專利名稱：粒料的計量和蒸發(fā)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在大的供給速度范圍內(nèi)將小粒徑粉末材料計量供給到蒸發(fā)設(shè)備。
背景技術(shù)：
需要每秒能夠準確且精確地連續(xù)計量少量(例如1到9微克)的粉末材料。電子工業(yè)需要將少量粒料計量供給到用于直接氣相沉積或用于化學(xué)氣相沉積(CVD)中的前體的蒸發(fā)區(qū)。還需要每秒能夠準確且精確地計量三個數(shù)量級以上(例如1000微克)的材料量。在許多系統(tǒng)中，能夠利用同一設(shè)備在1微克到1000微克的范圍內(nèi)計量粉末材料將會是有利的。有機發(fā)光二極管器件(OLED)例如具有發(fā)光層，該發(fā)光層通常含有沉積數(shù)量相差兩個或三個數(shù)量級的基質(zhì)和摻雜物。如果能夠利用通用于基質(zhì)、共基質(zhì)和摻雜物材料的輸送設(shè)計獨立連續(xù)地將粉末有機材料計量供給到蒸發(fā)區(qū)域，則在OLED制造業(yè)中將會是非常有利的。公知的是難以精確計量少量粉末材料。存在很多使用附加材料作為載體和添加劑以便于粉末材料的輸送的系統(tǒng)的示例。所使用的載體包括惰性氣體、液體和固體。因為載體或添加劑需要與相關(guān)的實際材料分開地添加、移除和處理，所以使用任何添加劑都會增加材料輸送的復(fù)雜性。載體的使用也增加了污染的風(fēng)險，這在對計量材料具有特殊要求的制藥和電子制造工業(yè)中是特別有害的。在美國專利No. 3，754，529中，F(xiàn)leischner描述了一種用于輸送混合有惰性載體優(yōu)選為沙子的粉末材料的螺旋推運器裝置。據(jù)稱活性材料與沙子的比率是1 9。輸送大部分是惰性載體的混合物增加了成本和系統(tǒng)的復(fù)雜性，并且增加了供給材料被污染的可能。美國專利申請公報No. 2006/006^18和No. 2006/0177576使用傳統(tǒng)的螺旋推運器設(shè)計來計量粉末，其中在光滑的筒內(nèi)設(shè)有壓花螺桿。該計量裝置還能夠用作大型氣相沉積系統(tǒng)的一個部分。特別相關(guān)的氣相沉積系統(tǒng)是那些為了制造有機發(fā)光二極管(OLED)器件而設(shè)計的系統(tǒng)。OLED器件包括襯底、陽極、由有機化合物制成的空穴傳輸層、具有適當(dāng)摻雜物的有機發(fā)光層、有機電子傳輸層和陰極。OLED器件因為其低驅(qū)動電壓、高亮度、廣角視野以及能夠用于全色平面發(fā)射顯示器而受到歡迎。Tang等人在其美國專利No. 4，769，292和 No. 4，885，211中描述了這種多層OLED器件。在真空環(huán)境中進行物理氣相沉積是如在小分子OLED器件中使用的有機材料薄膜的主要沉積方式。這些方法是公知的，例如Barr在美國專利No. 2，447，789以及Tanabe等人在EP 0 982 411中所述。在OLED器件的制造中使用的有機材料當(dāng)長時間保持在期望的與速率相關(guān)的蒸發(fā)溫度或該溫度附近時經(jīng)常發(fā)生退化。敏感的有機材料暴露于高溫會導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化并導(dǎo)致材料特性發(fā)生相關(guān)改變。為了克服這些材料的熱敏感性，僅僅將少量有機材料裝載在受熱盡可能小的源中。這樣，材料在受到顯著退化之前蒸發(fā)。這種實踐的局限之處是可用蒸發(fā)速率由于加熱器溫度的限制而非常低，并且源的操作時間由于所用的材料量少而非常短。因而，在重新開始操作之前，必須利用若干小時給沉積腔室通風(fēng)，拆卸和清潔蒸汽源，重新填充該蒸汽源，在沉積腔室中重新建立真空，并且從剛剛引入的有機材料中去除氣體。低的沉積速率以及與再次填充蒸汽源相關(guān)的頻繁且耗費時間的過程給OLED制造設(shè)備的生產(chǎn)量帶來了相當(dāng)大的限制。將全部有機材料裝料都加熱到大約相同溫度的間接后果是除非基質(zhì)和摻雜物的蒸發(fā)性能和蒸發(fā)壓力非常相似，否則不可能將諸如摻雜物之類的附加有機材料與基質(zhì)材料混合。