EP3181235A1 - Method for monitoring the divergence of a particle beam under vacuum with an aerodynamic lens and associated aerodynamic lens - Google Patents
Method for monitoring the divergence of a particle beam under vacuum with an aerodynamic lens and associated aerodynamic lens Download PDFInfo
- Publication number
- EP3181235A1 EP3181235A1 EP16204880.5A EP16204880A EP3181235A1 EP 3181235 A1 EP3181235 A1 EP 3181235A1 EP 16204880 A EP16204880 A EP 16204880A EP 3181235 A1 EP3181235 A1 EP 3181235A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- diaphragm
- aerodynamic lens
- diameter
- inlet
- chambers
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
- B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
- B05B1/3026—Gate valves; Sliding valves; Cocks
-
- 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
- H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
- C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
Definitions
- the invention relates to the field of aerodynamic lenses.
- An aerodynamic lens is used to generate a jet of particles, in particular nanoparticles, under vacuum.
- this particle stream can be used to achieve the deposition of these particles, under vacuum, on a target surface.
- the aerodynamic lens is for example coupled to a physical deposition device under vacuum, comprising the target surface.
- a collimated particle jet is a particularly narrow jet, so little divergent and dense and which, moreover, is able to maintain these properties over a long distance under vacuum. These properties are advantageous for depositing these particles, under vacuum, on a target surface.
- the figure 1 represents a known aerodynamic lens ( Liu et al., "Generating particles Beams of Controlled Dimensions and Divergence: II. Experimental Evaluation of Particle Motion in Aerodynamic Lenses and Nozzle Expansions ", Aerosol. Sci. Technolg., 1995, vol. 22, pp. 314-324 ), particularly well suited to obtain a jet of particles, in particular nanoparticles, collimated at the output of this lens.
- It comprises several chambers and several diaphragms, in this case five chambers CH1, CH2, CH3, CH4 and CH5 and six diaphragms DPH1 (entry E of the aerodynamic lens defined by the flow direction F of the particle jet, in use) , DPH2, DPH3, DPH4, DPH5 and DPH6 (S output of the aerodynamic lens).
- Diaphragms DPH1, DPH2, DPH3, DPH4, DPH5 all have a passage orifice for the particle jet which has a regular cylinder shape, so a constant circular section.
- the diaphragm DPH6 has a frustoconical orifice, so a circular section whose diameter evolves according to its thickness, its diameter being greater at its inlet than at its outlet (convergent shape in the direction flow F of the particle jet), which output merges with that of the aerodynamic lens.
- the diameter of the diaphragm DPH6 at the output S of the aerodynamic lens is smaller than that of the other diaphragms, and in particular that of the diaphragm DPH5, and is 3 mm.
- the diaphragms DPH1, DPH5 and DPH6 have a thickness of 10mm (they can also be likened to tubes).
- the diaphragms DPH2, DPH3 and DPH4 have a thickness not exceeding one millimeter.
- Chambers CH1 to CH4 all have the same length L1, of 50mm, and the last chamber CH5 has a length L2, greater than the length L1, of 65mm.
- particles in a carrier gas are first provided with means, for example by an aerosol generator, known to those skilled in the art.
- a pressure differential is maintained between the input E and the output S of the aerodynamic lens LA, the output S being under vacuum (0.1mbar, for example).
- the inlet pressure E of the aerodynamic lens is a few mbar.
- This pressure differential then makes it possible to generate the jet J of particles under vacuum from the particles in the carrier gas at the inlet of the aerodynamic lens. More specifically, under the effect of this pressure differential, the particles in the carrier gas are caused to form a stream of particles passing successively in the different chambers CH1 to CH5, through the different diaphragms DPH1 to DPH6. At each passage through a diaphragm, the jet of particles is a little more collimated.
- the aerodynamic lens must have a significant transmission.
- the transmission of an aerodynamic lens represents the ratio between the number of particles leaving the lens and the number of particles entering this lens. It is sometimes expressed as a percentage.
- the diaphragms have diameters smaller and smaller since the entry of the aerodynamic lens to the exit of this lens. However, this is not necessarily the case.
- the transmission just like collimation, depends on the type of particles and more particularly on their diameter and their density (or density, which amounts to the same).
- the particles may have difficulty following changes in the direction of the flow of the carrier gas.
- This ability of the jet particles to follow the flow of the carrier gas is more generally defined by the number of Stokes (unsized number, theory of similarity).
- This characteristic length L c is to be adapted according to the case concerned.
- the particles can not follow the changes of direction of the carrier gas at the passage of a diaphragm (inertia) and come impact the wall of a diaphragm, which results in a loss of transmission.
- the aerodynamic lens represented on the figure 1 particularly powerful, allows to collimate particles by forming a jet whose diameter is less than 1 mm and a transmission close to unity (100%), for a particle size between 70nm and 500nm.
- an aerodynamic lens generally makes it possible to obtain good collimation of the particles with an acceptable transmission, for particles whose size is between 50 nm and 1 micron.
- an aerodynamic lens is dimensioned to collimate as much as possible the particle jet at the output of the lens, so as to limit as much as possible the divergence of the particle jet at this output, with the highest transmission possible. This then implies, given the constraints mentioned above, to define a range for the particle size that achieves this goal.
- the design of the aerodynamic lens is thus defined and fixed on this basis and this design makes it possible to implement a method of generating a collimated particle jet as much as possible, that is to say as little divergent as possible.
- An object of the invention is to provide a method for generating a particle jet, under vacuum, based on the use of an aerodynamic lens, according to a different approach of the prior art.
- the fact of being able to control the divergence of the particle jet at the exit of the aerodynamic lens is particularly advantageous for the application to the vacuum deposition of the particles on a large target surface (for example greater than 1 cm 2 ). Indeed, this control finally makes it possible to adjust the extent of the deposition surface of the particles on the target surface, while allowing homogeneous deposition on this target surface.
- the invention therefore finally proposes the use of an aerodynamic lens as described above or of an assembly as described above for depositing, under vacuum, particles on a target surface.
- the target surface may have a surface greater than or equal to cm 2 .
- the figure 2 represents an aerodynamic lens 100 that can be used to implement this method.
- This aerodynamic lens 100 comprises a plurality of chambers 10, 11, 12, 13, 14, a diaphragm, called the inlet diaphragm 20, intended to form an aerodynamic lens inlet for a particle jet, said inlet diaphragm having a given diameter d1 and another diaphragm, said output diaphragm 25, intended to form an output of the aerodynamic lens for this particle jet.
- the inlet diaphragm is non-removable and has a non-adjustable diameter.
- the aerodynamic lens also comprises other diaphragms 21, 22, 23, 24 separating two successive chambers.
- Each diaphragm 21, 22, 23, 24 (other than the outlet diaphragm 25) is a non-removable diaphragm having a given, non-adjustable diameter.
- the aerodynamic lens 100 of the figure 2 is a lens consistent with that of the figure 1 , except the exit diaphragm 25.
- the outlet diaphragm 25 has a diameter ds adjustable, which is not the case in the prior art.
- the diameter of the outlet diaphragm 25 can be adjusted so that its diameter is smaller or smaller than the diameter of the diaphragms 20 to 24.
- the figure 3 represents a concrete embodiment that can be envisaged to obtain an outlet diaphragm 25 whose diameter is adjustable.
- the outlet diaphragm 25 is then mounted inside the aerodynamic lens 100 and the MOL wheel is located outside of this lens to be accessible by an operator.
- the object (MOL +25) of the figure 3 therefore belongs to the aerodynamic lens 100.
- the figure 4 is a representative diagram of a possible montage for this purpose.
- This means 40 comprises a reservoir 41 which contains a mixture of carrier gas and particles in gaseous suspension.
- the pressure and the temperature of the gas as well as the concentration of nanoparticles in this gas are adjustable.
- the reservoir 41 may be a synthesis reactor operating for example by laser pyrolysis, laser ablation, evaporation under vacuum, combustion or be a plasma particle generator. It can also be an aerosol generator formed from a suspension of particles in a liquid prepared in advance or from a dry nanometer powder. It is possible to adapt the pressure in the reservoir 41 to that of the entrance of the lens aerodynamic using a diaphragm or OC critical orifice. It is for example possible to have a reservoir 41 at atmospheric pressure and a pressure of a few millibars at the entrance of the aerodynamic lens by placing a diaphragm of a few hundred micrometers in diameter between the reservoir and the aerodynamic lens.
- This means 40 also comprises an expansion chamber 42, under vacuum (0.1mbar for example), in which the carrier gas containing the particles is introduced from the tank 41.
- the pressure in the expansion chamber 42 is less than the pressure of the reservoir 41.
- the evacuation of the expansion chamber is ensured by a pumping means 43.
- the passage of the tank 41 to the expansion chamber 42 is effected by means of the aerodynamic lens 100, shown in FIG. figure 2 .
- the figure 5 which includes Figures 5 (a) to 5 (c) Represents three possible cases adjusting the diameter s of the exit aperture 25.
- the divergence half-angle ⁇ is defined by the angle formed between the propagation axis AP of the aerodynamic lens and the direction DIR given by the shape of the jet.
- the diameter of the outlet diaphragm 25 is strictly greater than that of all the diameters of the diaphragms 20 to 24.
- the number of Stokes is then forced to a value substantially less than unity, which has the consequence of not concentrating the jet of particles on the optical axis of the jet.
- the jet of particles is then divergent, but with a half-angle ⁇ of divergence which is "positive" (the trajectories do not intersect on the propagation axis AP of the aerodynamic lens). This situation is not classic.
- Particles in a carrier gas are generated with a conventional device located upstream of the aerodynamic lens.
- the carrier gas is argon.
- the pressure is 4mbar at the entrance of the aerodynamic lens and under vacuum (0.1mbar, for example) at the exit of the aerodynamic lens.
- the exit of the aerodynamic lens can lead directly into the vacuum chamber comprising the target surface (this is for example what is represented on the figure 4 ).
- the distance between the exit of the aerodynamic lens and the target surface is set at 200mm.
- the exit of the aerodynamic lens could lead to an intermediate chamber, under vacuum, this intermediate chamber opening itself, for example by means of a debarker, in a vacuum deposition chamber having the target surface.
