這樣的系統中，當粒子通過電漿羽而橫過較長的、螺旋的路徑時(相對於直的自由下落路徑而言)，滯留時間可被預測。使用中空陰極電漿炬的顯著問題是，相對的線圈必須包覆在陰極周圍，且該等陰極必須被加熱到白熱，藉此產生電子的熱離子發射。電子產生噴流，該噴流朝向陽極且遠離陰極。當電漿氣體(例如氬氣)吹過陰極且跨越陽極時，產生了氬氣的離子化及電漿化，這造成了陰極及陽極的分解，這汙染了電漿羽且反過來汙染了熔化物。上述氣旋電漿系統的額外問題包括缺乏電漿溫度及反應器各處之電漿羽之熱曲線的熱控制，造成不均勻且紊亂的特性。當粒子在電漿羽中失去動量時，它們可能容易旋轉進或旋轉出熱區域且因此加熱不均。
本文中所揭露的一或更多個實施例藉由提供在電漿羽內實質均勻的可控制電漿溫度，來提供熱均勻且低紊亂的電漿。因此，當粒子相較於自由下落的電感耦合電漿系統，以較長的滯留時間朝出口氣旋地移動時，該等粒子在反應器各處經歷均勻的電漿密度。
藉由示例的方式，一或更多個實施例可採用電漿反應器，在該電漿反應器中，沒有電極或電感元件安置在電漿環境中，藉此避免這樣構件的分解及造成的電漿羽汙染。實 施例可採用大致圓柱形配置的電漿密封槽，該大致圓柱形配置定義大致圓柱形的內容積，該大致圓柱形的內容積具有垂直定向的中心軸。無線電頻率(RF)電容雙環佈置係安置在電漿密封槽周圍，其中第一環電極係處於地電位，且第二環電極係處於RF電位。RF電源提供了相對高頻率的電力至第一及第二環電極，例如至少1MHz，且較佳地是在約1至50MHz之間。兩個環電極產生電磁場，該電磁場具有大致以電漿密封槽的中心軸方向橫過內容積的場線。切向電漿氣體入口係位於電漿密封槽的上端，且切向電漿氣體出口係位於電漿密封槽的相對的、較低端。係以相對高的速度通過入口引入電漿氣體，以在電漿密封槽的內容積中產生氣體氣旋，該氣體氣旋在垂直軸周圍旋轉。當電漿氣體旋轉時，電漿氣體遭遇由第一及第二環電極所產生的電磁場線，藉此產生離子化及電漿化。
此外，電漿密封槽可包括中心安置的內腔室，該內腔室定義一密封空間，一電感線圈係安置於該密封空間中。電感線圈係透過相對低頻率的電力源來驅動，例如約10kHz至約250KHz。憑藉電感線圈在密封空間內的位置，該電感線圈係不被暴露於電漿環境。電感線圈藉由在氣旋電漿氣體中誘發大的循環電流，來增加電漿密封槽內之電漿氣體的熱能。該電流透過歐姆(電阻性)及/或焦耳加熱使電漿氣體過熱。電漿羽的溫度可藉由調整通過電感線圈的電流來控制。
值得注意的是，係結合使用來自環電極及電感線圈的相對電磁場。來自RF電磁場的RF能量係用以點燃及維持 電漿羽，且來自電感線圈的低頻能量係用以可控制地增加/減少電漿羽的溫度。當材料(例如玻璃批量材料)被引進電漿密封槽的上端時，該材料受電漿氣體氣旋影響而在中心軸周圍旋轉。材料隨時間失去動量且朝電漿密封槽的下端旋捲，其中經反應的材料係通過出口而排出。經反應的材料可被冷卻(也就是淬冷)及收集。
本文中所揭露的實施例為了提供工業尺度的應用，克服了現存系統的低粒狀材料處理速率。實施例在大氣壓力提供高容積的電漿，且在電漿羽內產生充足動能，以加熱材料及達成所需的反應，包括熔化及/或其他基於熱的程序。
從結合隨附繪圖所採取的本文中描述，對於先前技術中具技藝者而言，其他態樣、特徵及優點將是清楚的。
10‧‧‧玻璃批量材料
12‧‧‧經熱反應的玻璃批量材料
100‧‧‧用於使用電漿熱源來處理材料的系統
102‧‧‧批量饋入器及/或混合器
104‧‧‧批量篩子
110‧‧‧電漿氣體源
110-1‧‧‧電漿氣體源
110-2‧‧‧電漿氣體源
120‧‧‧冷卻液源
120-1‧‧‧冷卻液源
120-2‧‧‧冷卻液源
130‧‧‧RF電源
140‧‧‧AC電源
150‧‧‧控制單元
170‧‧‧收集槽
200‧‧‧電漿密封槽
200-1‧‧‧電漿密封槽
202‧‧‧環電極
202-1‧‧‧環電極
204‧‧‧環電極
204-1‧‧‧環電極
206‧‧‧電感線圈
208‧‧‧壁構件
210‧‧‧壁構件
212‧‧‧中心軸
214‧‧‧入口端
216‧‧‧出口端
218‧‧‧內容積
220‧‧‧電漿羽
226‧‧‧氣體入口
228‧‧‧氣體出口
230‧‧‧入口結構
232‧‧‧材料入口
262‧‧‧微波訊號
264‧‧‧微波訊號
272‧‧‧化合物
274‧‧‧附聚物
276‧‧‧經融熔的化合物
278‧‧‧液滴
為了說明的目的，存在圖示於繪圖中之目前較佳的形式，然而，所瞭解的是，本文中所揭露及描述的實施例係不限於所示的精確佈置及手段。
圖1係一系統的示意說明，該系統係用於依據本揭露的一或更多個實施例來熔化玻璃批量材料；圖2係電漿密封槽之一或更多個實施例的側視、示意說明，該電漿密封槽係可用於圖1及/或其他實施例的系統中；圖3係圖2及/或其他實施例之電漿密封槽的頂視、示意說明；圖4係一電漿羽的示意說明，該電漿羽係產生於圖 2及/或其他實施例的電漿密封槽內；圖5係替代性實施例之電漿密封槽的頂視、示意說明；及圖6係圖5電漿密封槽內之許多化合物的示意說明，該等化合物係受到熱處理。
參照繪圖，其中類似的標號指示類似的構件，在圖1中圖示了用於使用電漿熱源來處理材料的系統100。材料可為大致粒狀的形式，且可為任何合適的材料，例如玻璃批量材料。
玻璃批量材料的用語及其變化在本文中係用以表示玻璃前導粒子的混合物，該混合物在進行熔化、反應及/或其他動作時結合以形成玻璃材料。玻璃批量材料可由任何已知之用於結合玻璃前導粒子的方法所準備及/或混合。例如，在某些非限制性實施例中，玻璃批量材料包括乾燥或實質乾燥的玻璃前導粒子混合物(例如不含任何溶劑或液體)。在其他實施例中，玻璃批量材料可為泥漿的形式，例如是存在液體或溶劑的情況下的玻璃前導粒子混合物。依據各種實施例，玻璃批量材料可包括玻璃前導材料，例如氧化矽、氧化鋁及各種額外的氧化物，例如硼、鎂、鈣、鈉、鍶、錫或鈦的氧化物。例如，玻璃批量材料可為具有一或更多個額外氧化物之氧化矽及/或氧化鋁的混合物。本發明所屬領域中具技藝者將理解的是，玻璃批量材料可採取化合物及物質之各式各樣的特定組合。
現將參照圖1-4提供系統100的詳細討論。圖2-3分別係電漿密封槽200之一或更多個實施例的側視及頂視示意說明，且圖4係產生於電漿密封槽200內之電漿羽的透視、示意圖。
參照圖1，玻璃前導粒子可被引進批量饋入器及/或混合器102，在該批量饋入器及/或混合器102處，該等粒子被混合，接著將混合粒子饋進批量篩子104，在該批量篩子104處，任何附聚物係被拆散。玻璃批量材料10可具有下列中之至少一者的平均粒子尺寸：(i)至少約10um、(ii)至少約50um、(iii)至少約75um、(iv)至少約100um、(v)至少約150um、(vi)至少約200um、(vii)至少約500um、(viii)至少約750um、(ix)至少約1000um及(x)從約5至約1000um。玻璃批量材料10(該玻離批量材料10的流動係繪示為標示為10及12的箭頭)離開批量篩子104且進入電漿密封槽200。玻璃批量材料10係在電漿密封槽200內暴露於電漿羽220，藉此，電漿羽220係具足夠熱能以至少造成玻璃批量材料10的熱反應，以產生經熱反應的玻璃批量材料12。
本文中所關注之熱反應類型的示例包括下列中的至少一者：(i)至少部分地熔化玻璃批量材料10以產生經熱反應的玻璃批量材料12、(ii)至少部分地熔化玻璃批量材料及一或更多個進一步材料中的至少一者，藉此形成經塗覆的玻璃批量材料粒子12及(iii)至少部分地熔化玻璃批量材料以形成實質均勻、球形的玻璃中介粒子12。本發明所屬領域中具技藝的該等人將理解的是，如從先前技術的狀態會是顯而易見 的，電漿密封槽200內之熱反應(及/或其他反應)的類型可包括任何數量的額外反應。藉由示例的方式，玻璃批量可使用進一步的材料來至少部分地熔化以形成經塗覆的玻璃批量材料粒子，該進一步的材料包括銀、銅、錫、矽或另一半導體材料(包括相對的金屬或金屬氧化物...等等)。以銀或銅塗覆的玻璃粒子例如可具有抗菌屬性，且以氧化錫塗覆的玻璃粒子可為感光的。