另外，分開的源的標準使用在沉積膜中產(chǎn)生梯度效應(yīng)，其中，最接近于前襯底的源中的材料過多地出現(xiàn)在與該襯底緊鄰的初始膜中，而在最后的源中的材料過多地出現(xiàn)在最終的膜表面上。在從每個源將單一材料蒸發(fā)在襯底上的現(xiàn)有技術(shù)的多個源中這種梯度共沉積是不可避免的。當(dāng)端部源中的任一個源的貢獻比中央源的貢獻大幾個百分比時，例如當(dāng)使用共基質(zhì)時，沉積膜中的梯度特別明顯。共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請公報No. 2006/0062918和No. 2006/0062919通過將材料計量供給到閃速蒸發(fā)區(qū)而克服了分開點源的許多缺點。美國專利申請公報 No. 2006/0062918教導(dǎo)了在單個粉末輸送機構(gòu)中計量基質(zhì)和摻雜物混合物，并利用歧管將蒸汽分配到襯底。美國專利申請公報No. 2006/0062919公開了在歧管中混合有機蒸汽并將材料的混合物輸送到襯底表面的能力。然而，這些之前的教導(dǎo)都沒有預(yù)計到需要對基質(zhì)和摻雜物材料進行獨立的計量控制。因此，輸送機構(gòu)由于設(shè)計而無法以獨立摻雜物供給所需的低速率(1至10微克/秒)計量。美國專利申請公報No. 2007/0084700、No. 2006/0157322、No. 6，832，887 和 No. 7，044，288公開了利用平行間隔開的盤將粉末從進入端口移動到排出端口的粉末供給泵，所述盤在具有內(nèi)部空腔的殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，該內(nèi)部空腔限定了一容積，該容積為從進入端口到排出端口逐漸增大的容積。這些粉末供給泵旨在用于粒徑大得多的粉末，并不適合于以毫克或微克為基礎(chǔ)計量粉末。盡管有這些改進，但仍需要精確地控制毫克量到微克量的粉末材料到蒸發(fā)設(shè)備的計量供給。

發(fā)明內(nèi)容
需要精確控制毫克至微克量的粉末到蒸發(fā)裝置的計量和傳送。該目的是通過一種用于計量和蒸發(fā)粒料的設(shè)備來實現(xiàn)的，該設(shè)備包括(a)用于計量粒料的計量裝置，該計量裝置包括(i)用于容納粒料的儲存器；(ii)具有內(nèi)部容積的殼體，該殼體具有第一開口和第二開口，所述第一開口和所述第二開口分別用于從所述儲存器接收所述粒料和用于排出所述粒料；(iii)布置在所述內(nèi)部容積中的可旋轉(zhuǎn)軸，該可旋轉(zhuǎn)軸具有光滑表面和周向凹槽， 所述周向凹槽與用于從所述儲存器接收粒料和用于排出所述粒料的所述第一開口和所述第二開口對齊；(iv)帶有多個齒的旋轉(zhuǎn)攪拌器，該旋轉(zhuǎn)攪拌器布置在所述儲存器中并且與所述可旋轉(zhuǎn)軸協(xié)作，以使所述粒料流動并且將所述粒料從所述儲存器輸送到所述周向凹槽中；(ν)所述可旋轉(zhuǎn)軸和所述內(nèi)部容積協(xié)作，使得所述粒料基本上由所述周向凹槽輸送，而不是沿著所述可旋轉(zhuǎn)軸的其余部分輸送；
(vi)相對于所述第二開口布置的用于刮除的機構(gòu)，該機構(gòu)與所述凹槽協(xié)作，以移走保留在該凹槽中的粒料，并且響應(yīng)于所述軸的旋轉(zhuǎn)而通過所述第二開口傳送計量量的粒料；(vii)所述可旋轉(zhuǎn)軸和所述刮除機構(gòu)協(xié)作，使得所述粒料在所述第二開口處以單個細粒的形式和/或小團細粒的形式流動；以及(b)閃速蒸發(fā)器，其接收并閃速蒸發(fā)所計量的所述粒料。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于其能夠在真空環(huán)境下連續(xù)地分配微克量的粉末，并且能夠提供受控的體積供給。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于其能夠以單個細?；蛐F細粒的形式分配具有大范圍粒徑的粒料，所述粒料包括平均粒徑在30微米之下的材料以及不能通過諸如螺旋推運器的其它分配裝置分配的流動性差的材料。