通过激光热解生产多层亚微米颗粒的方法_3

文档序号:9457101阅读:来源:国知局
4的侧横截面视图和图5的透视图相对应的装置9的第一实施方案的第三变型中,布置至少一个反应流的注射器5以将通过限制气流2彼此分开的若干反应流1、100引导至室8,和各个反应流包含第一化学元素并且沿流方向11传送。
[0093]布置试剂注射器5以将来源于试剂源4的若干反应流1、100引导至室8,各个流1、100在对其特定的反应流区域6中沿流方向11传送。这些流1、100沿辐射方向12分开。
[0094]如在文献FR 2 877 591中描述的,由于通过反应流I吸收的束3的损失由束3的聚焦(或“会聚(convergence) ”)补偿,以便在各个流I或100上的束3的入射功率密度对于所有流1、100相同。
[0095]该变型可能增加生产率。如在图5中例示的,可能相继地具有两个流1、100,或者具有三个或四个或甚至更多个流,该相继地方式,与单一激光束3排成一行。
[0096]在可与图4的侧横截面视图和图6的透视图相对应的装置9的第一实施方案的第四变型中,布置至少一个反应流的注射器5以将来源于试剂源4的且通过限制气流2彼此分开的若干反应流的排列引导至室8,并且各个反应流包含第一化学元素且各个反应流沿流方向11传送。
[0097]图6表示第一流排列101、102、103和第二流排列104、105、106。
[0098]各个流101、102、103、104、105或106在对它特定的反应流区域6中沿流方向11传送。
[0099]布置至少一个反应流的注射器5以便各个排列内的流101、102、103或104、104和105 (或更精确地,它们在垂直于流方向11的平面中的横截面)分别沿与流方向11和辐射方向12垂直的排列方向18排列。
[0100]流排列沿辐射方向12分开。
[0101]不同流排列在与方向18相同的方向上彼此平行。
[0102]将注射器5再分为若干注射喷嘴(每个反应流一个喷嘴)。各个喷嘴具有通常在方向12中3mm深并且在方向13或18中4mm宽的椭圆形的部分。
[0103]如在文献FR 2 877 591中描述的原理,由于通过第一排列的流101、102、103吸收的束3的损失由束3的聚焦(或“会聚”)补偿,以便在各个排列的流101、102、103或104、
105、106上的束3的入射功率密度对于所有流101、102、103、104、105或106相同。
[0104]参考图1至6,在本发明装置9的第一实施方案中(不考虑前面描述的其四个变型中考虑的其变型),布置第二化学元素的注射器以在各个反应流的相互作用区14之前将第二元素与在各个反应流1、100、101、102、103、104、105、106中的第一化学元素一起引导至室8(相对于流方向11)。
[0105]第二化学元素的注射器包括试剂注射器5。更精确地,将第二化学元素的注射器和试剂注射器5合并。
[0106]参考图1至6,除了布置第二化学元素的注射器以在围绕各个反应流1、100、101、102、103、104、105、106的气流2中将第二化学元素引导至室8的事实之外,本发明装置9的第二实施方案与前面描述的装置9的第一实施方案完全相同(不考虑前面描述的其四个变型中考虑的其变型)。
[0107]更精确地,布置第二化学元素的注射器以在各个反应流的相互作用区14之前(相对于流方向11)在限制气流2中将第二化学元素引导至室8。
[0108]第二化学元素的注射器包含限制气体注射器21。更精确地,将第二化学元素的注射器和限制气体注射器21合并。
[0109]优选在第二或第四变型(包括图3和6的一个或多个流排列101、102、103和104、
105、106)中实施该第二实施方案,因为这可能使包含第二化学元素的限制气体2和包含第一化学元素的各个反应流之间的相互作用面积最大化。
[0110]参考图2至8,除了布置第二化学元素的注射器以在围绕各个反应流1、100、101、
102、103、104、105、106的气流7中将第二化学元素引导至室8的事实之外,本发明装置9的第三实施方案与前面描述的装置9的第一实施方案完全相同(不考虑前面描述的其四个变型中考虑的其变型)。
[0111]第二化学元素的注射器包含一个注射器22 (优选为环形):