為了促進電漿密封槽200內的電漿羽220，一或更多個電漿氣體源110係耦合至該槽200。為了在存在電漿羽220的情況下控制結構溫度，一或更多個冷卻流體源120(例如空氣、水...等等)亦可耦合至電漿密封槽200。
如本文中將更詳細描述的，電漿氣體係經受第一及第二電磁場。第一電磁場係藉由RF電源130(其可包括阻抗匹配網路)來產生，該RF電源130驅動第一及第二環電極202、204在其間建立電場。第二電磁場係藉由AC電源140來產生，該AC電源140驅動電感線圈206。為了影響電漿羽220某些特性及電漿羽220內之粒子動態的某些特性，控制單元150(例如在軟體程式影響之下操作的微處理器)可向RF電源130、AC電源140及/或一或更多個電漿氣體源110提供訊號。使用上述元件的適當設定，電漿羽220可達到足夠的能量，以在玻璃批量材料10中造成所需等級的熱反應。
經熱反應的玻璃批量材料12係積聚在收集槽170中。在收集後，經熱反應的玻璃批量材料12可經受額外的及/或可選的處理步驟。
參照圖2-4，電漿密封槽200包括定義內容積218的至少一個壁構件210，該內容積218具有中心軸212、入口端214及相對出口端216。在較佳的實施例中，該至少一個壁構件210係為圓柱體的形式，藉此定義圓柱形的內容積218。密封腔室係從至少一個進一步的壁構件208所形成，該至少一個進一步的壁構件208係安置於電漿密封槽200內的容積218內(較佳地位於中心)。如將於本文中隨後所更詳細討論的，電感線圈206係安置於密封腔室內。
壁構件208、210可使用合適的非傳導性、非腐蝕性、高溫、介電材料(例如高溫陶瓷材料)來形成，該材料較佳地具有超低的熱延展係數(例如小於10x10-7/℃的熱延展係數，例如熔融石英，其在20℃至320℃的範圍上具有5.5x10-7/℃的熱延展係數)。為了容許冷卻電漿密封槽200的一或更多個元件，壁構件208、210中的一或更多個者(較佳地為兩者)可包括一或更多個內通道，該等內通道係用以通過其來承載冷卻液。在這方面，可透過相對的入口/出口(未圖示)來出入內通道，該等入口/出口係與一或更多個冷卻液源120進行流體溝通。
電漿密封槽200亦可包括安置於其入口端處的入口結構230。入口結構230的基本用途係接收來自供應器(例如批量篩子104)的玻璃批量材料10，及將材料10引導進電漿密封槽200的內容積218，以便該材料10被電漿羽220包封。入口結構230可以任何合適的材料形成，例如非磁性合金，例如黃銅、銅、不銹鋼...等等。
入口結構230可包括至少一個氣體入口226，該至少一個氣體入口226係用於接收來自一或更多個電漿氣體源110的電漿氣體。如將在本文中隨後更詳細討論的，電漿氣體可包括氬、空氣、氦、氮、氧及其組合中的至少一者。在一或更多個實施例中，至少一個氣體入口226可經採用以接收來自一或更多個第一源110-1的一或更多個類型的電漿氣體，及接收來自一或更多個第二源110-2的一或更多個類型的電漿氣體。至少一個氣體入口226係經調整尺寸、形狀及方向以將電漿氣體發放進內容積218的入口端214，使得電漿氣體被切向引導至中心軸212。入口結構230亦可包括至少一個氣體出口228，安置於出口端216附近，以供排出電漿氣體。
至少一個氣體入口226及至少一個氣體出口228係經調整尺寸、形狀及方向，使得電漿氣體以氣旋、旋渦的方式旋捲過內容積218。如圖2-3中所示，氣體入口226係放置於電漿密封槽200的上端處，且以對於內容積218之弧形截面的切向方向放置。類似地，出口228係放置於電漿密封槽200的下端處，亦以對於內容積218之弧形截面的切向方向放置。由於壁構件210的幾何形狀及入口226及出口228的配置，電漿氣體係以實質圓形、氣旋的運動強制對流，該電漿氣體接著係通過出口228排出。
入口結構230亦可包括材料入口232，該材料入口232用於將玻璃批量材料10接收進電漿密封槽200。為了在內容積218的入口端214附近發放玻璃批量材料10，材料入口232係安置於電漿密封槽200的入口端214附近，且經調 整尺寸、形狀及方向。為了與來自批量篩子104(或其他供應器)之迎受尺寸及形狀的導管(未圖示)相配合，材料入口232可為凸緣、套環、流通管...等等的形式。較佳地，材料入口232係經定向，使得玻璃批量材料大致平行於電漿密封槽200的中心軸212而發放及/或大致橫切於對中心軸切向進入內容積218的電漿氣體而發放。這確保的是，玻璃批量材料10在電漿羽220周圍旋捲。
為了在存在電漿羽220的情況下冷卻入口結構230，入口結構230亦可包括一或更多個內通道，該等一或更多個內通道係用以通過其來承載流體。在這方面，可透過相對的入口/出口(未圖示)來出入內通道，該等相對的入口/出口係與一或更多個冷卻液源120-1、120-2進行流體溝通。該等出口容許排出經加溫的流體，以供再循環回到冷卻液源(或多個)120或拋棄。
電漿密封槽200亦可包括第一及第二環電極202、204，該等第一及第二環電極202、204係環狀地安置於電漿密封槽200之至少一個壁構件210的外部周圍。第一及第二電極202、204係以傳導性材料(例如銅)形成，該傳導性材料係鍍以另一傳導性材料，例如銀、金...等等。第一環電極202係環狀安置於入口端214周圍，且第二環電極204係環狀安置於出口端216周圍。如由標示為202、202-1、204及204-1之構件所繪示的，存在許多可用於放置環電極的方向。如上所述，第一及第二環電極202、204係可用來接收RF電力，該RF電力具有足以產生第一電磁場的特性。特定而言，第一 電磁場具有在第一及第二環電極202、204之間運行的場線，且該等場線大致平行於電漿密封槽200的中心軸212。當該至少一個壁構件210係以介電材料形成且內容積218係處於大氣條件(亦為介電性)時，該組合造成電容性結構。
第一及第二環電極202、204接收來自RF電源130(及阻抗匹配網路)的RF電力，其中該RF電力具有某些頻率及電力特性。例如，RF電力可處於一頻率，使得第一電磁場展示下列中之至少一者的頻率：(i)至少1MHz、(ii)至少3MHz、(iii)至少4MHz、(iv)至少5MHz、(v)至少10MHz、(vi)至少15MHz、(vii)至少20MHz、(viii)至少30MHz、(ix)至少40MHz及(x)在約1至50MHz之間。RF電力可處於從5kW至1MW的電力等級(或其他合適的電力等級)。
如以上所簡要討論的，電感線圈206係安置於電漿密封槽的中心軸212周圍，且係可用來接收來自AC電源140的AC電力。該AC電力的特性係足以產生第二電磁場，該第二電磁場具有運行過電感線圈206之核心的場線，且具有運行過內容積218及大致平行於電漿密封槽200之中心軸212的場線。AC電力的特性可使得第二電磁場展示下列中之至少一者的頻率：(i)至少10kHz、(ii)至少15kHz、(iii)至少20kHz、(iv)至少30kHz、(v)至少40kHz、(vi)至少50kHz、(vii)至少100kHz、(viii)至少150kHz、(ix)至少200kHz及(x)在約10至250kHz之間。AC電力可處於從5kW至1MW的電力等級(或其他合適的電力等級)。
如圖4中所繪示，電漿羽220可為實質圓柱形狀(雖 然不是完美的圓柱形)，且可具充足的熱能以使得玻璃批量材料進行熱反應。例如，當第一及第二電磁場的特性被充足地建立時，電漿羽220可展示相對均勻的溫度，該溫度的範圍為下列中的至少一者：(i)約9,000K至約18,000K；(ii)約11,000K至約15,000K；及(iii)至少約11,000K。值得注意的是，電漿羽220係有益地處於大氣壓力，藉此電漿羽220可表示大氣壓力熱電漿噴射流的特性。