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的粉末供給設(shè)備的末端部的剖視圖；圖2示出了不同的粉末供給設(shè)備的一部分的三維剖視圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)設(shè)備的一個實施方式的三維剖視圖；圖4示出了圖3的蒸發(fā)設(shè)備的一個實施方式的穿過不同截平面的三維剖視圖；圖5更詳細地示出了根據(jù)本發(fā)明的圖3的一部分的剖視圖；圖6示出了圖3的蒸發(fā)設(shè)備的剖視圖，該圖中示出了可旋轉(zhuǎn)的閃速蒸發(fā)器；以及圖7示出了圖6的可旋轉(zhuǎn)的閃速蒸發(fā)器的三維視圖，示出了用于驅(qū)動可旋轉(zhuǎn)的閃速蒸發(fā)器的磁性聯(lián)接器。
具體實施例方式美國專利申請公報No. 2006/0062918和No. 2006/0177576使用傳統(tǒng)的螺旋推運器設(shè)計將粒料計量供給到蒸發(fā)設(shè)備，其中在光滑的筒內(nèi)設(shè)置有壓花螺桿。圖1示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)的螺旋推運器結(jié)構(gòu)的剖視圖，示出了在光滑的螺旋推運器筒7內(nèi)的壓花螺旋推運器螺桿5。螺旋推運器結(jié)構(gòu)8的螺旋推運器螺桿5通過馬達(未示出)轉(zhuǎn)動。螺桿螺旋的螺紋之間的距離和螺紋高度被選擇成足夠大，使得粒料不會壓緊在螺旋中而與其一起旋轉(zhuǎn)，而是留在水平取向的螺旋推運器筒7的底部處。粒料通過螺旋推運器5和螺旋推運器筒7之間的相對運動而被線性輸送。在如圖所示的水平取向，粒料主要沿著螺旋推運器5 的底部以翻滾散布方式行進。螺旋推運器螺桿5的末端部可以構(gòu)造成具有無螺紋部9，該無螺紋部9在一小段長度上具有恒定的圓形橫截面，以強制結(jié)成一體的粒料形成狹窄的環(huán)形或管狀形狀。這種類型的螺旋推運器結(jié)構(gòu)的一個問題是排出速率變化，已經(jīng)觀察到排出速率隨著螺旋推運器螺桿5的角取向而周期地變化。每轉(zhuǎn)排出的材料量是完全可再現(xiàn)的， 但是在一轉(zhuǎn)中發(fā)生相當(dāng)大的變化，從而導(dǎo)致被計量材料的蒸發(fā)速率發(fā)生變化。在水平取向時，殘留在螺旋推運器筒的下半部分中的粒料比上半部分更多，這會加重周期性排放。使用豎直取向的螺旋推運器使得粒料繞螺旋推運器筒的內(nèi)部均勻分布會削弱周期性排放，但是仍有周期性變化，并且用于螺旋推運器和攪拌器的機械驅(qū)動裝置更復(fù)雜。這種粒料供給設(shè)備的第二個問題是其通常只能與充分自由流動而能夠以平滑流動的方式從容器倒出的材料一起使用。這通常要求對粒料進行過濾，以使粒料具有嚴格控制的粒徑范圍。例如，其中按重量來說大部分由直徑在50微米到100微米之間的顆粒構(gòu)成的材料通常將以平滑流動方式從容器倒出。在該示例中，粒徑范圍等于最小的受控粒徑。類似地，其中按重量來說大部分由直徑在100微米到200微米之間的顆粒構(gòu)成的材料通常將以平滑流動方式從容器倒出。不能平滑地倒出反而結(jié)成塊的材料在僅僅供給少量材料之后就會一起填塞在螺旋推運器螺桿的螺紋中并且會迅速壓實，從而形成會防止螺旋推運器轉(zhuǎn)動的實心質(zhì)量體。已經(jīng)通過若干方法來間接地測量粉末顆粒的形狀、尺寸、尺寸和形狀的均勻性、粘附性、拱形強度(arch strength)、表面積和含水量來表征粒料流動。由于在顆粒之間缺乏空氣分子，因此高真空條件下的粒料的流動一般比大氣壓力條件下的粒料的流動差。材料顆粒之間的復(fù)雜的相互作用以及在真空條件下顆粒流動性降低對能夠以毫米或微米精確分配的連續(xù)粒料供給機構(gòu)的發(fā)展帶來了限制。粒料的流動是無法通過任何單一測試方法來完全表征的復(fù)雜現(xiàn)象，但是下面描述通常使用的五種方法。振動刮板該方法使用振動刮板或槽，其將粒料傾注在質(zhì)量天平上。