- This possibility is for example proposed in the document FR 2 971 518 .
- the deposition of the gold particles on the target surface is homogeneous. This is particularly advantageous for homogeneous deposition over large areas, for example to achieve a surface coating.
- Another test was carried out under the same conditions with silicon particles. These particles had an average diameter of 10 nm, but were in the form of aggregates whose size was between 50 nm and 150 nm.
- the software used is Flow EFD V5 from Mentor Graphics.
- This software is indeed capable of treating two-phase flows (here, a particle / carrier gas aerosol) and compressible. It should be noted, however, that this software does not allow to take into account the random behavior due to the Brownian movement and which induces, in practice, a significant effect on particles smaller than 30nm. The Brownian movement has the effect of making a jet of particles more divergent. Also, in the simulation results presented below, it should be kept in mind that in reality, the jet of particles is then a little more divergent than the jet of particles simulated, and all the more so as the particle size is small.
- the goal is then to determine the influence of particle type and size.
- gold particles Au; density 19.3 g / cm 3
- silicon particles Si, density of 2.33 g / cm 3
- particles of polystyrene density 1.06 g / cm 3
- FIG 9 which includes Figures 9 (a) to 9 (c) . More specifically, the Figure 9 (a) is interested in gold (Au), in sizes between 10nm and 2 microns. The Figure 9 (b) is interested in silicon (Si), according to sizes between 50nm and 2 microns. The Figure 9 (c) is interested in polystyrene, in sizes between 50nm and 2 microns.
- the particles have been simulated over a very wide range of size, enlarged with respect to the size ranges targeted by a prior art aerodynamic lens (by example, figure 1 ) and that these simulations show that the adjustment of the output diaphragm actually makes it possible to control the divergence of the particle jet at the exit of the aerodynamic lens.
- Figures 9 (a) to 9 (c) show that the best way to control the divergence of the particle jet at the exit of the aerodynamic lens is to reduce the value of the exit diaphragm diameter of this lens from the value to obtain an optimally collimated jet, so to favor a half-angle of negative divergence (configuration of the Figure 5 (b) ).
- an output diaphragm diameter value greater than the value to obtain an optimally collimated jet may be required to obtain a well controlled divergent jet.
- the half-angle of divergence is positive (configuration of the Figure 5 (c) ).
- the figure 10 provides the evolution of the transmission rate as a function of the diameter of the exit diaphragm of the aerodynamic lens. More specifically, the Figure 10 (a) is interested in gold (Au), according to sizes between 10nm and 2 microns. The Figure 10 (b) is interested in silicon (Si), in sizes between 50nm and 2 microns. The Figure 10 (c) is interested in polystyrene, in sizes between 50nm and 2 microns.
- the inlet pressure of the aerodynamic lens was set at 4mbar.
- an inlet pressure of between 2mbar and 5mbar preferably between 3mbar and 5mbar and more advantageously of 4mbar.
- the method according to the invention can be implemented with any type of aerodynamic lens existing, however providing an output diaphragm whose diameter is adjustable.
- the possibilities of obtaining a collimated jet are reduced to a certain type (density) of particles and to a certain size of particles.
- the figure 11 presents such a possibility, where two chambers CH1, CH2 and three diaphragms 20 (inlet diaphragm), 25 (outlet diaphragm) and 24 (diaphragm separating the two chambers CH1, CH2) are observed.
- the outlet diaphragm 25 has an adjustable diameter
- the diaphragm 24 is non-removable and has a given diameter, not adjustable.
- the inlet diaphragm 20 has a given diameter and can in particular, as shown in FIG. figure 11 , be otherwise non-removable and have a non-adjustable diameter.
- the outlet diaphragm 25 is the only diaphragm of the aerodynamic lens which has an adjustable diameter.
- a thin diaphragm 24 e for example between 0.2mm and 5mm, between 0.2mm and 3mm, between 0.2mm and 2mm or between 0.2mm and 1mm. , 5mm.
- the Applicant has thus demonstrated that the thickness e of the inlet diaphragm of the chamber having said outlet diaphragm of the aerodynamic lens 100 could have a positive impact on the control of the divergence of the particle jet.
- the invention of being able to adjust the diameter of the exit diaphragm of the aerodynamic lens therefore applies also in this case.
- the output diaphragm is not in the form of an iris, controlled manually or not, whose diameter d s is adjustable.
- the diameter of the output diaphragm is fixed.
- this output diaphragm is removably mounted within the aerodynamic lens, it can be changed as desired from another set of diaphragms 25 ', 25 ", ..., 25 n having different diameters from each other.
- the figure 13 is a representative diagram of such an assembly 200, comprising an aerodynamic lens 100 'in which is housed, at the output of the aerodynamic lens and removably, an outlet diaphragm 25 and a set of diaphragms 25', 25 ",. .., 25 n (complementary diaphragms) of diameters d S ' , d S " , ... , d S not different from each other and all different from the outlet diameter d s of the diaphragm 25 mounted on the aerodynamic lens 100 '.
- a diaphragm on the end of the aerodynamic lens 100 'by MM mounting means such as screws, bolts, glue on the peripheral wall of the aerodynamic lens.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Eyeglasses (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé pour contrôler la divergence d'un jet de particules sous vide avec une lentille aérodynamique, ladite lentille aérodynamique (100) comprenant : - au moins une chambre (10 à 14); - un diaphragme, dit diaphragme d'entrée (20), destiné à former une entrée de la lentille aérodynamique pour un jet de particules, ledit diaphragme d'entrée présentant un diamètre (d 1 ) donné ; et - un autre diaphragme, dit diaphragme de sortie (25), destiné à former une sortie de la lentille aérodynamique pour ce jet de particules ; ledit procédé comportant : - une étape de généraüon du jet de particules depuis l'entrée vers la sortie, sous vide, de la lentille aérodynamique (100) ; et - une étape de réglage du diamètre du diaphragme de sortie pour contrôler la divergence du jet de particules.The invention relates to a method for controlling the divergence of a vacuum particle jet with an aerodynamic lens, said aerodynamic lens (100) comprising: at least one chamber (10 to 14); a diaphragm, referred to as an inlet diaphragm (20), for forming an aerodynamic lens inlet for a particle jet, said inlet diaphragm having a given diameter (d 1); and another diaphragm, called the output diaphragm (25), intended to form an aerodynamic lens output for this particle jet; said method comprising: a step of generating the jet of particles from the inlet to the outlet, under vacuum, of the aerodynamic lens (100); and a step of adjusting the diameter of the outlet diaphragm to control the divergence of the particle jet.
Description
L'invention concerne le domaine des lentilles aérodynamiques.The invention relates to the field of aerodynamic lenses.
Une lentille aérodynamique est utilisée pour générer un jet de particules, notamment des nanoparticules, sous vide.An aerodynamic lens is used to generate a jet of particles, in particular nanoparticles, under vacuum.
La génération de ce jet de particules peut être mise à profit pour réaliser le dépôt de ces particules, sous vide, sur une surface cible. Dans ce cas, la lentille aérodynamique est par exemple couplée à un dispositif de dépôt physique sous vide, comportant la surface cible. On pourra par exemple se référer aux documents
L'intérêt principal d'une lentille aérodynamique est d'obtenir, en sortie de celle-ci, un jet de particules, sous vide, collimaté. Un jet de particules collimaté est un jet particulièrement étroit, donc peu divergent et dense et qui, par ailleurs, est capable de conserver ces propriétés sur une longue distance sous vide. Ces propriétés sont avantageuses pour effectuer un dépôt de ces particules, sous vide, sur une surface cible.The main advantage of an aerodynamic lens is to obtain, at the output thereof, a particle jet, under vacuum, collimated. A collimated particle jet is a particularly narrow jet, so little divergent and dense and which, moreover, is able to maintain these properties over a long distance under vacuum. These properties are advantageous for depositing these particles, under vacuum, on a target surface.
La
Cette lentille aérodynamique LA présente une forme cylindrique, dont le diamètre externe est d'environ 10mm (diamètre interne Di = 10mm, auquel il convient d'ajouter les épaisseurs de paroi de la lentille aérodynamique pour être exact) et la longueur totale LT d'environ 300mm.This aerodynamic lens LA has a cylindrical shape, whose external diameter is about 10 mm (internal diameter Di = 10 mm, to which the wall thicknesses of the aerodynamic lens must be added to be exact) and the total length L T d about 300mm.
Elle comprend plusieurs chambres et plusieurs diaphragmes, en l'occurrence cinq chambres CH1, CH2, CH3, CH4 et CH5 et six diaphragmes DPH1 (entrée E de la lentille aérodynamique définie par la direction F d'écoulement du jet de particules, en utilisation), DPH2, DPH3, DPH4, DPH5 et DPH6 (sortie S de la lentille aérodynamique).It comprises several chambers and several diaphragms, in this case five chambers CH1, CH2, CH3, CH4 and CH5 and six diaphragms DPH1 (entry E of the aerodynamic lens defined by the flow direction F of the particle jet, in use) , DPH2, DPH3, DPH4, DPH5 and DPH6 (S output of the aerodynamic lens).
Les diaphragmes DPH1, DPH2, DPH3, DPH4, DPH5 présentent tous un orifice de passage pour le jet de particules qui présente une forme de cylindre régulier, donc une section circulaire constante. Cependant, le diamètre de chaque diaphragme (= diamètre de chaque orifice) diminue depuis l'entrée E vers la sortie S de la lentille aérodynamique. Plus précisément, le diamètre du diaphragme DPH1 vaut 5mm, celui du diaphragme DPH2 vaut 4,75mm, celui du diaphragme DPH3 vaut 4,5mm, celui du diaphragme DPH4 vaut 4,25mm et celui du diaphragme DPH5 vaut 4mm.Diaphragms DPH1, DPH2, DPH3, DPH4, DPH5 all have a passage orifice for the particle jet which has a regular cylinder shape, so a constant circular section. However, the diameter of each diaphragm (= diameter of each orifice) decreases from the inlet E to the outlet S of the aerodynamic lens. More precisely, the diameter of the diaphragm DPH1 is 5mm, that of the diaphragm DPH2 is 4.75mm, that of the diaphragm DPH3 is 4.5mm, that of the diaphragm DPH4 is 4.25mm and that of the diaphragm DPH5 is 4mm.