為了在大氣壓力點燃電漿氣體，可將至少一個電漿氣體(例如氬氣)引進內容積218至約10托(Torr)，且接著可將RF電力施加至第一及第二環電極202、204。氬氣在RF電磁場下應自我點燃，且可採用該氬氣來使電漿達到合適的電子溫度。
在點燃之後，AC電力係經供應至電感線圈206，該電感線圈206在電漿氣體中誘發渦電流，該渦電流顯著地增加電漿羽220的能量及溫度。更特定而言，電感線圈206係經安置，使得磁流集中在電感線圈206外部及電漿氣體旋捲的區域中。當經點燃的電漿氣體變成高度離子化的傳導性氣體時，來自電感線圈206的磁流貫穿經點燃的電漿氣體，且使得短路電流通過電漿氣體以實質圓形的路徑流動，藉此形成集中的、環形的高度激發電子環。來自電感線圈206之電漿羽(及電漿流)中的磁流係直接正比於來自AC電源在電感線圈206中流動的電流。因此，電漿羽的溫度係直接正比於AC電力等級。
在電漿羽220達到足夠高的溫度之後，可引入氮 氣，且電漿羽220解離兩個氮原子之間的分子鍵結。將氮原子加至電漿氣體的目的是增加電漿氣體的熱傳導，這進而允許更多處理粒子以更快的速率加熱。附加性地或替代性地，若存在燒掉過剩的碳的需要(如可能是在批量材料中存在聚合物元素時的情況)，可以相對小的量引入氧氣。在實施例中，N2(或O2)流動率的範圍是從0.5至2slpm，使得N2(或O2)對Ar的比率按體積計是1.25%至5%。
如以上所述，系統100提供電漿羽220之各種特性上的控制及提供通過電漿所進行之玻璃批量材料10的移動上的控制。例如，為了控制通過內容積218之電漿氣體之氣旋旋渦的一或更多個特性，控制單元150可用來調整一或更多個電漿氣體源110的壓力及/或流動率，藉此控制玻璃批量材料10在電漿羽220內的滯留時間。附加性地或替代性地，控制單元150可用來控制來自電源140之AC電力的電力等級、藉此控制第二電磁場的強度及藉此控制電漿羽220的溫度。為了影響電漿羽220的溫度，控制單元150可附加性地或替代性地控制來自電源130之RF電力的電力等級。
當電漿羽已達溫度時，玻璃批量材料10係被切向地(在此示例中就是垂直地)插進旋渦電漿羽。電漿氣體的速度及曳力捕捉玻璃批量材料10且以離心力旋轉該玻璃批量材料10。每次玻璃批量材料10在內容積218周圍迴轉時，其中粒子的動量減少且該等粒子在該容積218內的更低位置處(且在遞增的軌道路徑處)迴轉，直到到達出口為止。當玻璃批量材料10在電漿羽內旋捲時，其粒子係由帶電的電漿粒子(離 子及電子)所衝擊，且藉此玻璃批量材料10的該等粒子從該等帶電粒子接收高動能。玻璃批量材料10吸收動能且在某一時刻開始熱反應。
若在電漿羽中給予太多時間(也就是吸收太多動能)，玻璃批量材料可能過度反應，例如是藉由熔化、蒸發及物質性解離而過度反應。如上所述，電漿氣體的速度可經調整以修改滯留時間及藉此控制進入玻璃批量材料10之熱輻射的深度。若僅需要材料10的表面修改，則會要求降低的滯留時間，以便不允許熱能完全穿透進材料10的粒子。若需要反應性化學或需要熔化粒子，則可藉由增加電漿氣體的速度及/或藉由增加入口226及出口228噴嘴之間的距離來達成較長的滯留時間。電漿密封槽200的長度(也就是中心軸方向的長度)可被增加且以更大容積的電漿填充以增加滯留時間。
一旦玻璃批量材料10已到達出口228，該玻璃批量材料10可由冷卻氣體噴射流(未圖示)所快速淬冷且接著由收集裝置170所接收。
現參照圖5-6，其中前者是替代性實施例之電漿密封槽200-1的頂視、示意說明，且後者是電漿密封槽200-1內的許多化合物正經受熱處理的示意說明。在許多方面，圖5的電漿密封槽200-1可用如圖1-4之電漿密封槽200的類似方式來實施。然而，係存在顯著差異，包括環電極202、204不需被採用，且電漿密封槽200-1採用一或更多個微波源(未圖示)，以產生一或更多個微波訊號262、264，該等一或更多個微波訊號262、264係被引進該槽200-1的內容積218。微 波訊號262、264的頻率可在約2GHz及約10GHz之間，且電力等級可為約2-10kW。
一或更多個微波訊號262、264相配合以維持容積218內的電漿羽220。自從電漿氣體(以高質量成分)以高速度移動，微波訊號262、264及由電感線圈206所產生的低頻電磁場加熱電漿氣體且產生電漿羽220。在這樣的佈置中，為了熔化、聚結、融熔及煮掉反應氣體，個別化合物272可在電漿密封槽200-1內被引入及處理。此程序可降低或消除對於在引進電漿密封槽200-1之前噴霧乾燥個別化合物(及/或其混合物)的任何需要，這可顯著降低程序的成本。確實，在某些例子中，存在在引進電漿反應器之前預處理化合物的顯著成本。例如，銑削、產生基於溶劑的泥漿、聚結、添加碳基粘合劑以將附聚物保持在一起及接著噴霧乾燥。
如圖6中所繪示，當個別化合物272被引進電漿密封槽200-1的旋渦流時，則該等化合物272開始加熱、碰撞、聚結274、融熔276及反應性地熔化。此程序可產生許多液滴278，其中所有所需的化合物272係表現於該等液滴278中。其他液滴可能不表現所有所需的化合物272，而是表現所需化合物272的一小部分。當液滴、化合物272、附聚物274及經融熔的化合物276持續旋捲、加熱、碰撞...等等時，所需之化合物272組合的液滴278將持續形成。該等液滴可如連結本文中的其他實施例所討論地，接著被處理及後處理。
雖然已參照特定實施例來描述本文中的揭露，要瞭解的是，這些實施例僅說明本文中實施例的原理及應用。因 此要瞭解的是，可對於說明性實施例作出許多修改，且可設計其他佈置而不脫離本案的精神及範圍。

Claims (24)

  1. 一種裝置，包括：一電漿密封槽，具有至少一個壁構件，該至少一個壁構件定義一內容積，該內容積具有一中心軸、一入口端及一相對出口端；一入口結構，係安置於該電漿密封槽的該入口端處，且包括：(i)一材料入口，用於接收玻璃批量材料，及將該玻璃批量材料發放於該電漿密封槽之該內容積的該入口端附近；(ii)至少一個氣體入口，用於接收一或更多個電漿氣體源，及將該電漿氣體發放進該內容積的該入口端，使得該電漿氣體係切向於該中心軸而引導；及(iii)至少一個氣體出口，用於在該內容積的該出口端處排出電漿氣體，該等至少一個氣體入口及至少一個氣體出口係經安置，使得該電漿氣體以氣旋的方式旋捲過該內容積；及第一及第二環電極，係環形安置於該電漿密封槽之該至少一個壁構件的一外部周圍，其中：(i)該第一環電極係環形安置於該入口端周圍，且該第二環電極係環形安置於該出口端周圍，且(ii)該第一及第二環電極係可用來接收一RF電力源，該RF電力源具有足以產生一第一電磁場的特性，該第一電磁場具有運行於該第一及第二環電極之間且大致平行於該電漿密封槽之該中心軸的場線；及一電感線圈，係沿該電漿密封槽的該中心軸安置，且可用來接收一AC電力源，該AC電力源具有足以產生一第二電磁場的特性，該第二電磁場具有運行過該電感線圈之一核心的場線，且具有運行過該內容積且大致平行於該電漿密封槽之該中心軸的場線，其中該第一電磁場及該第二電磁場相配合以在該電漿密封槽內形成一電漿羽。
  2. 如請求項1所述之裝置，其中該電漿羽係一實質圓柱形的形狀，且係具充足熱能來使得該玻璃批量材料進行熱反應。
  3. 如請求項2所述之裝置，其中係滿足下列條件中的至少一者：該熱反應包括至少部分地熔化該玻璃批量材料；該熱反應包括至少部分地熔化該玻璃批量材料及一或更多個進一步材料中的至少一者，藉此形成經塗覆的玻璃批量材料粒子；及該熱反應包括至少部分地熔化該玻璃批量材料以形成實質均勻、球形的玻璃中介粒子。
