改进的金属蒸气给料器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对加热的金属给料器的改进，具体涉及碱金属蒸气给料器并且更具体 涉及丝状型的碱金属蒸气给料器。
[0002] 在下面、用于本发明的目的中，术语给料器、发生器以及源应被认为是等同的并且 表示适合于释放金属蒸气的物体、系统和装置。
[0003] 根据本发明的金属蒸气给料器能够改进对其中的金属蒸气的速率和再现性的控 制。
【背景技术】
[0004] 在金属蒸气的使用中，碱金属发挥着日益重要的作用，原因是碱金属被用于在释 放量上需要精确剂量和控制的各种高端制造工艺中，特别是锂和铯被用在用于制造光敏表 面（例如图像增强器或光倍增管的光敏表面）的电子领域中。合金或盐形式的锂的另一重 要用途是制造电池元件。除此以外，锂被越来越多地用于制造〇LED( "有机发光显示器"）。
[0005] 本领域中的大多数开发活动致力于分析用于金属蒸镀的合适的化合物或者使用 适合的添加剂来改进其释放特性，通常为产率或释放温度方面。例如，美国专利3, 945, 949 公开了与金或银合金的碱金属的用途。相反，欧洲专利0360316公开了使用"核-壳"方案 用于碱金属释放。本发明申请人在美国专利3, 579, 459公开了使用铬酸铯作为释放化合 物，同时本发明申请人在美国专利6, 753, 648中描述了更加环境友好的铯释放化合物和合 适的给料器结构。本发明申请人在美国专利7, 625, 505中描述了锂释放化合物和适合的给 料器结构。
[0006] 本发明申请人所获得的并且其教导通过参引并入本文中，美国专利4, 195, 891公 开了一种标准的碱给料器结构，该结构包含混合有硼或硅的碱金属化合物。
[0007] 以上参考文献无一具体解决在整个给料器的长度上具有均匀的温度分布的问题。
[0008] 本发明申请人在美国专利7, 842, 194中描述了发放大量碱金属和确保给料器中 的均匀温度的问题，该专利教导使用适合的热屏蔽件。
[0009] 对在不采取使用使给料器结构更加复杂、增加其尺寸和成本的另外的构件（如热 屏蔽件）的情况下来改进金属蒸气丝状给料器中的温度分布仍然存在需求，其为本发明的 一个目的。另外考虑到不同于上述美国专利7, 842, 194中描述的高负载型给料器，丝状给 料器通常一旦耗尽就不可再用，所以该问题甚至更加严重。
【发明内容】
[0010] 该问题是通过本发明解决的，在本发明的第一方面包括金属蒸气给料器，该金属 蒸气给料器包括含金属发放材料的丝状元件，所述丝状元件具有沿其长度的至少80%的隙 缝，该金属蒸气给料器还包括布置在丝状元件的端部的两个端子，其中丝状元件的电阻为 Rw并且表面积为Sw，并且其中两个端子的总电阻为Rt并且总表面积为St，所述金属蒸气给 料器的特征在于电阻Rw、Rt和表面积Sw、St具有以下关系：
[0011] (Rt/St) / (Rw/Sw) <0. 7
[0012] 并且其中端子的总表面积St等于或高于72mm2。
[0013] 优选地，端子的总表面积St不高于10cm2,并且甚至更优选地等于或小于5cm2。
[0014] 为了清楚起见，端子的用词"总表面积"St表示端子的包括端子面的上表面积和 下表面积两者的整个辐射表面积，还考虑了通过其端子被固定至丝状元件的连接部的表面 积。
【附图说明】
[0015] 将在下面的附图的帮助下进一步描述本发明，其中：
[0016] 图1是根据现有技术的半组装金属给料器的顶视图，
[0017] 图2A至图2E示出根据本发明修改的金属给料器端子的顶视图，
[0018] 图3示出根据本发明的金属给料器的顶视图，该图指示了 5个温度采样点。
[0019] 在附图中，仅呈现了对于说明本发明绝对必要的元件。此外，在一些情况下改变了 尺寸和尺寸比例，以改进附图的可读性。
【具体实施方式】
[0020] 根据本发明的丝状元件是存在发放孔的元件，该发放孔通常为沿着其长度的大部 分（等于或大于80% )延伸的狭缝的形状。该丝状元件被限定为具有至少10的长宽比。 通常这样的比例不大于1000。该比例变化是因为根据本发明的金属给料器会在不同的工艺 中使用。在需要薄的层或低浓度掺杂的情况下，需要生成少量的金属蒸气，然而在需要金属 蒸气沉积的较厚的层的情况下，需要较大（即更长）的丝状给料器。
[0021] 狭缝的宽度通常在0· 03mm至0· 4mm之间。