Quant au diaphragme DPH6, il présente un orifice de forme tronconique, donc une section circulaire dont le diamètre évolue selon son épaisseur, son diamètre étant plus important au niveau de son entrée qu'au niveau de sa sortie (forme convergente selon la direction d'écoulement F du jet de particules), sortie qui se confond avec celle de la lentille aérodynamique. Le diamètre du diaphragme DPH6, au niveau de la sortie S de la lentille aérodynamique est inférieur à celui des autres diaphragmes, et en particulier de celui de du diaphragme DPH5, et vaut 3mm.As for the diaphragm DPH6, it has a frustoconical orifice, so a circular section whose diameter evolves according to its thickness, its diameter being greater at its inlet than at its outlet (convergent shape in the direction flow F of the particle jet), which output merges with that of the aerodynamic lens. The diameter of the diaphragm DPH6 at the output S of the aerodynamic lens is smaller than that of the other diaphragms, and in particular that of the diaphragm DPH5, and is 3 mm.
Les diaphragmes DPH1, DPH5 et DPH6 présentent une épaisseur de 10mm (ils peuvent également être assimilés à des tubes). Les diaphragmes DPH2, DPH3 et DPH4 présentent une épaisseur ne dépassant pas le millimètre.The diaphragms DPH1, DPH5 and DPH6 have a thickness of 10mm (they can also be likened to tubes). The diaphragms DPH2, DPH3 and DPH4 have a thickness not exceeding one millimeter.
Toutes les chambres sont cylindriques et présentent un diamètre Di identique, de 10mm chacune. Les chambres CH1 à CH4 présentent toutes une même longueur L1, de 50mm, et la dernière chambre CH5 présente une longueur L2, supérieure à la longueur L1, de 65mm.All rooms are cylindrical and have a diameter Di identical, 10mm each. Chambers CH1 to CH4 all have the same length L1, of 50mm, and the last chamber CH5 has a length L2, greater than the length L1, of 65mm.
En utilisation, des particules dans un gaz porteur sont tout d'abord fournies avec un moyen, par exemple par un générateur d'aérosol, connu de l'homme du métier.In use, particles in a carrier gas are first provided with means, for example by an aerosol generator, known to those skilled in the art.
Un différentiel de pression est maintenu entre l'entrée E et la sortie S de la lentille aérodynamique LA, la sortie S étant sous vide (0,1mbar, par exemple). Typiquement, la pression en entrée E de la lentille aérodynamique est de quelques mbars. Ce différentiel de pression permet alors de générer le jet J de particules sous vide à partir des particules dans le gaz porteur en entrée de la lentille aérodynamique. Plus précisément, sous l'effet de ce différentiel de pression, les particules dans le gaz porteur sont amenées à former un jet de particules en passant successivement dans les différentes chambres CH1 à CH5, à travers les différents diaphragmes DPH1 à DPH6. A chaque passage à travers un diaphragme, le jet de particules est un peu plus collimaté.A pressure differential is maintained between the input E and the output S of the aerodynamic lens LA, the output S being under vacuum (0.1mbar, for example). Typically, the inlet pressure E of the aerodynamic lens is a few mbar. This pressure differential then makes it possible to generate the jet J of particles under vacuum from the particles in the carrier gas at the inlet of the aerodynamic lens. More specifically, under the effect of this pressure differential, the particles in the carrier gas are caused to form a stream of particles passing successively in the different chambers CH1 to CH5, through the different diaphragms DPH1 to DPH6. At each passage through a diaphragm, the jet of particles is a little more collimated.
Il convient de noter que la capacité d'une lentille aérodynamique à réaliser un jet de particules collimaté dépend du type de particules que l'on cherche à collimater, et plus précisément de leur taille et de leur densité.It should be noted that the ability of an aerodynamic lens to achieve a collimated particle jet depends on the type of particles that are sought to collimate, and more precisely on their size and density.
De plus, l'obtention d'un jet collimaté n'est pas la seule contrainte de conception.In addition, obtaining a collimated jet is not the only design constraint.
En effet, la lentille aérodynamique doit présenter une transmission importante. La transmission d'une lentille aérodynamique représente le rapport entre le nombre de particules sortant de la lentille sur le nombre de particules entrant dans cette lentille. Elle est parfois exprimée en pourcentage.Indeed, the aerodynamic lens must have a significant transmission. The transmission of an aerodynamic lens represents the ratio between the number of particles leaving the lens and the number of particles entering this lens. It is sometimes expressed as a percentage.
Lors du passage du jet de particules à travers un diaphragme, certaines particules viennent impacter les parois du diaphragme et ne sont donc pas transmises vers la chambre suivante.When the jet of particles passes through a diaphragm, some particles impact the walls of the diaphragm and are not transmitted to the next chamber.
Pour cette raison, il est préférable de prévoir plusieurs chambres qui permettent une collimation par étapes. Sur la
Par ailleurs, la transmission, tout comme la collimation dépend du type de particules et plus particulièrement de leur diamètre et de leur densité (ou masse volumique, ce qui revient au même).Moreover, the transmission, just like collimation, depends on the type of particles and more particularly on their diameter and their density (or density, which amounts to the same).
Ainsi, dans le cas de particules de taille trop importante et/ou trop denses, les particules peuvent avoir des difficultés à suivre les changements de direction de l'écoulement du gaz porteur. Cette capacité des particules du jet à suivre l'écoulement du gaz porteur est plus généralement définie par le nombre de Stokes (nombre adimensionné, théorie de la similitude).Thus, in the case of particles that are too large and / or too dense, the particles may have difficulty following changes in the direction of the flow of the carrier gas. This ability of the jet particles to follow the flow of the carrier gas is more generally defined by the number of Stokes (unsized number, theory of similarity).
Le nombre de Stokes est défini par la relation suivante :
- ρp est la masse volumique d'une particule,
- dp est la taille d'une particule,
- v est la vitesse du gaz porteur,
- µ est la viscosité dynamique du gaz porteur, et
- Lc est une longueur caractéristique.
- ρ p is the density of a particle,
- d p is the size of a particle,
- v is the speed of the carrier gas,
- μ is the dynamic viscosity of the carrier gas, and
- L c is a characteristic length.
Cette longueur caractéristique Lc est à adapter en fonction du cas concerné. Par exemple, si l'on considère la lentille aérodynamique représentée sur la
Ainsi, si le nombre de Stokes est trop élevé (particules de tailles trop importante et/ou trop denses, par exemple), les particules ne peuvent pas suivre les changements de direction du gaz porteur au passage d'un diaphragme (inertie) et viennent impacter la paroi d'un diaphragme, ce qui se traduit par une perte de transmission.Thus, if the number of Stokes is too high (particle size too large and / or too dense, for example), the particles can not follow the changes of direction of the carrier gas at the passage of a diaphragm (inertia) and come impact the wall of a diaphragm, which results in a loss of transmission.
Par ailleurs, dans le cas de particules peu denses et/ou de petites tailles, et même si en conséquence, le nombre de Stokes est faible et que les particules peuvent, sur le plan aérodynamique, suivre les changements de direction du gaz porteur au passage d'un diaphragme, l'existence d'un mouvement Brownien limite la transmission à travers un diaphragme.Moreover, in the case of small particles and / or small sizes, and even if, consequently, the number of Stokes is small and that the particles can, aerodynamically, follow the changes of direction of the carrier gas in the passage of a diaphragm, the existence of a Brownian motion limits the transmission through a diaphragm.
Ainsi, la lentille aérodynamique représentée sur la
Plus généralement, une lentille aérodynamique permet généralement d'obtenir une bonne collimation des particules avec une transmission acceptable, pour des particules dont la taille est comprise entre 50nm et 1 micron.More generally, an aerodynamic lens generally makes it possible to obtain good collimation of the particles with an acceptable transmission, for particles whose size is between 50 nm and 1 micron.
En effet, une lentille aérodynamique est dimensionnée pour collimater autant que possible le jet de particules en sortie de la lentille, donc pour limiter autant que possible la divergence du jet de particules au niveau de cette sortie, avec une transmission la plus élevée possible. Ceci implique alors, compte tenu des contraintes rappelées précédemment, de définir une gamme pour la taille de particules qui permet d'atteindre ce but.Indeed, an aerodynamic lens is dimensioned to collimate as much as possible the particle jet at the output of the lens, so as to limit as much as possible the divergence of the particle jet at this output, with the highest transmission possible. This then implies, given the constraints mentioned above, to define a range for the particle size that achieves this goal.
Dans ce but, il a déjà été proposé des lentilles aérodynamiques différentes que celle qui est représentée sur la
Ainsi, en fonction de la taille des particules visées, tout en conservant une collimation et une transmission de qualité, on peut prévoir un nombre de chambres, et donc de diaphragmes, différent de celui qui est représenté sur la
On peut encore adapter la géométrie des différentes chambres (diamètre, longueur de chaque chambre) et/ou celles des différents diaphragmes.We can still adapt the geometry of the different chambers (diameter, length of each chamber) and / or those of the different diaphragms.
La conception de la lentille aérodynamique est donc définie et fixée sur cette base et cette conception permet de mettre en oeuvre un procédé de génération d'un jet de particules collimaté autant que possible, c'est-à-dire aussi peu divergent que possible.The design of the aerodynamic lens is thus defined and fixed on this basis and this design makes it possible to implement a method of generating a collimated particle jet as much as possible, that is to say as little divergent as possible.
Pour l'application au dépôt sous vide des particules sur une surface cible, cela permet d'obtenir un dépôt étroit, avec un profil Lorentzien, sur une surface de petite dimension (typiquement inférieure à 1 mm2).For the application to vacuum deposition of particles on a target surface, this allows to obtain a narrow deposit, with a Lorentzian profile, on a small surface area (typically less than 1 mm 2 ).
Un objectif de l'invention est de proposer un procédé de génération d'un jet de particules, sous vide, basé sur l'utilisation d'une lentille aérodynamique, selon une approche différente de l'art antérieur.An object of the invention is to provide a method for generating a particle jet, under vacuum, based on the use of an aerodynamic lens, according to a different approach of the prior art.