[0112]-每个反应流1、100、101、102、103、104、105、106,或
[0113]-全面围绕所有反应流的常见注射器。
[0114]对于考虑的各个反应流1、100、101、102、103、104、105或106,布置第二化学元素的注射器以在围绕反应流1、100、101、102、103、104、105或106的外围气流7中将第二化学元素引导至室8并且从沿围绕所述反应流的闭合曲线(通常环形的注射器22)分布的若干点17喷出并且排列,以便在所述反应流的方向上引导外围气流7。
[0115]对于考虑的各个反应流1、100、101、102、103、104、105或106,布置第二化学元素的注射器以在所述反应流的相互作用区14之后(相对于流方向11)在外围气流7中将第二化学元素引导至室8。这特别有利,因为这可能具有良好控制(通过调整束3的功率)并且颗粒10的核15生产良好均匀性。颗粒的核15上的层16的产生并不直接从束3中获得能量,因此并不损害对核15的产生施加的控制。事实上,在相互作用区14之后,颗粒的核15上的层16的生产使用火焰26的能量。
[0116]装置9的该第三实施方案包括用于沿流方向11移动各个注射器22以最佳化针对颗粒10生产的层16的装置(未示出,包括例如微位移板)。
[0117]当然,可将刚刚描述的本发明的装置的不同变型和实施方案彼此结合,因此第二化学元素的注射器可包含:
[0118]-反应流注射器5,和/或(优选和)
[0119]-下列中的至少一个(任选二者):
[0120]〇限制气体注射器21,和/或
[0121]〇每个反应流的外围气体7的一个注射器22或全面围绕所有反应流的外围气体7的常见注射器22。
[0122]现在描述在刚刚描述的装置9的任何一个实施方案中实施的方法。
[0123]通过激光热解生产颗粒10的本发明的该方法包括下列步骤:
[0124]-通过注射器5将来源于源4的包含第一化学元素的至少一个反应流1、100、101、
102、103、104、105、106引导至反应室8并且使其沿流方向11传送;在引导其时,各个反应流包含试剂;引导至室8的试剂的典型流速为约20升每分钟。
[0125]-在各个反应流的相互作用区14之前(相对于流方向11),将围绕各个反应流1、100、101、102、103、104、105、106的限制气流2引导至反应室8并使其沿流方向11传送;将限制气体引导至室8的典型流速为约50升每分钟。
[0126]-通过发射器19将辐射束3投射通过反应室8并与各个反应流1、100、101、102、
103、104、105、106交叉,进入每个反应流的相互作用区14,以便在各个反应流中形成包含第一化学元素的颗粒核15,和
[0127]-将与各个反应流1、101、102、103、104、105、106相互作用的第二化学元素引导至反应室8以使用包含第二化学元素的层16 (特定于各个颗粒10并且独立于其他颗粒10的层16)覆盖颗粒核15。
[0128]如上所示,反应流的试剂缺少氧化第一化学元素的试剂。因此,通过本发明方法获得的颗粒核15包含非氧化形式的第一化学元素。
[0129]每单位时间(通常每分钟)引导的第二元素的原子数量与引导的第一元素的原子数量的比例为每单位时间引导的一个原子的第二元素(以反应流1、100、101、102、103、
104、105、106、限制流2和任选地,如果它们存在,外围流7的总和)与每单位时间引导的至少两个(优选至少3,最佳地至少5)原子的第一元素的比例。
[0130]每单位时间(通常每分钟)引导的第二元素的原子数量与引导的第一元素的原子数量的比例为每单位时间引导的一个原子的第二元素(以反应流1、100、101、102、103、
104、105、106、限制流2和任选地,如果它们存在,外围流7的总和)与每单位时间的两个(优选三个,最佳五个)至五十个原子的第一元素的比例。
[0131]辐射束3沿垂直于流方向11的辐射方向12传送。
[0132]各个反应流在垂直于流方向11的平面中具有沿与流方向11和辐射方向12垂直的延长方向13纵向延伸的横截面。
[0133]因此,生产的颗粒10落入收集器
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