Improved plasma jet system

Details Improved plasma jet system Improved plasma jet system

C - Chemistry, Metallurgy

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C

C23C 16/46 (2006.01) C23C 16/26 (2006.01) C23C 16/513 (2006.01) H05H 1/42 (2006.01) C23C 16/44 (2006.01)

Patent

CA 2263333

A plasma jet CVD system (100) includes gas injectors (122a-122h) and a stand-off ring (126). The gas injectors have outlet holes (236a-h) preferably flared to approach the expansion angle of the injected jet, thereby keeping the holes substantially free from entrained atomic hydrogen. The injectors are arranged counter-rotational to the swirl of the primary jet, providing a more uniform mixture of hydrocarbons and atomic hydrogen. The stand-off ring provides vents (152a-152d) for cooler gases to enter the nozzle (128), thereby decreasing the overall temperature of the injectors and decreasing the temperature gradient experienced by the injectors, thereby preventing injector cracking. In addition the vents reduce shear, thereby increasing jet velocity and increasing the deposition rate for the coating. In addition, a new method of injector design permits optimal mixing characteristics to be obtained across various recipes whereby the ratio of the mass flux of the primary flow of the jet to the mass flux of the injected flow from the downstream injectors is kept constant.

Système (100) de dépôt de vapeur chimique au jet de plasma comprenant des injecteurs de gaz (122a-122h) et un anneau de séparation (126). Ces injecteurs de gaz possèdent des orifices de sortie (236a-h), de préférence, évasés, de manière à s'approcher de l'angle de dilatation du jet injecté, ce qui conserve ces orifices sensiblement exempts d'hydrogène atomique entraîné. Ces injecteurs sont conçus pour tourner dans le sens contraire du tourbillon du jet primaire, ce qui permet d'obtenir un mélange plus uniforme d'hydrocarbures et d'hydrogène atomique. L'anneau de séparation possède des évents (152a-152d) permettant à des gaz plus froids de pénétrer dans l'ajutage (128), ce qui diminue la température globale des injecteurs, ainsi que le gradient de température auquel ils sont soumis, et empêche leur fissuration. De plus, ces évents limitent le cisaillement, ce qui augmente la vitesse du jet et la vitesse de dépôt du revêtement. De plus, un nouveau procédé de conception de l'injecteur permet d'obtenir des caractéristiques de mélange optimisées avec différentes formulations, ce qui permet de conserver la constance du rapport entre le flux de masse de l'écoulement primaire du jet et le flux de masse de l'écoulement injecté depuis les injecteurs situés en aval.

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