[0022] 端子布置在丝状元件的端部的目的是使得能够安装并且固定金属蒸气给料器，以 及通过因电流流过产生的焦耳效应来加热。因此，金属给料器端子还具有电路中的电流端 子的功能。
[0023] 本发明人已经发现通过丝状元件的表面积和电阻率与端子的表面积和电阻率之 间的适当的关系，可以改进沿着给料器的温度分布，以实现对金属蒸气的更加均匀和受控 的发放，以及对存在于给料器的丝状元件内部的材料的更佳利用。均匀的温度分布改进了 发放的金属材料的总产率。
[0024] 具体地，端子的总电阻与总表面积之间的比例Rt/St和丝状元件的电阻与表面积 之间的比例Rw/Sw应满足以下关系：
[0025] (Rt/St) / (Rw/Sw) <0. 7
[0026] 并且更优选地：
[0027] (Rt/St) / (Rw/Sw) <0. 65
[0028] 标准的金属给料器（具体参照现有技术中已知的碱金属蒸气给料器）的（Rt/St)/ (Rw/Sw)的比例为0.8。
[0029] 重要的是要强调以上关系指的是根据测量得到的值，原因是元件的电阻可能根据 其制造所用材料、其横截面面积以及长度而变化。因此，基于上述关系并且以给定的本体结 构、电阻以及表面积开始，本领域的普通技术人员将立即了解如何对将连接至丝状元件的 端子确定尺寸、进行选择和验证，以制造根据本发明的给料器。
[0030] 在这点上，还重要的是要强调为了获得根据本发明的给料器，需要对标准给料器 做出一些修改。为了这个目的，优选的方案设想改变关系中的Rt/St部分，原因是作为用于 待蒸镀的金属材料的给料器情况下，较容易对端子进行处理，而不是修改丝状元件的构成 特征。
[0031] 即使在原则上通过改变制造丝状给料器的材料的电阻值Rw，例如通过使用具有较 低电阻的材料或者通过采用具有较薄的壁的丝状元件，可以制造根据本发明的给料器，但 是这不是优选的，原因是需要仔细地平衡任何变化，例如丝状元件的壁厚度减少过多会使 得其结构更加脆弱并且难以处理。
[0032] 关于比例Rt/St的变化，S卩，在对端子特征进行处理的情况下，可以通过以下方式 中的一个或更多个来实现这点：
[0033] R1选择具有较高电阻率的材料。
[0034] R2在端子上涂覆以增加其电阻率。
[0035] R3增加端子的厚度。
[0036] S1通过对其宽度和/或长度进行处理来减少端子的表面积。
[0037] S2通过切去标准端子的一个或更多个部分，S卩，通过使用其形状不是矩形的端 子，来减少端子的表面积。在这种情况下，不对端子的将其连接至丝状元件的部分进行切 割。
[0038] 方案S2是优选的，原因是其使得能够较容易地将根据本发明的金属给料器集成 到已存在的设备和装置中，而无需对其进行任何修改。
[0039] 端子的典型的标准宽度（图1中的w)为2. 7mm，并且通过生产过程与丝状给料器 的横截面尺寸密切相关；端子的典型的标准长度（图1中的1)为9. 5_，其适合于最常见 的电连接技术。为了减少端面积，优选的是切去占面积的5%至90%的部分。
[0040] 图1示出根据现有技术的半组装金属蒸气给料器10的顶视图，其中端子100安装 在丝状元件11的左端部上。端子100包括：主要部分101，其具有宽度w和长度1 ;连接部 102,其目的是使得能够将端子插入和固定在丝状元件11上。如图1所示，端子100借助于 焊接点12固定在丝状元件11上。连接部可以被定义为端子的其宽度从尺寸w向稍大于丝 状元件的宽度的尺寸变化的部分。
[0041] 在图2A至图2E中示出了根据本发明制造的经改进的端子。在这些附图中的每一 个中，端子110 ;120 ;130 ;140 ;150中的主要部分111 ;121 ;131 ;141 ;151中的一个或更多 个部分已经被切去。因此，切割之后端子的主要部分的表面积相对于标准端子的表面积减 少。在图2A至图2E中，通过黑颜色的实影的方式示出了被切去的部分112;122，122'；132， 132'；142,142'；152,152'。端子 110 ;120 ;130 ;140 ;150 的连接部通过附图标记 113 ;123; 133 ;143 ;153 表示。
[0042] 如出于本发明的目的已经说明的，重要的是被切去的部分的表面积占端子的主要 部分的表面积的5%至90%，以实现参数St的期望条件。如之前指出的，总表面积St与两 个端子的整个辐射表面积对应，即，切