堆積的材料質(zhì)量記錄為時間的函數(shù)。堆積質(zhì)量與時間的比值越大代表流動越好。休止角將固定量的粒料通過漏斗從固定高度傾倒在水平臺頂部上。粒料堆積成錐形，該錐形的側(cè)面與水平面成的角為休止角，其中休止角越小代表流動越好。該方法提供了材料的形狀、尺寸、孔隙度、粘附性、流動性、表面積和松實度性能的間接測量。百分比壓縮率指數(shù)將固定量的粒料輕輕地傾倒到配衡量筒內(nèi)，并且記錄材料的初始體積和重量。將量筒放置在振實密度測試儀上，并且在給定次數(shù)的受控力振實之后記錄最終體積。百分比的壓縮率值越低代表流動越好。該方法提供了測試材料的尺寸和形狀均勻性、可變形性、表面積、粘附性和含水量的間接測量。臨界孔口直徑筒狀儲存器的底部排放端口裝配有適當(dāng)孔口直徑的環(huán)。通過漏斗傾倒粒料而使該筒狀儲存器填充有固定體積的樣本粒料。使材料靜置30秒，然后將間門釋放桿緩慢地轉(zhuǎn)動到打開位置。如果在三次連續(xù)的測試中通過材料樣本能夠看到開放空腔， 則認為測試成功。流動性指數(shù)作為供材料自由落下通過的最小開口的直徑給出。該方法直接測量材料粘附性和拱形強度，其中值越小表示流動越好。雪崩方法(Avalanching method)將固定體積的材料裝載到半透明的旋轉(zhuǎn)鼓內(nèi)并緩慢地旋轉(zhuǎn)。光電池陣列檢測器測量總雪崩量；計算雪崩之間的平均時間。雪崩之間的平均時間越低代表流動越好。共同轉(zhuǎn)讓的Long等人的美國專利申請No. 11/970，548公開了一種在圖2中以三維剖視圖示出的粒料供給設(shè)備，其克服了粒料供給先前遇到的一些限制。該設(shè)備包括位于內(nèi)部容積150中并具有周向凹槽175的可旋轉(zhuǎn)軸170，周向凹槽175利用穿過第一開口 155 的攪拌器從儲存器接收粒料。固定不動的刮板185在可旋轉(zhuǎn)軸170旋轉(zhuǎn)時與周向凹槽175 協(xié)作，以從凹槽移走粒料，通過第二開口 160將計量量的粒料傳送至被加熱的閃速蒸發(fā)器 120?？尚D(zhuǎn)軸170通過馬達(未示出)轉(zhuǎn)動。該設(shè)計的設(shè)備良好地適于在高真空下供給現(xiàn)有技術(shù)的螺旋推運器結(jié)構(gòu)所需要的具有相同窄粒徑范圍的粒料。自由流動的粒料將以單個細?；蛐F細粒的形式通過第二開口 160供給。具有較小尺寸分布或較寬尺寸分布的粒料可呈現(xiàn)出結(jié)塊和雪崩流動。這種粒料不會通過攪拌器很好地流動，并且也不會可靠地從第一開口 155進入周向凹槽175中。確實進入凹槽的任何粒料在其被壓在固定不動的刮板185上時都會被壓實，并且以隨機長度的短棒退出第二開口 160。被分配的材料棒的隨機體積使離開蒸發(fā)設(shè)備的蒸汽流量發(fā)生隨機變化。這些蒸汽流量變化并不是所期望的，因為它們會導(dǎo)致沉積膜厚度發(fā)生變化。固定不動的刮板185緊鄰于被加熱的閃速蒸發(fā)器120，并且能夠獲得足以熔化一些有機粉末的溫度。熔化的粒料無法以連續(xù)的毫克或微克顆粒流掉落到閃速蒸發(fā)器120，而是傾向于堆積而作為不規(guī)則體積掉落或流動。因而，盡管圖2的設(shè)備相對于現(xiàn)有技術(shù)在傳送一致測量量的粒料方面有所改善，但是對于一些材料其仍不能很好地工作。仍然需要對從毫克到微克量的粒料到蒸發(fā)設(shè)備的計量供給進行精確地控制?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，示出了用于蒸發(fā)粒料的設(shè)備的一個實施方式的三維剖視圖。蒸發(fā)設(shè)備190是用于計量和蒸發(fā)粒料的設(shè)備并且包括這樣的計量設(shè)備，該計量設(shè)備計量粒料并包括用于容納粒料的儲存器；具有內(nèi)部容積以及第一和第二開口的殼體；布置在內(nèi)部容積中的可旋轉(zhuǎn)軸，該可旋轉(zhuǎn)軸具有光滑表面、與內(nèi)部容積的形狀對應(yīng)的形狀以及周向凹槽；以及冷卻刮板，該冷卻刮板的端部的截面與旋轉(zhuǎn)軸中的凹槽基本相同。