  4. 如請求項1所述之裝置，其中該RF電力係具一特性，使得該第一電磁場展示下列中之至少一者的一頻率：(i)至少1MHz、(ii)至少3MHz、(iii)至少4MHz、(iv)至少5MHz、(v)至少10MHz、(vi)至少15MHz、(vii)至少20MHz、(viii)至少30MHz、(ix)至少40MHz及(x)在約1至50MHz之間。
  5. 如請求項1所述之裝置，其中該AC電力係具一特性，使得該第二電磁場展示下列中之至少一者的一頻率：(i)至少10kHz、(ii)至少15kHz、(iii)至少20kHz、(iv)至少30kHz、(v)至少40kHz、(vi)至少50kHz、(vii)至少100kHz、(viii)至少150kHz、(ix)至少200kHz及(x)在約10至250kHz之間。
  6. 如請求項1所述之裝置，其中該電感線圈係安置於一密封腔室內，該密封腔室位於該電漿密封槽的該內容積內。
  7. 如請求項1所述之裝置，更包括一控制器，該控制器用來控制該AC電力的一電力等級、藉此控制該第二電磁場的一強度及藉此控制該電漿羽的一溫度。
  8. 如請求項1所述之裝置，其中該電漿羽具有一溫度，該溫度的範圍係下列中的一者：(i)約9,000K至約18,000K；(ii)約11,000K至約15,000K；及(iii)至少約11,000K。
  9. 如請求項1所述之裝置，更包括一控制器，為了控制通過該內容積之該電漿氣體之氣旋旋渦的一或更多個特性，該控制器用來調整該等一或更多個電漿氣體源的一壓力及流動率，藉此控制該電漿羽內之該玻璃批量材料的一滯留時間。
  10. 如請求項1所述之裝置，其中該材料入口係經定向，使得該玻璃批量材料係大致平行於該電漿密封槽的該中心軸而發放，且大致橫切於對該中心軸切向進入該內容積的該電漿氣體而發放。
  11. 如請求項1所述之裝置，其中該玻璃批量材料的一平均粒子尺寸係下列中的至少一者：(i)至少約10um、(ii)至少約50um、(iii)至少約75um、(iv)至少約100um、(v)至少約150um、(vi)至少約200um、(vii)至少約500um、(viii)至少約750um、(ix)至少約1000um及(x)從約5至約1000um。
  12. 如請求項1所述之裝置，其中：該入口結構包括一或更多個內通道，係用來為了在存在該電漿羽的情況下冷卻該入口結構，而通過該等一或更多個內通道來承載流體；該至少一個壁構件包括相對內通道，係用來為了在存在該電漿羽的情況下冷卻該電漿密封槽，而通過該等相對內通道來承載流體；及該電感線圈係安置於一密封腔室內，該密封腔室係由至少一個內壁構件所形成，該內壁構件包括相對內通道，係用來為了在存在該電漿羽的情況下冷卻該密封腔室，而通過該等相對內通道來承載流體。
  13. 如請求項1所述之裝置，其中該電漿氣體包括下列中的至少一者：氬氣、空氣、氦氣、氮氣、氧氣及其混合物。
  14. 如請求項1所述之裝置，其中經熱反應的該玻璃批量材料通過該出口端離開該電漿密封槽。
  15. 一種方法，包括以下步驟：提供一電漿密封槽，該電漿密封槽具有至少一個壁構件，該至少一個壁構件定義一內容積，該內容積具有一中心軸、一入口端及一相對出口端；提供一入口結構，該入口結構安置於該電漿密封槽的該入口端處，且包括：(i)一材料入口，用於接收玻璃批量材料，及將該玻璃批量材料發放於該電漿密封槽之該內容積的該入口端附近；(ii)至少一個氣體入口，用於接收一或更多個電漿氣體源，及將該電漿氣體發放進該內容積的該入口端，使得該電漿氣體係切向於該中心軸而引導；及(iii)至少一個氣體出口，用於在該內容積的該出口端處排出電漿氣體，該等至少一個氣體入口及至少一個氣體出口係經安置，使得該電漿氣體以氣旋的方式旋捲過該內容積；及提供第一及第二環電極，該等第一及第二環電極係環形安置於該電漿密封槽之該至少一個壁構件的一外部周圍，其中：(i)該第一環電極係環形安置於該入口端周圍，且該第二環電極係環形安置於該出口端周圍，且(ii)該第一及第二環電極係可用來接收一RF電力源，該RF電力源具有足以產生一第一電磁場的特性，該第一電磁場具有運行於該第一及第二環電極之間且大致平行於該電漿密封槽之該中心軸的場線；及提供一電感線圈，該電感線圈係沿該電漿密封槽的該中心軸安置，且可用來接收一AC電力源，該AC電力源具有足以產生一第二電磁場的特性，該第二電磁場具有運行過該電感線圈一核心的場線，且具有運行過該內容積且大致平行於該電漿密封槽之該中心軸的場線。
  16. 如請求項15所述之方法，更包括以下步驟：以一實質圓柱形的形狀產生該電漿羽，且該電漿羽具有充足的熱能來使得該玻璃批量材料進行熱反應。
  17. 如請求項16所述之方法，其中係滿足下列條件中的至少一者：該熱反應包括至少部分地熔化該玻璃批量材料；該熱反應包括至少部分地熔化該玻璃批量材料及一或更多個進一步材料中的至少一者，藉此形成經塗覆的玻璃批量材料粒子；及該熱反應包括至少部分地熔化該玻璃批量材料以形成實質均勻、球形的玻璃中介粒子。
  18. 如請求項15所述之方法，其中該RF電力係具一特性，使得該第一電磁場展示下列中之至少一者的一頻率：(i)至少1MHz、(ii)至少3MHz、(iii)至少4MHz、(iv)至少5MHz、(v)至少10MHz、(vi)至少15MHz、(vii)至少20MHz、(viii)至少30MHz、(ix)至少40MHz及(x)在約1至50MHz之間。
  19. 如請求項15所述之方法，其中該AC電力係具一特性，使得該第二電磁場展示下列中之至少一者的一頻率：(i)至少10kHz、(ii)至少15kHz、(iii)至少20kHz、(iv)至少30kHz、(v)至少40kHz、(vi)至少50kHz、(vii)至少100kHz、(viii)至少150kHz、(ix)至少200kHz及(x)在約10至250kHz之間。
  20. 如請求項15所述之方法，更包括以下步驟：控制該AC電力的一電力等級、藉此控制該第二電磁場的一強度及藉此控制該電漿羽的一溫度，其中該電漿羽具有一溫度，該溫度的範圍係下列中的一者：(i)約9,000K至約18,000K；(ii)約11,000K至約15,000K；及(iii)至少約11,000K。
  21. 如請求項15所述之方法，更包括以下步驟：為了控制通過該內容積之該電漿氣體之氣旋旋渦的一或更多個特性，調整該等一或更多個電漿氣體源的一壓力及流動率，藉此控制該電漿羽內之該玻璃批量材料的一滯留時間。
  22. 如請求項15所述之方法，更包括以下步驟：大致平行於該電漿密封槽的該中心軸而發放該玻璃批量材料，且大致橫切於對該中心軸切向進入該內容積的該電漿氣體而發放該玻璃批量材料。
  23. 如請求項15所述之方法，其中該玻璃批量材料的一平均粒子尺寸係下列中的至少一者：(i)至少約10um、(ii)至少約50um、(iii)至少約75um、(iv)至少約100um、(v)至少約150um、(vi)至少約200um、(vii)至少約500um、(viii)至少約750um、(ix)至少約1000um及(x)從約5至約1000um。
  24. 如請求項15所述之方法，其中該電漿氣體包括下列中的至少一者：氬氣、空氣、氦氣、氮氣、氧氣及其混合物。
TW104110037A 2014-03-31 2015-03-27 用於使用雙源氣旋電漿反應器來進行材料處理的方法與裝置 TWI640483B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/230,846 US9284210B2 (en) 2014-03-31 2014-03-31 Methods and apparatus for material processing using dual source cyclonic plasma reactor