En effet, le demandeur s'est rendu compte qu'il était envisageable de contrôler la divergence du jet de particules en sortie de la lentille aérodynamique.Indeed, the applicant realized that it was possible to control the divergence of the jet of particles at the exit of the aerodynamic lens.
L'invention propose donc un procédé pour contrôler la divergence d'un jet de particules sous vide avec une lentille aérodynamique, ladite lentille aérodynamique comprenant :
- n chambres, avec n ≥ 2, lesdites chambres étant séparées l'une de l'autre par un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable ;
- un diaphragme, dit diaphragme d'entrée, destiné à former une entrée de la lentille aérodynamique pour un jet de particules, ledit diaphragme d'entrée présentant un diamètre donné ; et
- un autre diaphragme, dit diaphragme de sortie, destiné à former une sortie de la lentille aérodynamique pour ce jet de particules, ledit diaphragme de sortie présentant un diamètre réglable ;
- une étape de génération du jet de particules depuis l'entrée vers la sortie, sous vide, de la lentille aéradynamique ; et
- une étape de réglage du diamètre du diaphragme de sortie pour contrôler la divergence du jet de particules.
- n chambers, with n ≥ 2, said chambers being separated from each other by a non-removable diaphragm and having a given, non-adjustable diameter;
- a diaphragm, referred to as the inlet diaphragm, for forming an aerodynamic lens inlet for a particle jet, said inlet diaphragm having a given diameter; and
- another diaphragm, said output diaphragm, for forming an aerodynamic lens output for this particle jet, said output diaphragm having an adjustable diameter;
- a step of generating the particle jet from the inlet to the outlet, under vacuum, of the aerodynamic lens; and
- a step of adjusting the diameter of the outlet diaphragm to control the divergence of the particle jet.
Ce procédé pourra également comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- on règle le diamètre du diaphragme de sortie dans une gamme de valeurs strictement inférieure au diamètre du diaphragme d'entrée ;
- la lentille aérodynamique comporte n chambres, avec n ≥ 3, et donc n diaphragmes autres que le diaphragme de sortie, deux chambres successives étant séparées l'une de l'autre par un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable ;
- le diaphragme d'entrée est non amovible et présente un diamètre non réglable ;
- on règle le diamètre du diaphragme de sortie à une valeur strictement inférieure aux diamètres desdits n diaphragmes autres que le diaphragme de sortie ;
- la pression en entrée de la lentille aérodynamique est comprise entre 2mbar et 5mbar, de préférence entre 3mbar et 5mbar.
- adjusting the diameter of the outlet diaphragm in a range of values strictly less than the diameter of the inlet diaphragm;
- the aerodynamic lens has n chambers, with n ≥ 3, and therefore n diaphragms other than the output diaphragm, two successive chambers being separated from each other by a non-removable diaphragm and having a given diameter, not adjustable;
- the inlet diaphragm is non-removable and has a non-adjustable diameter;
- the diameter of the outlet diaphragm is set to a value strictly smaller than the diameters of said n diaphragms other than the outlet diaphragm;
- the inlet pressure of the aerodynamic lens is between 2mbar and 5mbar, preferably between 3mbar and 5mbar.
La possibilité de contrôler la divergence du jet de particules en sortie d'une lentille aérodynamique n'a, selon le demandeur, pas été rapporté à ce jour dans l'art antérieur. Ceci est d'ailleurs cohérent avec le fait que les concepteurs de lentille aérodynamiques ont toujours cherché à obtenir un jet de particules le plus collimaté possible, à savoir le moins divergent possible.The possibility of controlling the divergence of the jet of particles at the outlet of an aerodynamic lens has, according to the applicant, not been reported to date in the prior art. This is also consistent with the fact that aerodynamic lens designers have always sought to obtain a particle jet as collimated as possible, namely the least divergent possible.
L'invention propose donc également une lentille aérodynamique pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, comprenant :
- n chambres, avec n ≥ 2, lesdites chambres étant séparées l'une de l'autre par un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable ;
- un diaphragme, dit diaphragme d'entrée, destiné à former une entrée de la lentille aérodynamique pour un jet de particules, ledit diaphragme d'entrée présentant un diamètre donné ; et
- un autre diaphragme, dit diaphragme de sortie, destiné à former une sortie de la lentille aérodynamique pour ce jet de particules ;
- n chambers, with n ≥ 2, said chambers being separated from each other by a non-removable diaphragm and having a given, non-adjustable diameter;
- a diaphragm, referred to as the inlet diaphragm, for forming an aerodynamic lens inlet for a particle jet, said inlet diaphragm having a given diameter; and
- another diaphragm, said output diaphragm, intended to form an output of the aerodynamic lens for this particle jet;
Cette lentille aérodynamique pourra comporter l'une au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- elle comporte n chambres, avec n ≥ 3, et donc n diaphragmes autres que le diaphragme de sortie, deux chambres successives étant séparées l'une de l'autre par un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable ;
- le nombre n de chambres et donc de diaphragmes autres que le diaphragme de sortie est tel que n ≥ 5 et, par exemple, tel que n ≤ 15, deux chambres successives étant séparées l'une de l'autre par un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable ;
- le diaphragme d'entrée est non amovible et présente un diamètre non réglable ;
- le diaphragme de sortie se présente sous la forme d'un iris dont le diamètre est réglable par une molette actionnable manuellement ;
- le diaphragme de sortie se présente sous la forme d'un iris dont le diamètre est réglable par un moteur commandé ;
- le diaphragme d'entrée de la chambre comportant ledit diaphragme de sortie de la lentille aérodynamique présente une épaisseur comprise
entre 0,2mm et 5mm.
- it comprises n chambers, with n ≥ 3, and therefore n diaphragms other than the output diaphragm, two successive chambers being separated from each other by a non-removable diaphragm and having a given diameter, not adjustable;
- the number n of chambers and therefore of diaphragms other than the exit diaphragm is such that n ≥ 5 and, for example, such that n ≤ 15, two successive chambers being separated from each other by a non-removable diaphragm and having a given diameter, not adjustable;
- the inlet diaphragm is non-removable and has a non-adjustable diameter;
- the output diaphragm is in the form of an iris whose diameter is adjustable by a hand-operated knob;
- the output diaphragm is in the form of an iris whose diameter is adjustable by a controlled motor;
- the inlet diaphragm of the chamber comprising said outlet diaphragm of the aerodynamic lens has a thickness between 0.2mm and 5mm.
En variante, l'invention propose également un ensemble pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, comportant une lentille aérodynamique comprenant :
- o n chambres, avec n ≥ 2, lesdites chambres étant séparées l'une de l'autre par un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable ;
- o un diaphragme, dit diaphragme d'entrée, destiné à former une entrée de la lentille aérodynamique pour un jet de particules, ledit diaphragme d'entrée présentant un diamètre donné ; et
- ∘ un autre diaphragme, dit diaphragme de sortie, destiné à former une sortie de la lentille aérodynamique pour ce jet de particules, ledit diaphragme de sortie présentant un diamètre donné ;
- chambers, with n ≥ 2, said chambers being separated from each other by a non-removable diaphragm and having a given diameter, not adjustable;
- a diaphragm, referred to as an inlet diaphragm, for forming an aerodynamic lens inlet for a particle jet, said inlet diaphragm having a given diameter; and
- Diap another diaphragm, said output diaphragm, for forming an aerodynamic lens output for this particle jet, said output diaphragm having a given diameter;
Cet ensemble pourra comporter l'une au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- la lentille aérodynamique comporte n chambres, avec n ≥ 3, et donc n diaphragmes autres que le diaphragme de sortie, deux chambres successives étant séparées l'une de l'autre par un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable ;
- le nombre n de chambres et donc de diaphragmes autres que le diaphragme de sortie est tel que n ≥ 5 et, par exemple, tel que n ≤ 15, deux chambres successives étant séparées l'une de l'autre par un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable ;
- le diaphragme d'entrée est non amovible et présente un diamètre non réglable ;
- le diaphragme d'entrée de la chambre comportant ledit diaphragme de sortie de la lentille aérodynamique présente une épaisseur comprise
entre 0,2mm et 5mm.
- the aerodynamic lens has n chambers, with n ≥ 3, and therefore n diaphragms other than the output diaphragm, two successive chambers being separated from each other by a non-removable diaphragm and having a given diameter, not adjustable;
- the number n of chambers and therefore of diaphragms other than the exit diaphragm is such that n ≥ 5 and, for example, such that n ≤ 15, two successive chambers being separated from each other by a non-removable diaphragm and having a given diameter, not adjustable;
- the inlet diaphragm is non-removable and has a non-adjustable diameter;
- the inlet diaphragm of the chamber comprising said outlet diaphragm of the aerodynamic lens has a thickness between 0.2mm and 5mm.
Incidemment, le fait de pouvoir contrôler la divergence du jet de particules en sortie de la lentille aérodynamique est particulièrement avantageux pour l'application au dépôt sous vide des particules sur une surface cible de grande dimension (par exemple supérieure à 1cm2). En effet, ce contrôle permet finalement d'ajuster l'étendue de la surface de dépôt des particules sur la surface cible, tout en permettant un dépôt homogène sur cette surface cible.Incidentally, the fact of being able to control the divergence of the particle jet at the exit of the aerodynamic lens is particularly advantageous for the application to the vacuum deposition of the particles on a large target surface (for example greater than 1 cm 2 ). Indeed, this control finally makes it possible to adjust the extent of the deposition surface of the particles on the target surface, while allowing homogeneous deposition on this target surface.
L'invention propose donc enfin l'utilisation d'une lentille aérodynamique telle que décrite précédemment ou d'un ensemble tel que décrit précédemment pour déposer, sous vide, des particules sur une surface cible.The invention therefore finally proposes the use of an aerodynamic lens as described above or of an assembly as described above for depositing, under vacuum, particles on a target surface.
La surface cible pourra présentera une surface supérieure ou égale au cm2.The target surface may have a surface greater than or equal to cm 2 .