該計量設(shè)備還包括布置在儲存器中的攪拌器以及用于使傳送至閃速蒸發(fā)器的粒料流動的機構(gòu)。蒸發(fā)設(shè)備190還包括閃速蒸發(fā)器，該閃速蒸發(fā)器接收并蒸發(fā)計量供給的粒料。將更詳細地描述這些組成部件。這種設(shè)備由Long等人在2008年11月14日提交的名為“粒料的計量和蒸發(fā)”的上面引用的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No. 12/271,211中描述。儲存器230用于容納粒料。粒料可以包括單一組分，或可以包括兩種或更多種不同的材料組分，每種組分具有不同的蒸發(fā)溫度。盡管沒有示出，但儲存器230可以在其上方包括更大的存儲和供給設(shè)備，以增加能夠被加載的粒料的體積。這種容器和供給設(shè)備已經(jīng)由Long等人在美國專利No. 7，288, 285中描述。儲存器230位于殼體240中并包括使儲存器230中的粒料流動的攪拌器四0。殼體240優(yōu)選由諸如鋁的導(dǎo)熱材料構(gòu)成，這種材料能夠被有效地冷卻而用于將儲存器230中的粒料維持在遠低于該粒料的有效蒸發(fā)溫度的溫度。殼體240還包括內(nèi)部容積250。可旋轉(zhuǎn)軸270具有光滑表面和與內(nèi)部容積250的形狀對應(yīng)的形狀(在該實施方式中例如為柱狀)，并布置在內(nèi)部容積250中?？尚D(zhuǎn)軸270 還具有周向凹槽，這在其他附圖中將變得清楚。可旋轉(zhuǎn)軸270優(yōu)選由能夠被有效冷卻的導(dǎo)熱材料例如鎳或鉬構(gòu)成，并且用于將周向凹槽中的粒料很好地維持在遠低于該粒料的有效蒸發(fā)溫度的溫度。有利的是將諸如氮化鈦或類金剛石碳之類的硬覆層施加至內(nèi)部容積250 和可旋轉(zhuǎn)軸270。馬達(未示出)使可旋轉(zhuǎn)軸270以預(yù)定速率旋轉(zhuǎn)。該馬達也可以用于使攪拌器290旋轉(zhuǎn)。殼體240還包括其特性和功能將變得清楚的第一開口和第二開口。蒸發(fā)設(shè)備190還包括位于蒸發(fā)腔室200內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)的閃速蒸發(fā)器210?？尚D(zhuǎn)的閃速蒸發(fā)器210 借助于磁性聯(lián)接器320由驅(qū)動軸325驅(qū)動。輻射屏蔽件220用于將被加熱的蒸發(fā)腔室200 與被冷卻的計量設(shè)備熱隔離。當(dāng)接近于可旋轉(zhuǎn)軸270的橫向進給部分的粒料通過攪拌而流動從而一致地填充周向凹槽275的容積時，供給速率的均勻性得以提高。這可以通過利用攪拌器四0以一定旋轉(zhuǎn)速度緩慢地攪拌粒料來實現(xiàn)，該旋轉(zhuǎn)速度能夠根據(jù)具體粒料的粒徑和特性而改變。圖 4更詳細地示出了圖3的設(shè)備的一部分的一個實施方式的三維剖視圖。這種實施方式已由 Long等人在2008年11月14日提交的名為“粒料的計量和蒸發(fā)”的上面引用的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No. 12/271,211中描述?？尚D(zhuǎn)軸270具有與殼體MO中的第一開口 255和第二開口 260對齊的狹窄周向凹槽275。第一開口 255用于接收從儲存器到周向凹槽275 的粒料，第二開口 260用于接收從周向凹槽275到蒸發(fā)腔室200的粒料。攪拌器290是旋轉(zhuǎn)攪拌器并且具有多個細絲狀攪拌齒四5，并且布置在容納粒料的儲存器230中。當(dāng)攪拌器 290沿著該圖示中的順時針方向旋轉(zhuǎn)時，攪拌齒295使粒料塊流動，但攪拌齒的末端用于將粒料從儲存器輸送到周向凹槽275中。攪拌齒295的流動和輸送特性用于通過防止儲存器中的材料架在周向凹槽上而用粒料均勻地填充周向凹槽270在第一開口 255的暴露容積。 在可旋轉(zhuǎn)軸270的旋轉(zhuǎn)方向上位于開口 255處的楔形入口 225在將粒料引導(dǎo)到周向凹槽 275中起到作用?？尚D(zhuǎn)軸270的尺寸設(shè)定成接近殼體240中的內(nèi)部容積的直徑。