US14/230,846 2014-03-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201600471A TW201600471A (zh) 2016-01-01
TWI640483B true TWI640483B (zh) 2018-11-11

Family

ID=53005645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104110037A TWI640483B (zh) 2014-03-31 2015-03-27 用於使用雙源氣旋電漿反應器來進行材料處理的方法與裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9284210B2 (zh)
JP (1) JP6495323B2 (zh)
KR (1) KR102314170B1 (zh)
TW (1) TWI640483B (zh)
WO (1) WO2015153338A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9550694B2 (en) 2014-03-31 2017-01-24 Corning Incorporated Methods and apparatus for material processing using plasma thermal source
US9533909B2 (en) 2014-03-31 2017-01-03 Corning Incorporated Methods and apparatus for material processing using atmospheric thermal plasma reactor
US20160200618A1 (en) 2015-01-08 2016-07-14 Corning Incorporated Method and apparatus for adding thermal energy to a glass melt
JP6618772B2 (ja) * 2015-11-06 2019-12-11 エア・ウォーター株式会社 大気圧プラズマ処理装置
RU2664287C2 (ru) * 2016-09-14 2018-08-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) Устройство для получения микросфер и микрошариков из оксидных материалов
WO2019180839A1 (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 株式会社Ｆｕｊｉ プラズマ装置、プラズマ生成方法
KR102183006B1 (ko) * 2019-02-13 2020-11-25 경북대학교 산학협력단 상압 플라즈마 장치
WO2020263555A1 (en) * 2019-06-24 2020-12-30 Corning Incorporated Rf plasma optical fiber annealing apparatuses, systems, and methods of using the same
US20210288300A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Intecells, Inc. Method of making particles containing metal and active battery material for electrode fabrication
US11690162B2 (en) * 2020-04-13 2023-06-27 Kla Corporation Laser-sustained plasma light source with gas vortex flow
KR102381323B1 (ko) * 2020-05-15 2022-03-31 (주)엘오티씨이에스 유도결합 플라즈마 반응기 및 유도결합 플라즈마 반응기의 안테나 코일용 와이어 구조물
KR102450109B1 (ko) 2022-04-12 2022-10-04 충남대학교산학협력단 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론
DE102022211216A1 (de) * 2022-10-21 2024-05-02 Technische Universität Bergakademie Freiberg, Körperschaft des öffentlichen Rechts Verfahren zum Schmelzen und Warmbehandeln von Feststoffen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101026920A (zh) * 2006-02-20 2007-08-29 诺日士钢机株式会社 等离子体发生装置和工件处理装置
US20080173641A1 (en) * 2007-01-18 2008-07-24 Kamal Hadidi Microwave plasma apparatus and method for materials processing
TW201012308A (en) * 2008-08-04 2010-03-16 Agc Flat Glass Na Inc Plasma source and methods for depositing thin film coatings using plasma enhanced chemical vapor deposition
US20120125052A1 (en) * 2010-11-22 2012-05-24 Korea Institute Of Energy Research Low-carbon-type in-flight melting furnace utilizing combination of plasma heating and gas combustion, melting method utilizing the same and melting system utilizing the same
TW201237561A (en) * 2011-02-01 2012-09-16 Asml Netherlands Bv Substrate table, lithographic apparatus and device manufacturing method
JP2013082591A (ja) * 2011-10-12 2013-05-09 Tokyo Institute Of Technology ガラス製造装置及びガラス製造方法

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5081397A (en) 1989-07-11 1992-01-14 University Of British Columbia Atmospheric pressure capacitively coupled plasma atomizer for atomic absorption and source for atomic emission spectroscopy
JPH0364182A (ja) 1989-07-31 1991-03-19 Sharp Corp 擬似ノンインタレース受像機