D'autres buts et avantages de l'invention seront décrits ci-après, à l'appui des figures annexées sur lesquelles :
- La
figure 2 représente une lentille aérodynamique susceptible d'être employée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention ; - La
figure 3 représente une réalisation possible d'un diaphragme utilisé en sortie de la lentille aérodynamique représentée sur lafigure 2 ; - La
figure 4 est un schéma représentatif d'un montage complet pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention ; - La
figure 5 , qui comprend lesfigures 5(a) à 5(c) , représente les différentes formes du jet de particules susceptibles d'être obtenue en sortie de la lentille aérodynamique de lafigure 2 ; - La
figure 6 fournit des résultats expérimentaux ; - La
figure 7 , qui comprend lesfigures 7(a) à 7(c) , fournit des résultats de simulation, pour des conditions de jet de particules collimaté ; - La
figure 8 , qui comprend lesfigures 8(a) à 8(c) , fournit des résultats de simulation, pour des conditions de jet de particules divergent ; - La
figure 9 , qui comprend lesfigures 9(a) à 9(c) , basé sur des résultats de simulation, fournit l'évolution de la divergence du jet de particules en fonction du diamètre du diaphragme utilisé en sortie de cette lentille ; - La
figure 10 , qui comprend lesfigures 10(a) à 10(c) , basé sur des résultats de simulation effectués dans les mêmes conditions que celles aboutissant aux résultats de simulation exposés sur lafigure 9 , fournit l'évolution de la transmission du jet de particules à travers la lentille aérodynamique en fonction du diamètre du diaphragme utilisé en sortie de cette lentille ; - La
figure 11 présente une autre lentille aérodynamique susceptible d'être utilisée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention ; - La
figure 12 représente une autre lentille aérodynamique susceptible d'être utilisée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, et dans laquelle le diaphragme comporte un moteur commandable par un contrôleur ; - La
figure 13 représente un ensemble susceptible d'être utilisé pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, comportant une lentille aérodynamique dont le diaphragme de sortie est amovible et un jeu de diaphragmes.
- The
figure 2 represents an aerodynamic lens that can be used to implement the method according to the invention; - The
figure 3 represents a possible embodiment of a diaphragm used at the output of the aerodynamic lens represented on thefigure 2 ; - The
figure 4 is a representative diagram of a complete assembly for implementing the method according to the invention; - The
figure 5 , which includesFigures 5 (a) to 5 (c) , represents the different shapes of the jet of particles that can be obtained at the exit of the aerodynamic lens of thefigure 2 ; - The
figure 6 provides experimental results; - The
figure 7 , which includesFigures 7 (a) to 7 (c) , provides simulation results for collimated particle jet conditions; - The
figure 8 , which includesFigures 8 (a) to 8 (c) , provides simulation results, for divergent particle jet conditions; - The
figure 9 , which includesFigures 9 (a) to 9 (c) , based on simulation results, provides the evolution of the divergence of the particle jet as a function of the diameter of the diaphragm used at the output of this lens; - The
figure 10 , which includesFigures 10 (a) to 10 (c) , based on simulation results performed under the same conditions as those resulting in the simulation results presented on thefigure 9 , provides the evolution of the transmission of the particle jet through the aerodynamic lens as a function of the diameter of the diaphragm used at the output of this lens; - The
figure 11 has another aerodynamic lens that can be used to implement the method according to the invention; - The
figure 12 represents another aerodynamic lens that can be used to implement the method according to the invention, and wherein the diaphragm comprises a motor controllable by a controller; - The
figure 13 represents an assembly that can be used to implement the method according to the invention, comprising an aerodynamic lens whose output diaphragm is removable and a set of diaphragms.
Le procédé selon l'invention est un procédé pour contrôler la divergence d'un jet de particules sous vide avec une lentille aérodynamique, ladite lentille aérodynamique comprenant :
- n chambres, avec n ≥ 2, lesdites chambres étant séparées l'une de l'autre par un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable ;
- un diaphragme, dit diaphragme d'entrée, destiné à former une entrée de la lentille aérodynamique pour un jet de particules, ledit diaphragme d'entrée présentant un diamètre donné ; et
- un autre diaphragme, dit diaphragme de sortie, destiné à former une sortie de la lentille aérodynamique pour ce jet de particules, ledit diaphragme de sortie présentant un diamètre réglable ;
- une étape de génération du jet de particules depuis l'entrée vers la sortie, sous vide, de la lentille aérodynamique ; et
- une étape de réglage du diamètre du diaphragme de sortie pour contrôler la divergence du jet de particules.
- n chambers, with n ≥ 2, said chambers being separated from each other by a non-removable diaphragm and having a given, non-adjustable diameter;
- a diaphragm, referred to as the inlet diaphragm, for forming an aerodynamic lens inlet for a particle jet, said inlet diaphragm having a given diameter; and
- another diaphragm, said output diaphragm, for forming an aerodynamic lens output for this particle jet, said output diaphragm having an adjustable diameter;
- a step of generating the particle jet from the inlet to the vacuum outlet of the aerodynamic lens; and
- a step of adjusting the diameter of the outlet diaphragm to control the divergence of the particle jet.
On notera qu'il est usuel, dans le domaine des lentilles aérodynamiques, d'assimiler un diaphragme à une membrane ou paroi comportant un orifice. Par ailleurs, lorsque l'on parle du diamètre du diaphragme, on se réfère également de façon usuelle au diamètre de l'orifice et non au diamètre de la membrane ou paroi qui comporte cet orifice.Note that it is usual in the field of aerodynamic lenses, to assimilate a diaphragm to a membrane or wall having an orifice. On the other hand, when speaking of the diameter of the diaphragm, reference is also customarily made to the diameter of the orifice and not to the diameter of the membrane or wall which comprises this orifice.
Cela vaut pour l'ensemble de la description de l'invention qui va suivre, comme pour l'art antérieure décrit à l'appui de la
La
Cette lentille aérodynamique 100 comprend une pluralité de chambres 10, 11, 12, 13, 14, un diaphragme, dit diaphragme d'entrée 20, destiné à former une entrée de la lentille aérodynamique pour un jet de particules, ledit diaphragme d'entrée présentant un diamètre d1 donné et un autre diaphragme, dit diaphragme de sortie 25, destiné à former une sortie de la lentille aérodynamique pour ce jet de particules.This
Dans le cas d'espèce, le diaphragme d'entrée est non amovible et présente un diamètre non réglable.In this case, the inlet diaphragm is non-removable and has a non-adjustable diameter.
La lentille aérodynamique comprend également d'autres diaphragmes 21, 22, 23, 24 séparant deux chambres qui se succèdent. Chaque diaphragme 21, 22, 23, 24 (autre que le diaphragme de sortie 25) est un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable.The aerodynamic lens also comprises
Plus généralement, la lentille aérodynamique 100 de la
Cependant, dans le cadre de l'invention, le diaphragme de sortie 25 présente un diamètre ds réglable, ce qui n'est pas le cas dans l'art antérieur.However, in the context of the invention, the
C'est ce réglage, réalisé au niveau du diaphragme de sortie 25, qui permet de contrôler la divergence du jet de particules, sous vide, en sortie de la lentille aérodynamique.It is this adjustment, made at the
Par ailleurs, le réglage du diamètre du diaphragme de sortie 25 peut s'effectuer de sorte que son diamètre soit inférieur ou non au diamètre des diaphragmes 20 à 24.Moreover, the diameter of the
La
En l'occurrence, il s'agit d'un diaphragme 25 en forme d'iris montée sur une molette MOL, cette molette étant actionnable manuellement. La rotation (angle β) de cette molette MOL permet de régler le diamètre ds du diaphragme de sortie 25. C'est ce réglage du diamètre ds qui permet finalement de contrôler la divergence du jet de particules en sortie de la lentille aérodynamique 100, comme cela sera montré par la suite. En pratique, le diaphragme de sortie 25 est alors monté à l'intérieur de la lentille aérodynamique 100 et la molette MOL se situe à l'extérieur de cette lentille pour être accessible par un opérateur. On comprend que l'objet (MOL +25) de la
Bien entendu, pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, il convient de prévoir un moyen 40 pour générer les particules dans un gaz porteur, lequel va permettre, par mise sous pression différentielle entre la sortie S de la lentille aérodynamique 100 et l'entrée E de cette lentille aérodynamique 100, de générer le jet de particules.Of course, to implement the method according to the invention, it is necessary to provide a
La
Ce moyen 40 comprend un réservoir 41 qui contient un mélange de gaz porteur et de particules en suspension gazeuse. La pression et la température du gaz ainsi que la concentration de nanoparticules dans ce gaz sont ajustables. Le réservoir 41 peut être un réacteur de synthèse fonctionnant par exemple par pyrolyse laser, ablation laser, évaporation sous vide, combustion ou être un générateur de particules par plasma. Il peut également s'agir d'un générateur d'aérosols formés à partir d'une suspension de particules dans un liquide élaborée à l'avance ou à partir d'une poudre nanométrique sèche. Il est possible d'adapter la pression dans le réservoir 41 à celle de l'entrée de la lentille aérodynamique à l'aide d'un diaphragme ou orifice critique OC. Il est par exemple possible d'avoir un réservoir 41 à la pression atmosphérique et une pression de quelques millibars à l'entrée de la lentille aérodynamique en plaçant un diaphragme de quelques centaines de micromètres de diamètre entre le réservoir et la lentille aérodynamique.This means 40 comprises a
Ce moyen 40 comprend également une chambre de détente 42, sous vide (0,1mbar par exemple), dans laquelle le gaz porteur contenant les particules est introduit à partir du réservoir 41. La pression dans la chambre de détente 42 est inférieure à la pression du réservoir 41. La mise sous vide de la chambre de détente est assurée par un moyen de pompage 43.This means 40 also comprises an
Le passage du réservoir 41 à la chambre de détente 42 s'effectue par l'intermédiaire de la lentille aérodynamique 100, représentée sur la
Sur cette
La
Sur la
Sur la
Le demi-angle α de divergence est défini par l'angle formé entre l'axe de propagation AP de la lentille aérodynamique et la direction DIR donnée par la forme du jet.The divergence half-angle α is defined by the angle formed between the propagation axis AP of the aerodynamic lens and the direction DIR given by the shape of the jet.