這樣，可旋轉(zhuǎn)軸和內(nèi)部容積協(xié)作以基本上通過可旋轉(zhuǎn)軸270的周向凹槽275而不沿著可旋轉(zhuǎn)軸270 的其余部分輸送粒料。攪拌器290和可旋轉(zhuǎn)軸270可以通過例如齒輪相連，從而沿著相反方向旋轉(zhuǎn)，并由此將粒料通過第一開口 255從儲存器230連續(xù)地輸送到周向凹槽275中，然后輸送至第二開口沈0，在第二開口 260粒料排放到蒸發(fā)腔室200。殼體240中的內(nèi)部容積與可旋轉(zhuǎn)軸270緊密配合?？尚D(zhuǎn)軸270和內(nèi)部容積在可旋轉(zhuǎn)軸270轉(zhuǎn)動時協(xié)作以將徑向突出超過周向凹槽275的粒料移除。粒料因而以高度可控的材料體積精確地填充周向凹槽。 在第二開口 260處布置有振動刮板觀5，該振動刮板285的端部具有與周向凹槽275基本上相同的截面。振動刮板觀5與凹槽協(xié)作，以在可旋轉(zhuǎn)軸270旋轉(zhuǎn)時將保留在凹槽中的粒料移走，而強制粒料從第二開口 260離開。通過致動器235使振動刮板285沿著其長度振動以使粒料在第二開口 260處流動，從而響應(yīng)于軸旋轉(zhuǎn)，計量量的排放粒料作為小顆粒，例如成小細粒的形式和/或小團細粒的形式落到蒸發(fā)腔室200中，而不是作為隨機長度的棒落入。材料顆粒以由致動器235控制的頻率和由可旋轉(zhuǎn)軸270的角速度控制的體積供給速率降落在可旋轉(zhuǎn)的閃速蒸發(fā)器210上，并且在接觸時蒸發(fā)。在圖3中，可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器210 理想的是具有柱形或錐形形狀的開孔式網(wǎng)狀玻璃碳結(jié)構(gòu)，但是也可以采取在其表面上具有一系列精細的周向凹槽或螺旋凹槽的實心柱體或錐體的形式。如圖3所示，錐形可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器210能夠通過與可旋轉(zhuǎn)軸270齒輪連接的磁性聯(lián)接器320旋轉(zhuǎn)。可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器210在比錐體固定不動時更大的受熱面積上有效地分散粒料。這允許材料顆粒直接掉落在可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器210的表面上，并且比顆粒掉落在彼此之上更快速地蒸發(fā)。在粒料供給速率較高時，掉落在固定不動的蒸發(fā)元件上的顆粒會由于掉落在先前分配的顆粒上而堆積。這種堆積會產(chǎn)生阻礙閃速蒸發(fā)的隔絕層，并且會因為粒料停留在高溫的時間過長而導(dǎo)致材料退化。為每種材料顆粒提供至閃速蒸發(fā)器的直接通路提供了最快速的蒸發(fā)，并且使粒料的退化最小化。 圖5更詳細地示出了根據(jù)本發(fā)明的圖3的設(shè)備的一部分的剖視圖，并且示出了本發(fā)明的顯著特征。攪拌器四0、儲存器230、可旋轉(zhuǎn)軸170、第一開口 255和第二開口 260的功能與圖4中所描述的是一樣的。攪拌器290具有多個細絲狀攪拌齒四5，并且布置在容納粒料的儲存器230中。攪拌器290沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，使得齒295將粒料輸送到可旋轉(zhuǎn)軸 270中的周向凹槽275中。攪拌器290和可旋轉(zhuǎn)軸270可以通過齒輪連接，從而沿著相反方向旋轉(zhuǎn)，并由此將粒料通過第一開口 255從儲存器230連續(xù)地輸送到周向凹槽275中，然后輸送至第二開口沈0，在該第二開口 260粒料排出到蒸發(fā)腔室200中。固定不動的刮板觀0 與殼體240成一體以保持較冷，并且在該固定不動的刮板的端部具有與周向凹槽275基本上相同的截面，以在可旋轉(zhuǎn)軸270沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)時將容納在凹槽中的粒料移走而強制粒料從第二開口 260離開?？