US5669583A (en) 1994-06-06 1997-09-23 University Of Tennessee Research Corporation Method and apparatus for covering bodies with a uniform glow discharge plasma and applications thereof
US5403453A (en) 1993-05-28 1995-04-04 The University Of Tennessee Research Corporation Method and apparatus for glow discharge plasma treatment of polymer materials at atmospheric pressure
US5414324A (en) 1993-05-28 1995-05-09 The University Of Tennessee Research Corporation One atmosphere, uniform glow discharge plasma
US5456972A (en) 1993-05-28 1995-10-10 The University Of Tennessee Research Corporation Method and apparatus for glow discharge plasma treatment of polymer materials at atmospheric pressure
US5938854A (en) 1993-05-28 1999-08-17 The University Of Tennessee Research Corporation Method and apparatus for cleaning surfaces with a glow discharge plasma at one atmosphere of pressure
FR2737554B1 (fr) 1995-08-03 1997-08-29 Commissariat Energie Atomique Four de fusion tournant
US5750822A (en) * 1995-11-13 1998-05-12 Institute Of Chemical Technology (Plastech) Processing of solid mixed waste containing radioactive and hazardous materials
US5743961A (en) * 1996-05-09 1998-04-28 United Technologies Corporation Thermal spray coating apparatus
US6150628A (en) 1997-06-26 2000-11-21 Applied Science And Technology, Inc. Toroidal low-field reactive gas source
US6042370A (en) 1999-08-20 2000-03-28 Haper International Corp. Graphite rotary tube furnace
US7294563B2 (en) 2000-08-10 2007-11-13 Applied Materials, Inc. Semiconductor on insulator vertical transistor fabrication and doping process
US7166524B2 (en) 2000-08-11 2007-01-23 Applied Materials, Inc. Method for ion implanting insulator material to reduce dielectric constant
US7223676B2 (en) 2002-06-05 2007-05-29 Applied Materials, Inc. Very low temperature CVD process with independently variable conformality, stress and composition of the CVD layer
US20070042580A1 (en) 2000-08-10 2007-02-22 Amir Al-Bayati Ion implanted insulator material with reduced dielectric constant
US6939434B2 (en) 2000-08-11 2005-09-06 Applied Materials, Inc. Externally excited torroidal plasma source with magnetic control of ion distribution
US6893907B2 (en) 2002-06-05 2005-05-17 Applied Materials, Inc. Fabrication of silicon-on-insulator structure using plasma immersion ion implantation
US6348126B1 (en) 2000-08-11 2002-02-19 Applied Materials, Inc. Externally excited torroidal plasma source
US7320734B2 (en) 2000-08-11 2008-01-22 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation system including a plasma source having low dissociation and low minimum plasma voltage
US7137354B2 (en) 2000-08-11 2006-11-21 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation apparatus including a plasma source having low dissociation and low minimum plasma voltage
US6494986B1 (en) 2000-08-11 2002-12-17 Applied Materials, Inc. Externally excited multiple torroidal plasma source
US7465478B2 (en) 2000-08-11 2008-12-16 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation process
US7183177B2 (en) 2000-08-11 2007-02-27 Applied Materials, Inc. Silicon-on-insulator wafer transfer method using surface activation plasma immersion ion implantation for wafer-to-wafer adhesion enhancement
US7479456B2 (en) 2004-08-26 2009-01-20 Applied Materials, Inc. Gasless high voltage high contact force wafer contact-cooling electrostatic chuck