Sur la
Les différentes situations ont pu être mises en évidence avec des tests expérimentaux mettant en oeuvre une chambre, sous vide, comportant une surface cible et couplée à la lentille aérodynamique de la
Des particules dans un gaz porteur (aérosol) sont générées avec un dispositif classique situé en amont de la lentille aérodynamique. Dans le cas d'espèce, le gaz porteur est de l'argon. La pression est de 4mbar en entrée de la lentille aérodynamique et sous vide (0.1mbar, par exemple) en sortie de la lentille aérodynamique.Particles in a carrier gas (aerosol) are generated with a conventional device located upstream of the aerodynamic lens. In this case, the carrier gas is argon. The pressure is 4mbar at the entrance of the aerodynamic lens and under vacuum (0.1mbar, for example) at the exit of the aerodynamic lens.
La sortie de la lentille aérodynamique peut déboucher directement dans la chambre sous vide comportant la surface cible (c'est par exemple ce qui est représenté sur la
Il convient de noter, qu'en variante, la sortie de la lentille aérodynamique pourrait déboucher dans une chambre intermédiaire, sous vide, cette chambre intermédiaire débouchant elle-même, par exemple au moyen d'un écorceur, dans une chambre de dépôt sous vide comportant la surface cible. Cette possibilité est par exemple proposée dans le document
On a d'abord pris en considération des particules d'or (Au), d'un diamètre moyen de 35nm. Ces particules sont relativement disperses et ne forment donc pas d'agrégats. Le diaphragme de sortie 25 a alors été réglé (
Une photographie des dépôts obtenus sur la surface cible a alors été réalisée. Cela fait l'objet de la
Pour la valeur du diamètre d = 3,2mm du diaphragme 25 de sortie, on peut considérer que le jet de particules est collimaté et qu'on se retrouve dans une situation classique telle qu'on l'obtient avec la lentille aérodynamique de l'art antérieure (
Pour des valeurs du diamètre d du diaphragme 25 inférieures en dessous de 3,2mm, on observe que plus le diamètre d diminue et plus la surface d'impact des particules d'or sur la surface cible est étalée. Le jet de particules issu de la lentille aérodynamique est donc de plus en plus divergent. Pour le cas où d = 2,6mm, l'étalement est maximal, le diamètre de la zone d'impact de l'or sur la surface cible est d'environ 1 cm et le demi-angle de divergence vaut environ α = 25mrad (ce demi-angle est alors négatif).For values of the diaphragm diameter smaller than 3.2 mm, it is observed that the smaller the diameter d decreases, the more the impact surface of the gold particles on the target surface is spread. The jet of particles from the aerodynamic lens is therefore increasingly divergent. For the case where d = 2.6mm, the spread is maximum, the diameter of the zone of impact of gold on the target surface is about 1 cm and the half-angle of divergence is about α = 25mrad (This half angle is then negative).
Pour des valeurs du diamètre d du diaphragme 25 supérieures à 3,2mm et jusqu'à 4mm (dernière valeur testée expérimentalement), on observe un étalement de plus en plus faible de la surface d'impact des particules d'or sur la surface cible et donc une collimation de plus en plus importante du jet de particules.For values of the diameter d of the diaphragm greater than 3.2 mm and up to 4 mm (last value tested experimentally), there is a progressively weaker spreading of the impact surface of the gold particles on the target surface. and therefore more and more collimation of the particle jet.
Par ailleurs, dans tous les cas, on observe que le dépôt des particules d'or sur la surface cible est homogène. Ceci est particulièrement avantageux pour effectuer un dépôt homogène sur de grandes surfaces, par exemple pour réaliser un revêtement de surface. Un autre test a été réalisé dans les mêmes conditions avec des particules de silicium. Ces particules présentaient un diamètre moyen de 10nm, mais se présentaient sous la forme d'agrégats dont la taille était comprise entre 50nm et 150nm.Furthermore, in all cases, it is observed that the deposition of the gold particles on the target surface is homogeneous. This is particularly advantageous for homogeneous deposition over large areas, for example to achieve a surface coating. Another test was carried out under the same conditions with silicon particles. These particles had an average diameter of 10 nm, but were in the form of aggregates whose size was between 50 nm and 150 nm.
Le même type d'observations que celles de la
Ces tests expérimentaux montrent donc la possibilité de mettre en oeuvre le procédé de l'invention.These experimental tests therefore show the possibility of implementing the method of the invention.
Par ailleurs, en plus de ces tests expérimentaux, un certain nombre de simulations numériques ont été effectués, sur la base de la lentille aérodynamique 100 représentée sur la
- le type (densité) et la taille des particules ;
- le diamètre du diaphragme 25 de sortie de la lentille aérodynamique ; et
- la pression en entrée de la lentille aérodynamique.
- type (density) and particle size;
- the diameter of the
exit diaphragm 25 of the aerodynamic lens; and - the inlet pressure of the aerodynamic lens.
A cet effet, le logiciel utilisé est le Flow EFD V5 de la société Mentor Graphics. Ce logiciel est en effet capable de traiter des écoulements diphasiques (ici, un aérosol particules/gaz porteur) et compressibles. Il convient cependant de noter que ce logiciel ne permet pas de prendre en compte le comportement aléatoire dû au mouvement Brownien et qui induit, en pratique, un effet sensible sur des particules de taille inférieure à 30nm. Le mouvement Brownien a pour effet de rendre plus divergent un jet de particules. Aussi, dans les résultats de simulation présentés ci-après, il convient de garder à l'esprit qu'en réalité, le jet de particules est alors un peu plus divergent que le jet de particules simulé, et ce d'autant plus que la taille des particules est petite.For this purpose, the software used is Flow EFD V5 from Mentor Graphics. This software is indeed capable of treating two-phase flows (here, a particle / carrier gas aerosol) and compressible. It should be noted, however, that this software does not allow to take into account the random behavior due to the Brownian movement and which induces, in practice, a significant effect on particles smaller than 30nm. The Brownian movement has the effect of making a jet of particles more divergent. Also, in the simulation results presented below, it should be kept in mind that in reality, the jet of particles is then a little more divergent than the jet of particles simulated, and all the more so as the particle size is small.
Tous les calculs ont été réalisés avec de l'argon (Ar) comme gaz porteur pour les particules.All calculations were performed with argon (Ar) as the carrier gas for the particles.
Des premiers calculs ont été réalisés avec un diamètre du diaphragme de sortie dS = 3,2mm ou dS = 3,4mm, une pression en entrée de la lentille aérodynamique de 4mbars et une sortie de la lentille aérodynamique sous vide.First calculations were made with a diameter of the outlet diaphragm of S = 3.2mm S = 3.4mm or entered into a pressure of the aerodynamic lens 4mbars and an output of the aerodynamic lens vacuo.
L'objectif est alors de déterminer l'influence du type et de la taille des particules. A cet effet, des particules d'or (Au ; densité 19,3 g/cm3) de taille de 10nm, des particules de silicium (Si ; densité de 2,33 g/cm3) de taille 50nm et des particules de polystyrène (densité 1,06 g/cm3) de taille 100nm ont été simulées.The goal is then to determine the influence of particle type and size. For this purpose, gold particles (Au; density 19.3 g / cm 3 ) with a size of 10 nm, silicon particles (Si, density of 2.33 g / cm 3 ) of
Les résultats sont représentés sur la
Sur l'ensemble de ces figures, on constate que les conditions de jet collimaté sont obtenues. En conséquence, le type et la taille des particules n'apparaissent pas modifier, sur le plan qualitatif, ce qui a été mis en évidence avec les tests expérimentaux. Néanmoins, ces figures représentent les conditions de collimation optimales (excellente collimation et nombre de Stokes proche de l'unité). On constate donc, sur le plan quantitatif, que le diamètre optimal du diaphragme de sortie de la lentille aérodynamique dépend du type et de la taille des particules considérées (pour l'or en 10nm, c'est 3,4mm ; la valeur étant légèrement inférieure dans les autres cas simulés).All of these figures show that the collimated jet conditions are obtained. As a result, the type and size of the particles do not appear to modify, qualitatively, what has been demonstrated with the experimental tests. Nevertheless, these figures represent the optimal collimation conditions (excellent collimation and number of Stokes close to unity). It is therefore found, quantitatively, that the optimum diameter of the exit diaphragm of the aerodynamic lens depends on the type and size of the particles considered (for gold in 10 nm, it is 3.4 mm, the value being slightly lower in other simulated cases).
Ceci présent un réel intérêt car cela met en évidence qu'avec l'invention, on peut obtenir une collimation pour un large spectre du type et de la taille des particules considérées.This is of real interest because it highlights that with the invention, one can obtain collimation for a broad spectrum of the type and size of the particles considered.
Des seconds calculs ont été réalisés pour les mêmes particules (Au en 10nm ; Si en 50nm et polystyrène en 100nm) et une même pression en entrée de la lentille aérodynamique de 4mbars, par rapport aux conditions des premiers calculs.Second calculations were made for the same particles (Au in 10nm, Si in 50nm and polystyrene in 100nm) and a same input pressure of the aerodynamic lens of 4mbars, compared to the conditions of the first calculations.
Cependant, le diamètre du diaphragme 25 a été modifié et fixé à dS = 2,2mm, à savoir à une valeur plus faible que pour les premiers calculs.However, the diameter of the
Les résultats sont représentés sur la
Sur l'ensemble de ces
Néanmoins, ces seconds calculs montrent qu'en fonction du type et de la taille des particules, le demi-angle de divergence est compris entre 45mrad et 60mrad. Ainsi, on constate, sur le plan quantitatif, que le type et la taille des particules considérées présentent une influence sur le demi-angle de divergence du jet de particules.Nevertheless, these second calculations show that, depending on the type and size of the particles, the half-divergence angle is between 45 mrad and 60 mrad. Thus, it is found, in quantitative terms, that the type and size of the particles considered have an influence on the half-angle of divergence of the particle jet.