尚D(zhuǎn)軸270以間歇運動旋轉(zhuǎn)，該間歇運動主要包括沿著逆時針方向的運動，該沿著逆時針方向的運動被沿著順時針方向運動中斷短暫時間。軸的可逆旋轉(zhuǎn)與固定不動的刮板280協(xié)作，從而逆時針運動用來分配粒料，而短暫的順時針運動用于攪拌在第二開口 260處正被分配的呈棒形式的粒料或者使該粒料流動，使得粒料斷成短的受控體積。排出的粒料作為小顆粒，例如單個細粒形式和/或小團細粒形式落到蒸發(fā)腔室200中，而不是作為隨機長度棒落下。軸振動的頻率和振幅可以改變，以最佳地攪拌開口 260處的粒料或使其流動，從而使其作為均勻體積的小顆粒，例如單個細粒形式和/或小團細粒形式被分配。粒料以由振動控制的頻率和由可旋轉(zhuǎn)軸270的角速度控制的體積供給速度降落在可旋轉(zhuǎn)的閃速蒸發(fā)器210上，并且在接觸時蒸發(fā)。圖6示出了圖3的蒸發(fā)設(shè)備的剖視圖，該圖中示出了可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器。可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器210具有錐形形狀，并且能夠看到其磁性聯(lián)接器。如前所述，錐形閃速蒸發(fā)器210 可以由網(wǎng)狀玻璃碳泡沫、諸如碳化硅泡沫的陶瓷泡沫、或者諸如鎳泡沫的金屬泡沫構(gòu)成。錐形閃速蒸發(fā)器還可以由在其表面具有一系列精細的周向凹槽或螺旋凹槽的實心的陶瓷或金屬材料構(gòu)成。這種凹槽有助于保持精細的材料顆粒，直到它們從旋轉(zhuǎn)的錐形表面蒸發(fā)。 Long等人已經(jīng)在上述引用的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請NO. 11/834,039中描述了這種網(wǎng)狀材料結(jié)構(gòu)，例如玻璃碳的使用。圖7示出了圖6的可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器的三維視圖，示出了磁性聯(lián)接器320，該磁性聯(lián)接器用于使可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器210在蒸發(fā)腔室200內(nèi)旋轉(zhuǎn)而在冷磁性驅(qū)動聯(lián)接器和熱蒸發(fā)元件之間沒有物理接觸，或者不會破壞蒸發(fā)腔室200的蒸汽完整性。聯(lián)接器包括通過磁性聯(lián)接器320附接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸325的若干個磁體315，該若干個磁體和附接到可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器210的驅(qū)動凸起340協(xié)作。閃速蒸發(fā)器及其附裝的驅(qū)動凸起被支撐在陶瓷軸承 (圖6中的軸承33 上。熱的可旋轉(zhuǎn)的閃速蒸發(fā)器210和冷的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸325之間的非接觸的磁性驅(qū)動防止了熱在它們之間流動，由此允許可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器210通過來自蒸發(fā)腔室200的輻射加熱，而無需使用與閃速蒸發(fā)器一起旋轉(zhuǎn)的另外的加熱元件或者不會使將電能傳遞至另外的加熱元件的滑環(huán)復(fù)雜化。磁性聯(lián)接器320進一步消除了繞可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器210的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接密封的需要。磁性聯(lián)接器在超過600°C的溫度時是有效的，因為磁體 315被屏蔽并且保持較冷，而低碳鋼驅(qū)動凸起340在接近700°C的溫度時保持低磁阻。部件列表
5螺旋推運器螺桿
7螺旋推運器筒
8螺旋推運器結(jié)構(gòu)
9無螺紋部分
120閃速蒸發(fā)器
150內(nèi)部容積
155第一開口
160第二開口
170可旋轉(zhuǎn)軸
175周向凹槽
185固定不動的刮板
190蒸發(fā)設(shè)備
200蒸發(fā)腔室
210可旋轉(zhuǎn)閃速蒸發(fā)器
220輻射屏蔽件
225楔形入口
230儲存器
235致動器
240殼體
250內(nèi)部容積
255第一開口
260第二開口
270可旋轉(zhuǎn)軸
275周向凹槽
280固定不動的刮板
285振動刮板
290攪拌器
295攪拌齒
315磁體
320磁性聯(lián)接器
325驅(qū)動軸
335軸承
340驅(qū)動凸起
權(quán)利要求
1.一種用于計量和蒸發(fā)粒料的設(shè)備，該設(shè)備包括(a)用于計量粒料的計量裝置，該計量裝置包括(i)用于容納粒料的儲存器；( )具有內(nèi)部容積的殼體，該殼體具有第一開口和第二開口，所述第一開口和所述第二開口分別用于從所述儲存器接收所述粒料和用于排出所述粒料；(iii)布置在所述內(nèi)部容積中的可旋轉(zhuǎn)軸，該可旋轉(zhuǎn)軸具有光滑表面和周向凹槽，所述周向凹槽與用于從所述儲存器接收粒料和用于排出所述粒料的所述第一開口和所述第二開口對齊；(iv)帶有多個齒的旋轉(zhuǎn)攪拌器，該旋轉(zhuǎn)攪拌器布置在所述儲存器中并且與所述可旋轉(zhuǎn)軸協(xié)作，以使所述粒料流動并且將所述粒料從所述儲存器輸送到所述周向凹槽中；(ν)所述可旋轉(zhuǎn)軸和所述內(nèi)部容積協(xié)作，使得所述粒料由所述周向凹槽輸送，而不是沿著所述可旋轉(zhuǎn)軸的其余部分輸送；(vi)相對于所述第二開口布置的用于刮除的機構(gòu)，該機構(gòu)與所述凹槽協(xié)作，以移走保留在該凹槽中的粒料，并且響應(yīng)于所述軸的旋轉(zhuǎn)而通過所述第二開口傳送所計量量的粒料；(vii)所述可旋轉(zhuǎn)軸和所述刮除機構(gòu)協(xié)作，使得所述粒料在所述第二開口處以單個細粒的形式和/或小團細粒的形式流動；以及(b)閃速蒸發(fā)器，其接收并閃速蒸發(fā)所計量的所述粒料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述刮除機構(gòu)包括固定不動的刮板，該固定不動的刮板在其端部具有與所述可旋轉(zhuǎn)軸中的所述凹槽基本相同的截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述閃速蒸發(fā)器是可旋轉(zhuǎn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述閃速蒸發(fā)器通過磁性聯(lián)結(jié)器旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種用于計量和蒸發(fā)粒料的設(shè)備，該設(shè)備包括計量裝置和閃速蒸發(fā)器，計量裝置包括用于容納粒料的儲存器；具有內(nèi)部容積以及第一開口(254)和第二開口(200)的殼體；布置在內(nèi)部容積中的可旋轉(zhuǎn)軸(270)，該軸具有光滑表面和周向凹槽(275)；帶有多個齒(295)的旋轉(zhuǎn)攪拌器(290)，該旋轉(zhuǎn)攪拌器布置在儲存器中并且與可旋轉(zhuǎn)軸協(xié)作，以使粒料流動并且將粒料從儲存器輸送到周向凹槽中；協(xié)作使得粒料由凹槽輸送的配合；以及刮板(280)，該刮板與凹槽協(xié)作，以移走保留在凹槽中的粒料，并且通過第二開口傳送計量量的粒料；可旋轉(zhuǎn)軸和刮板協(xié)作以使第二開口處的粒料流動。所述閃速蒸發(fā)器閃速蒸發(fā)所接收的粒料。
文檔編號C23C14/24GK102282289SQ200980152251
公開日2011年12月14日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者M·龍, T·W·帕洛恩 申請人:全球Oled科技有限責(zé)任公司