US7288491B2 (en) 2000-08-11 2007-10-30 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation process
US7037813B2 (en) 2000-08-11 2006-05-02 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation process using a capacitively coupled plasma source having low dissociation and low minimum plasma voltage
US20050230047A1 (en) 2000-08-11 2005-10-20 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation apparatus
US7094670B2 (en) 2000-08-11 2006-08-22 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation process
US6551446B1 (en) 2000-08-11 2003-04-22 Applied Materials Inc. Externally excited torroidal plasma source with a gas distribution plate
US6468388B1 (en) 2000-08-11 2002-10-22 Applied Materials, Inc. Reactor chamber for an externally excited torroidal plasma source with a gas distribution plate
US7430984B2 (en) 2000-08-11 2008-10-07 Applied Materials, Inc. Method to drive spatially separate resonant structure with spatially distinct plasma secondaries using a single generator and switching elements
US7303982B2 (en) 2000-08-11 2007-12-04 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation process using an inductively coupled plasma source having low dissociation and low minimum plasma voltage
US6410449B1 (en) 2000-08-11 2002-06-25 Applied Materials, Inc. Method of processing a workpiece using an externally excited torroidal plasma source
US6453842B1 (en) 2000-08-11 2002-09-24 Applied Materials Inc. Externally excited torroidal plasma source using a gas distribution plate
US7094316B1 (en) 2000-08-11 2006-08-22 Applied Materials, Inc. Externally excited torroidal plasma source
US8734643B2 (en) 2001-07-16 2014-05-27 Foret Plasma Labs, Llc Apparatus for treating a substance with wave energy from an electrical arc and a second source
US7422695B2 (en) 2003-09-05 2008-09-09 Foret Plasma Labs, Llc Treatment of fluids with wave energy from a carbon arc
US7622693B2 (en) 2001-07-16 2009-11-24 Foret Plasma Labs, Llc Plasma whirl reactor apparatus and methods of use
US7857972B2 (en) 2003-09-05 2010-12-28 Foret Plasma Labs, Llc Apparatus for treating liquids with wave energy from an electrical arc
US6693253B2 (en) 2001-10-05 2004-02-17 Universite De Sherbrooke Multi-coil induction plasma torch for solid state power supply
US8361404B2 (en) 2003-06-20 2013-01-29 Drexel University Cyclonic reactor with non-equilibrium gliding discharge and plasma process for reforming of solid hydrocarbons
US7867457B2 (en) * 2003-06-20 2011-01-11 Drexel University Plasma reactor for the production of hydrogen-rich gas
US7510665B2 (en) * 2003-08-15 2009-03-31 Applied Materials, Inc. Plasma generation and control using dual frequency RF signals
KR100582753B1 (ko) 2004-04-29 2006-05-23 주식회사 애드플라텍 선회식 플라즈마 열분해/용융로
JP2008519416A (ja) 2004-11-08 2008-06-05 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド 金属含有ガスを処理するための方法および装置
US7743730B2 (en) 2005-12-21 2010-06-29 Lam Research Corporation Apparatus for an optimized plasma chamber grounded electrode assembly
US7264688B1 (en) 2006-04-24 2007-09-04 Applied Materials, Inc. Plasma reactor apparatus with independent capacitive and toroidal plasma sources
JPWO2007129509A1 (ja) * 2006-05-01 2009-09-17 旭硝子株式会社 ガラス製造方法