Cela signifie donc en retour qu'il est possible, avec l'invention, de définir un demi-angle de divergence donné quel que soit le type et la taille de particules, en réglant le diamètre du diaphragme de sortie de la lentille aérodynamique. Ainsi dans le cas d'une application à un dépôt de particules sur une surface cible, on peut gérer par ce biais, l'étendue de la zone d'impact des particules sur la surface cible, sans modifier la distance entre le diaphragme de sortie de la lentille aérodynamique et la surface cible. Bien entendu, une autre option est de modifier cette distance entre le diaphragme de sortie de la lentille aérodynamique et la surface cible.It therefore means in return that it is possible with the invention to define a given half-angle of divergence regardless of the type and size of particles, by adjusting the diameter of the exit diaphragm of the aerodynamic lens. Thus, in the case of an application to a particle deposition on a target surface, it is possible to manage the extent of the zone of impact of the particles on the target surface without modifying the distance between the exit diaphragm. of the aerodynamic lens and the target surface. Of course, another option is to modify this distance between the exit diaphragm of the aerodynamic lens and the target surface.
D'autres simulations ont été réalisées pour déterminer, de manière plus générale, l'évolution du demi-angle de divergence en fonction du diamètre du diaphragme de sortie. Dans tous les cas, la pression en entrée de la lentille aérodynamique est maintenue à 4mbars, la sortie de la lentille aérodynamique étant sous vide.Other simulations were performed to determine, more generally, the evolution of the divergence half-angle as a function of the diameter of the outlet diaphragm. In all cases, the inlet pressure of the aerodynamic lens is maintained at 4mbars, the output of the aerodynamic lens being under vacuum.
Les résultats de ces simulations sont représentés sur la
Quel que soit le type de particules considérées, il convient tout d'abord de noter que les particules ont été simulées sur une très large gamme de taille, élargie par rapport aux gammes de taille visées par une lentille aérodynamique de l'art antérieur (par exemple,
Par ailleurs et de manière générale, les
Cependant, dans certains cas, par exemple pour les particules de polystyrène de 50 nm, une valeur de diamètre de diaphragme de sortie supérieure à la valeur permettant d'obtenir un jet collimaté de façon optimale peut être nécessaire pour obtenir un jet divergent bien contrôlé. Dans ce cas, le demi-angle de divergence est positif (configuration de la
Dans les conditions de simulation ayant abouti aux
Ainsi, la
Dans les tests expérimentaux et simulations précédentes, la pression en entrée de la lentille aérodynamique a été fixée à 4mbar.In the experimental tests and previous simulations, the inlet pressure of the aerodynamic lens was set at 4mbar.
Les mêmes campagnes de simulation ont donc été réalisées pour une pression en entrée de la lentille aérodynamique de 3mbar d'une part et de 5mbar d'autre part. Le demandeur s'est aperçu que cela avait une influence sur la valeur maximale du demi-angle de divergence susceptible d'être obtenu. Le demandeur s'est également aperçu que diminuer ou augmenter la pression en entrée de la lentille aérodynamique, par rapport à une référence de 4mbar, diminuait cette valeur maximale. De manière générale, les résultats étaient cependant de même nature.The same simulation campaigns were therefore carried out for a pressure at the entrance of the aerodynamic lens of 3mbar on the one hand and 5mbar on the other hand. The applicant realized that this had an influence on the maximum value of the divergence half-angle that could be obtained. The applicant also realized that decreasing or increasing the aerodynamic lens inlet pressure, compared to a 4mbar reference, decreased this maximum value. In general, however, the results were of the same nature.
Aussi, pour mettre en oeuvre le procédé, on pourra envisager une pression d'entrée comprise entre 2mbar et 5mbar, de préférence entre 3mbar et 5mbar et plus avantageusement de 4mbar.Also, to implement the method, it will be possible to envisage an inlet pressure of between 2mbar and 5mbar, preferably between 3mbar and 5mbar and more advantageously of 4mbar.
Il convient par ailleurs de noter que les tests expérimentaux et simulations précédentes mettent en évidence que le contrôle de la divergence du jet peut s'effectuer en réglant seulement le diamètre du diaphragme de sortie 25, puisque les autres diaphragmes restent avec un diamètre fixe.It should also be noted that the experimental tests and previous simulations demonstrate that the control of the divergence of the jet can be performed by adjusting only the diameter of the
Dans la description qui précède, nous nous sommes basés sur une lentille aérodynamique (
Néanmoins, le procédé selon l'invention peut tout à fait être mis en oeuvre avec tout type de lentille aérodynamique existante, en prévoyant cependant un diaphragme de sortie dont le diamètre est réglable.Nevertheless, the method according to the invention can be implemented with any type of aerodynamic lens existing, however providing an output diaphragm whose diameter is adjustable.
En réduisant le nombre de diaphragmes au sein de la lentille aérodynamique, les possibilités d'obtenir un jet collimaté sont réduites à un certain type (densité) de particules et à une certaine taille de particules.By reducing the number of diaphragms within the aerodynamic lens, the possibilities of obtaining a collimated jet are reduced to a certain type (density) of particles and to a certain size of particles.
Néanmoins, les possibilités d'obtenir un jet de particules fortement divergent sont accrues pour un certains types de particules et de tailles de particules. Ainsi, il est possible d'obtenir un demi-angle de divergence maximal plus important qu'avec une lentille aérodynamique telle que celle qui est représentée sur la
Cela peut donc avoir un intérêt pour certaines applications, par exemple lorsque l'on souhaite effectuer un dépôt homogène de particules sur de grandes surfaces.This may therefore be of interest for certain applications, for example when it is desired to perform a homogeneous deposition of particles over large areas.
La
Enfin, le diaphragme d'entrée 20 présente un diamètre donné et peut notamment, comme représenté sur la
Par ailleurs, et quel que soit le nombre de chambres prévues au sein de la lentille aérodynamique, des simulations ont montré que, outre le réglage du diamètre ds du diaphragme de sortie, l'utilisation d'un diaphragme 24 (
Il peut donc, dans certaines conditions, être bénéfique de prévoir un diaphragme 24 de faible épaisseur e, par exemple entre 0,2mm et 5mm, entre 0,2mm et 3mm, entre 0,2mm et 2mm ou encore entre 0,2mm et 1,5mm.It can therefore, under certain conditions, be beneficial to provide a thin diaphragm 24 e, for example between 0.2mm and 5mm, between 0.2mm and 3mm, between 0.2mm and 2mm or between 0.2mm and 1mm. , 5mm.
En fait, le demandeur a donc mis en évidence que l'épaisseur e du diaphragme d'entrée de la chambre comportant ledit diaphragme 25 de sortie de la lentille aérodynamique 100 pouvait avoir un impact positif sur le contrôle de la divergence du jet de particules.In fact, the Applicant has thus demonstrated that the thickness e of the inlet diaphragm of the chamber having said outlet diaphragm of the
Dans la description qui précède, nous nous sommes basés sur une réalisation (
Ceci n'est qu'un exemple.This is just an example.
Il existe en effet des lentilles aérodynamiques où cette caractéristique n'est pas respectée.There are indeed aerodynamic lenses where this characteristic is not respected.
L'invention, consistant à pouvoir régler le diamètre du diaphragme de sortie de la lentille aérodynamique, s'applique donc également dans ce cas.The invention of being able to adjust the diameter of the exit diaphragm of the aerodynamic lens, therefore applies also in this case.
Par ailleurs, toujours dans la description qui précède, nous avons présenté un cas où le diaphragme de sortie 25 de la lentille aérodynamique comporte un iris de diamètre réglable par une molette MOL réglable manuellement.Furthermore, still in the foregoing description, we have presented a case where the
En variante, il est possible d'automatiser le système, en reliant le diaphragme 25 en forme d'iris à un moteur MOT, sur lequel le diaphragme 25 de sortie est monté, ce moteur MOT étant commandé par un contrôleur C externe, c'est-à-dire n'appartenant pas au diaphragme 25.Alternatively, it is possible to automate the system, by connecting the
Cette possibilité est schématisée sur la
Selon une autre variante, beaucoup plus simple à mettre en oeuvre industriellement, on peut prévoir, à la place de la lentille aérodynamique 100, un ensemble comportant une lentille aérodynamique 100' comprenant :
- o n chambres 10 à 14, avec n ≥ 2, lesdites chambres étant séparées l'une de l'autre par un diaphragme non amovible et présentant un diamètre donné, non réglable;
- o un diaphragme, dit diaphragme d'entrée 20, destiné à former une entrée de la lentille aérodynamique pour un jet de particules, ledit diaphragme d'entrée présentant un diamètre donné ; et
- o un autre diaphragme, dit diaphragme de sortie 25, destiné à former une sortie de la lentille aérodynamique pour ce jet de particules, ledit diaphragme de sortie présentant un diamètre donné ;
-
chambers 10 to 14, with n ≥ 2, said chambers being separated from each other by a non-removable diaphragm and having a given diameter, not adjustable; - a diaphragm, called the
inlet diaphragm 20, intended to form an inlet of the aerodynamic lens for a particle jet, said inlet diaphragm having a given diameter; and - o another diaphragm, said
output diaphragm 25, intended to form an output of the aerodynamic lens for this particle jet, said output diaphragm having a given diameter;
Dans cet ensemble, le diaphragme de sortie ne se présente pas sous la forme d'un iris, commandé manuellement ou non, dont le diamètre ds est réglable.In this assembly, the output diaphragm is not in the form of an iris, controlled manually or not, whose diameter d s is adjustable.
En effet, le diamètre du diaphragme de sortie est fixe. Cependant, dans la mesure où ce diaphragme de sortie est monté de façon amovible au sein de la lentille aérodynamique, il peut être changé à souhait à partir d'un autre jeu de diaphragmes 25', 25",..., 25n présentant des diamètres différents les uns des autres.Indeed, the diameter of the output diaphragm is fixed. However, since this output diaphragm is removably mounted within the aerodynamic lens, it can be changed as desired from another set of
On peut ainsi effectuer le réglage du diamètre dS du diaphragme de sortie 25 en changeant tout simplement de diaphragme.It is thus possible to adjust the diameter d S of the
La
Pour réaliser un montage amovible, on peut par exemple modifier la structure de la lentille aérodynamique 100' au niveau de sa sortie. Par exemple, il est possible de monter un diaphragme sur l'extrémité de la lentille aérodynamique 100' par un moyen de montage MM tel que des vis, boulons, colle sur la paroi périphérique de la lentille aérodynamique.To achieve a removable assembly, one can for example change the structure of the aerodynamic lens 100 'at its output. For example, it is possible to mount a diaphragm on the end of the aerodynamic lens 100 'by MM mounting means such as screws, bolts, glue on the peripheral wall of the aerodynamic lens.
Selon une autre possibilité (non représentée), il est possible de prévoir, sur la lentille aérodynamique 100', et à son extrémité, une paroi munie d'une encoche apte à recevoir l'un quelconque des diaphragmes 25, 25', 25", ..., 25".According to another possibility (not shown), it is possible to provide, on the aerodynamic lens 100 ', and at its end, a wall provided with a notch adapted to receive any of the
Claims (20)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1562865A FR3045418A1 (en) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | METHOD FOR CONTROLLING THE DIVERGENCE OF A VACUUM PARTICLE JET WITH AERODYNAMIC LENS AND ASSOCIATED AERODYNAMIC LENS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP3181235A1 true EP3181235A1 (en) | 2017-06-21 |
| EP3181235B1 EP3181235B1 (en) | 2018-07-25 |
Family
ID=55862908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP16204880.5A Active EP3181235B1 (en) | 2015-12-18 | 2016-12-16 | Method for monitoring the divergence of a particle beam under vacuum with an aerodynamic lens and associated aerodynamic lens |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11076476B2 (en) |
| EP (1) | EP3181235B1 (en) |
| FR (1) | FR3045418A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3045418A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-23 | Commissariat Energie Atomique | METHOD FOR CONTROLLING THE DIVERGENCE OF A VACUUM PARTICLE JET WITH AERODYNAMIC LENS AND ASSOCIATED AERODYNAMIC LENS |
| CN108048296B (en) * | 2017-11-02 | 2021-06-11 | 暨南大学 | Microorganism real-time separation detection method and application of separation detection device in microorganism separation detection identification |
| CN108630517B (en) * | 2018-05-10 | 2024-01-23 | 中国科学院大气物理研究所 | Method and device for plasma ionization of atmospheric particulates |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002005969A2 (en) * | 2000-07-19 | 2002-01-24 | Regents Of The University Of Minnesota | Apparatus and method for synthesizing films and coatings by focused particle beam deposition |
| FR2971518A1 (en) | 2011-02-14 | 2012-08-17 | Commissariat Energie Atomique | DEVICE FOR SYNTHESIZING NANOSTRUCTURE COMPOSITE MATERIAL AND ASSOCIATED METHOD |
| FR2994443A1 (en) | 2012-08-10 | 2014-02-14 | Commissariat Energie Atomique | PROCESS FOR SYNTHESIS OF NANOSTRUCTURE COMPOSITE MATERIAL AND ASSOCIATED IMPLEMENTATION DEVICE |
| KR101465363B1 (en) * | 2013-09-23 | 2014-11-26 | 성균관대학교산학협력단 | Aerodynamic lens |
| KR20150115995A (en) * | 2014-04-03 | 2015-10-15 | 성균관대학교산학협력단 | Aerodynamic lens having slit |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5565677A (en) * | 1995-08-04 | 1996-10-15 | The University Of Delaware | Aerodynamic nozzle for aerosol particle beam formation into a vacuum |
| US7071466B2 (en) * | 2004-04-19 | 2006-07-04 | Ngx, Inc. | Mass spectrometry system for continuous control of environment |
| US7476851B2 (en) * | 2004-11-12 | 2009-01-13 | Regents Of The University Of Minnesota | Aerodynamic focusing of nanoparticle or cluster beams |
| US8119977B2 (en) * | 2010-01-29 | 2012-02-21 | Pusan National University Industry-University Cooperation Foundation | Aerodynamic lens capable of focusing nanoparticles in a wide range |
| US10880979B2 (en) * | 2015-11-10 | 2020-12-29 | Kla Corporation | Droplet generation for a laser produced plasma light source |
| FR3045418A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-23 | Commissariat Energie Atomique | METHOD FOR CONTROLLING THE DIVERGENCE OF A VACUUM PARTICLE JET WITH AERODYNAMIC LENS AND ASSOCIATED AERODYNAMIC LENS |
-
2015
- 2015-12-18 FR FR1562865A patent/FR3045418A1/en not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-12-16 EP EP16204880.5A patent/EP3181235B1/en active Active
- 2016-12-16 US US15/381,542 patent/US11076476B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002005969A2 (en) * | 2000-07-19 | 2002-01-24 | Regents Of The University Of Minnesota | Apparatus and method for synthesizing films and coatings by focused particle beam deposition |
| FR2971518A1 (en) | 2011-02-14 | 2012-08-17 | Commissariat Energie Atomique | DEVICE FOR SYNTHESIZING NANOSTRUCTURE COMPOSITE MATERIAL AND ASSOCIATED METHOD |
| FR2994443A1 (en) | 2012-08-10 | 2014-02-14 | Commissariat Energie Atomique | PROCESS FOR SYNTHESIS OF NANOSTRUCTURE COMPOSITE MATERIAL AND ASSOCIATED IMPLEMENTATION DEVICE |
| KR101465363B1 (en) * | 2013-09-23 | 2014-11-26 | 성균관대학교산학협력단 | Aerodynamic lens |
| KR20150115995A (en) * | 2014-04-03 | 2015-10-15 | 성균관대학교산학협력단 | Aerodynamic lens having slit |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LIU: "Generating particles Beams of Controlled Dimensions and Divergence : //. Expérimentai Evaluation of Particle Motion in Aerodynamic Lenses and Nozzle Expansions", AÉROSOL. SCI. TECHNOLG., vol. 22, 1995, pages 314 - 324 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20170181262A1 (en) | 2017-06-22 |
| FR3045418A1 (en) | 2017-06-23 |
| US11076476B2 (en) | 2021-07-27 |
| EP3181235B1 (en) | 2018-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3181235B1 (en) | Method for monitoring the divergence of a particle beam under vacuum with an aerodynamic lens and associated aerodynamic lens | |
| EP2150335B1 (en) | Synthesis of silicon nanocrystals by laser pyrolysis | |
| EP3328548B1 (en) | Selective aerosol particle collecting method and device, according to particle size | |
| EP2127748A1 (en) | Method for sorting particles or clusters of particles in a fluid circulating in a channel | |
| EP2648850A1 (en) | Method and device for generating droplets over a variable spectrum of particle sizes | |
| EP3898180B1 (en) | System for controlled depositing of a fluid on a substrate | |
| EP2889602B1 (en) | Device for characterising particles in a particle stream under vacuum | |
| FR2949207A1 (en) | DEVICE FOR THERMOFORMING A PLASTIC FILM | |
| EP2616235A1 (en) | Process for manufacturing a segmented optical structure | |
| WO2019048079A1 (en) | Spray nozzle for an apparatus for aerially disinfecting surfaces | |
| FR3029812B1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING A RESISTIVE LAYER OF AN ACOUSTIC PANEL, AND CORRESPONDING ACOUSTIC PANEL | |
| EP2695967B1 (en) | Process to synthetize a nanostructured composite material and associated dispositive. | |
| EP1453635B1 (en) | Laser cutting method and device | |
| EP4179299B1 (en) | System for characterising particles in the form of an aerosol in an ambient gas and associated method | |
| EP2044423B1 (en) | Device and method of characterizing surfaces | |
| WO2017103204A1 (en) | Injector filter | |
| FR2932283A1 (en) | RADIATION COLLECTOR | |
| FR2971261A1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR ION SPREADING | |
| FR3044021A1 (en) | METHOD OF IONIZING ARGON | |
| FR3077420A1 (en) | DEVICE FOR DEPOSITING NANOMETRICALLY SIZED PARTICLES ON A SUBSTRATE | |
| WO1996024774A1 (en) | Fluid flow conditioning method and fluid flow conditioner | |
| EP2877273A1 (en) | Method and apparatus for forming a nanoporous membrane | |
| FR2681471A1 (en) | Temporal modulator for an ion beam | |
| FR3140888A1 (en) | COATING DEPOSITION PROCESS | |
| FR3152815A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR HOMOGENIZING A GAS FLOW INCIDENT ON A SURFACE IN A VACUUM ENCLOSURE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
| AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: BA ME |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 20171221 |
|
| RBV | Designated contracting states (corrected) |
Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
| GRAP | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED |
|
| RIC1 | Information provided on ipc code assigned before grant |
Ipc: C23C 24/04 20060101ALI20180125BHEP Ipc: B05B 1/30 20060101AFI20180125BHEP |
|
| INTG | Intention to grant announced |
Effective date: 20180214 |
|
| GRAS | Grant fee paid |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3 |
|
| GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: FG4D Free format text: NOT ENGLISH |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: EP |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: AT Ref legal event code: REF Ref document number: 1021185 Country of ref document: AT Kind code of ref document: T Effective date: 20180815 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: IE Ref legal event code: FG4D Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: FRENCH |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R096 Ref document number: 602016004297 Country of ref document: DE |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: NV Representative=s name: GEVERS SA, CH |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: NL Ref legal event code: MP Effective date: 20180725 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: LT Ref legal event code: MG4D |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: NL Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: AT Ref legal event code: MK05 Ref document number: 1021185 Country of ref document: AT Kind code of ref document: T Effective date: 20180725 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FI Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: PL Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: RS Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: SE Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: GR Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20181026 Ref country code: AT Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: NO Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20181025 Ref country code: IS Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20181125 Ref country code: LT Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: BG Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20181025 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: LV Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: HR Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: AL Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R097 Ref document number: 602016004297 Country of ref document: DE |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: RO Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: ES Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: CZ Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: EE Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DK Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: SM Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: SK Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 |
|
| PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: NV Representative=s name: BOVARD SA NEUCHATEL CONSEILS EN PROPRIETE INTE, CH |
|
| 26N | No opposition filed |
Effective date: 20190426 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SI Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 Ref country code: MC Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: IE Ref legal event code: MM4A |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: BE Ref legal event code: MM Effective date: 20181231 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IE Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20181216 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: BE Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20181231 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: MT Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: TR Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: PT Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: MK Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20180725 Ref country code: HU Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO Effective date: 20161216 Ref country code: CY Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20180725 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: LU Payment date: 20241216 Year of fee payment: 9 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Payment date: 20241227 Year of fee payment: 9 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Payment date: 20241227 Year of fee payment: 9 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Payment date: 20241219 Year of fee payment: 9 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: CH Payment date: 20250101 Year of fee payment: 9 |