US9287096B2 (en) 2007-09-27 2016-03-15 Lam Research Corporation Methods and apparatus for a hybrid capacitively-coupled and an inductively-coupled plasma processing system
JP2011157260A (ja) * 2010-01-07 2011-08-18 Mitsubishi Materials Corp 合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法
CN101767202A (zh) 2010-01-15 2010-07-07 张建利 采用等离子辅助旋转电极制备高温合金gh4648金属小球的方法
EP2424336A1 (en) 2010-08-26 2012-02-29 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Plasma powder processing apparatus and method
US8723423B2 (en) 2011-01-25 2014-05-13 Advanced Energy Industries, Inc. Electrostatic remote plasma source
US9704609B2 (en) * 2011-02-15 2017-07-11 Fuji Electric Co., Ltd. Apparatus for reducing volume of resin containing radioactive material, and method for operating the apparatus
US20130118589A1 (en) 2011-11-15 2013-05-16 Mks Instruments, Inc. Toroidal Plasma Channel with Varying Cross-Section Areas Along the Channel
JP2013193908A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Asahi Glass Co Ltd ガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、およびガラス製品の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101026920A (zh) * 2006-02-20 2007-08-29 诺日士钢机株式会社 等离子体发生装置和工件处理装置
US20080173641A1 (en) * 2007-01-18 2008-07-24 Kamal Hadidi Microwave plasma apparatus and method for materials processing
TW201012308A (en) * 2008-08-04 2010-03-16 Agc Flat Glass Na Inc Plasma source and methods for depositing thin film coatings using plasma enhanced chemical vapor deposition
US20120125052A1 (en) * 2010-11-22 2012-05-24 Korea Institute Of Energy Research Low-carbon-type in-flight melting furnace utilizing combination of plasma heating and gas combustion, melting method utilizing the same and melting system utilizing the same
TW201237561A (en) * 2011-02-01 2012-09-16 Asml Netherlands Bv Substrate table, lithographic apparatus and device manufacturing method
JP2013082591A (ja) * 2011-10-12 2013-05-09 Tokyo Institute Of Technology ガラス製造装置及びガラス製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160138531A (ko) 2016-12-05
TW201600471A (zh) 2016-01-01
JP2017513195A (ja) 2017-05-25
US20150274569A1 (en) 2015-10-01
WO2015153338A1 (en) 2015-10-08
JP6495323B2 (ja) 2019-04-03
US9284210B2 (en) 2016-03-15
KR102314170B1 (ko) 2021-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI640483B (zh) 用於使用雙源氣旋電漿反應器來進行材料處理的方法與裝置
US10167220B2 (en) Method and apparatus for adding thermal energy to a glass melt
TWI673241B (zh) 用於使用電漿熱源來進行材料處理的方法及裝置
TWI677476B (zh) 用於使用常壓熱電漿反應器來進行材料處理的方法及裝置
US3540993A (en) Sputtering apparatus
US10059614B2 (en) Melting glass materials using RF plasma
TW201509804A (zh) 矽精製方法及矽精製裝置
RU2743474C2 (ru) Способ плазменного производства порошков неорганических материалов и устройство для его осуществления
RU2414993C2 (ru) Способ получения нанопорошка с использованием индукционного разряда трансформаторного типа низкого давления и установка для его осуществления
RU2614714C1 (ru) Способ получения наноразмерных порошков элементов и их неорганических соединений и устройство для его осуществления
CN114727464B (zh) 一种延长等离子球化射频炬使用寿命的方法及射频炬
WO2023015613A1 (zh) 一种等离子体雾化金属粉末生产设备及其生产方法
RU2360975C2 (ru) Способ прямого восстановления железа и устройство для его осуществления (варианты)
SU1681942A1 (ru) Устройство дл обработки огнеупорных оксидов в низкотемпературной плазме

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees