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horno tubular
El horno tubular de laboratorio es un dispositivo eléctrico utilizado para sintetizar y purificar compuestos inorgánicos y orgánicos. Tiene una cavidad cilíndrica rodeada de bobinas de calentamiento en una matriz térmicamente aislante.
La temperatura se controla y regula con un termopar y un controlador digital. Algunos modelos tienen varias zonas de calentamiento y una interfaz RS-232 para programar funciones específicas.
Con elementos calefactores hechos de materiales como MoSi2, estos hornos pueden funcionar hasta 1800 °C, lo que permite aplicaciones avanzadas. Los materiales de los tubos varían según la corrosividad de los reactivos y pueden incluir alúmina, Pyrex, cuarzo fundido, molibdeno o tungsteno.
Existen varias configuraciones de hornos tubulares de laboratorio, que abarcan tipos divididos, no divididos, de gradiente, rotativos y oscilantes. Dependiendo del modelo específico, los hornos tubulares divididos y no divididos se pueden colocar horizontal o verticalmente, con el tubo de trabajo orientado en consecuencia.
El uso de un horno tubular en lugar de un horno de cámara ofrece varias ventajas, como que es más apropiado para manipular muestras más pequeñas debido a su menor capacidad de volumen y velocidades de calentamiento más rápidas. Los tubos de trabajo que están sellados brindan protección a la construcción del horno contra los contaminantes, al mismo tiempo que simplifican el mantenimiento de una atmósfera modificada alrededor de las muestras.
FAQ
¿Qué Es Un Horno Tubular?
El horno tubular de laboratorio es un horno tubular de alta temperatura de calentamiento externo clásico, también llamado horno de calentamiento de pared caliente.
De acuerdo con las diferentes temperaturas de trabajo, el material del tubo del horno generalmente puede ser tubos de cuarzo transparente, tubos de cerámica de alúmina de alta pureza y tubos de aleación de metal de alta resistencia.
Para cumplir con diferentes propósitos de investigación térmica, el horno tubular se puede diseñar con múltiples zonas de calentamiento, para tener un control flexible del gradiente de temperatura en la cámara de trabajo del tubo; El tubo del horno puede funcionar con un entorno de trabajo de atmósfera controlada o un entorno de trabajo de alto vacío.
¿Qué Es El Horno CVD?
La deposición química de vapor (CVD) es una tecnología que utiliza diversas fuentes de energía, como calentamiento, excitación de plasma o radiación de luz para hacer reaccionar químicamente sustancias químicas gaseosas o de vapor en la fase gaseosa o la interfaz gas-sólido para formar depósitos sólidos en el reactor por medio de reacción química. En pocas palabras, dos o más materias primas gaseosas se introducen en una cámara de reacción y luego reaccionan entre sí para formar un nuevo material y depositarlo en la superficie del sustrato.
El horno CVD es un sistema de horno combinado con unidad de horno tubular de alta temperatura, unidad de control de gases y unidad de vacío, es ampliamente utilizado para experimentar y producir preparación de materiales compuestos, proceso de microelectrónica, optoelectrónica de semiconductores, utilización de energía solar, comunicación de fibra óptica, superconductor tecnología, campo de recubrimiento protector.
¿Para Qué Se Utiliza Un Horno De Vacío?
Un horno de vacío se utiliza para el procesamiento de materiales a alta temperatura en un entorno controlado sin contaminación. Funciona rodeando el producto con un vacío, lo que evita la oxidación y la pérdida de calor del producto por convección. Este horno se usa comúnmente para el tratamiento térmico de aleaciones de acero a temperaturas inferiores a 1200 °C. Los hornos de vacío de alta temperatura pueden alcanzar temperaturas de hasta 3000 °C y se utilizan para procesos industriales como sinterización, soldadura fuerte, recocido y tratamiento térmico con alta consistencia y baja contaminación. La capacidad de lograr un calentamiento uniforme en toda la pieza de trabajo es un beneficio clave del uso de un horno de vacío de alta temperatura.
¿Cómo Funciona Un Horno Tubular?
Los elementos calefactores del horno tubular se colocan alrededor de la cavidad cilíndrica, el horno solo puede calentar las muestras en la cavidad cilíndrica a través de la radiación térmica indirecta, ya que el tubo del horno puede evitar que el material de la muestra entre en contacto con los elementos calefactores del horno y los materiales de aislamiento, por lo que el horno tubular crea un aislamiento limpio. calentar la cámara y reducir los riesgos de que el material de la muestra se contamine con el horno.
¿Qué Es Un Horno De Tubo Rotatorio?
Un horno de tubo rotatorio es un horno circular que gira durante el tratamiento térmico. Está diseñado para calentar materiales sueltos para el procesamiento fisicoquímico y se utiliza para el procesamiento continuo de materiales. Estos hornos cuentan con un tambor de metal revestido con refractario, que está montado en ángulo y puede quemar combustible pulverizado, sólido, gaseoso o líquido en su sección de trabajo. Los hornos tubulares rotatorios tienen una amplia gama de aplicaciones, incluida la fabricación de materiales como alúmina, vermiculita, gránulos de mineral de hierro y clínker de cemento, así como para procesos de oxidación y calcinación.
¿Cómo Funciona El Horno CVD?
El sistema de horno CVD consta de una unidad de horno tubular de alta temperatura, una unidad de control preciso de la fuente de gas reaccionante, una estación de bomba de vacío y las piezas de montaje correspondientes.
La bomba de vacío es para eliminar el aire del tubo de reacción y asegurarse de que no haya gases no deseados dentro del tubo de reacción, después de eso, el horno tubular calentará el tubo de reacción a una temperatura objetivo, luego la unidad de control precisa de la fuente de gas de reacción puede introducir diferentes gases con una relación establecida en el tubo del horno para la reacción química, la deposición de vapor químico se formará en el horno CVD.
¿Cuál Es El Proceso De Un Horno De Vacío?
El proceso de un horno de vacío consiste en cargar las piezas en la cámara y crear un vacío en su interior utilizando una bomba de vacío. El siguiente paso es calentar las piezas mediante controles de temperatura, que pueden alcanzar entre 1500 y 5400 grados Fahrenheit. Este proceso elimina la posibilidad de oxidación y contaminación, lo que da como resultado un producto final de mayor pureza. Después del calentamiento, las piezas se enfrían y se acaban antes de sacarlas del horno de vacío. El horno consta de varios componentes, incluido el sistema de vacío, la carcasa del horno, el elemento calefactor eléctrico, los controles de temperatura, el sistema de suministro de energía y el aparato de transporte.
¿Cuál Es La Aplicación Para Horno Tubular?
El horno tubular se utiliza principalmente en metalurgia, vidrio, tratamiento térmico, materiales de ánodo y cátodo de litio, nueva energía, abrasivos y otras industrias, y es un equipo profesional para medir materiales bajo ciertas condiciones de temperatura.
El horno tubular presenta una estructura simple, fácil operación, fácil control y producción continua.
El horno tubular también se aplica ampliamente en los sistemas CVD (deposición química de vapor) y CVD mejorados con plasma.
¿Cómo Funciona Un Horno De Tubo Rotatorio?
Un horno de tubo rotatorio es un horno circular que gira durante el tratamiento térmico. Quema combustible y los gases de calentamiento creados fluyen hacia la muestra. El horno cuenta con un tambor de metal revestido con refractario, montado en ángulo. Los materiales sueltos se calientan para el procesamiento fisicoquímico y el calor se transfiere desde una fuente de calor a un tubo giratorio que contiene la muestra. Los hornos de tubo rotatorio están diseñados para el procesamiento continuo de materiales y tienen múltiples zonas de control térmico. Tienen una amplia gama de aplicaciones, incluida la fabricación de alúmina, vermiculita, gránulos de mineral de hierro y clínker de cemento.
¿Qué Gas Se Utiliza En El Proceso De CVD?
Hay enormes fuentes de gas que se pueden usar en el proceso de CVD, las reacciones químicas comunes de CVD incluyen pirólisis, fotólisis, reducción, oxidación, redox, por lo que los gases involucrados en estas reacciones químicas se pueden usar en el proceso de CVD.
Tomamos el crecimiento de CVD Graphene como ejemplo, los gases utilizados en el proceso de CVD serán CH4, H2, O2 y N2.
¿Qué Gas Se Utiliza En Un Horno De Vacío?
Se pueden usar diferentes gases en un horno de vacío dependiendo de la aplicación. En general, los hornos de vacío pueden trabajar con gases o mezclas como Argón, Nitrógeno, Hidrógeno, Monóxido de Carbono, Helio, entre otros. El uso de estos gases permite el tratamiento térmico en una atmósfera definida, en su mayoría no oxidante, que se requiere para diversas aplicaciones, como soldadura y soldadura fuerte al vacío, recocido al vacío y sinterización. Además, es posible trabajar con una concentración de oxígeno definida que es diferente de la composición del aire.
¿Cuántos Tipos Diferentes De Hornos Tubulares?
El horno tubular puede funcionar con diferentes funciones mecánicas sin problemas, por lo que hay muchos tipos diferentes de variaciones de horno tubular para diferentes propósitos experimentales, los hornos típicos son los siguientes:
Horno tubular horizontal
Horno tubular vertical
Horno de tubo partido
Horno de tubo rotatorio
Horno de tubo basculante
Horno de tubo deslizante
Horno tubular de calentamiento y enfriamiento rápido
Horno tubular de alimentación y descarga continua
¿Cuáles Son Las Ventajas De Un Horno Tubular Rotatorio?
Las ventajas de un horno de tubo rotatorio incluyen una mejor difusión del gas, un menor consumo de gas, una mayor eficiencia del tratamiento térmico y una mejor homogeneidad del producto. Estos hornos brindan una forma eficiente de transferir calor en un período breve y procesar lotes de materiales de manera continua. Los hornos de tubo rotatorio se pueden diseñar a medida para requisitos específicos, incluido el control de temperatura, el tamaño del espacio de trabajo, el tiempo de residencia, la tasa de rotación del tubo y la tasa de flujo de la atmósfera. Al elegir un tubo para un horno tubular rotatorio, los puntos clave a considerar incluyen la velocidad de rotación, la cantidad de material, el diámetro del tubo, la longitud suspendida y el grosor del tubo.
¿Cuál Es La Función Del Horno De Tubo Rotatorio?
La función de un horno tubular rotatorio es calentar materiales sueltos para su procesamiento fisicoquímico. El horno cuenta con un tubo giratorio que sostiene la muestra y aplica calor en múltiples zonas de control térmico. Los gases de calentamiento creados por la quema de combustible fluyen hacia la muestra a través del horno. Los hornos tubulares rotatorios se utilizan para la fabricación de materiales como alúmina, vermiculita, gránulos de mineral de hierro y clínker de cemento, así como para procesos de oxidación y calcinación. Estos hornos pueden estar hechos de cerámica, cuarzo o aleación de alta temperatura y pueden construirse con un amplio rango de temperatura para diversas aplicaciones.
¿Cuál Es La Ventaja Del Sistema CVD?
Se puede producir una amplia gama de películas, películas metálicas, películas no metálicas y películas de aleación multicomponente, según se requiera. Al mismo tiempo, puede preparar cristales de alta calidad que son difíciles de obtener por otros métodos, como GaN, BP, etc.
La velocidad de formación de la película es rápida, normalmente varias micras por minuto o incluso cientos de micras por minuto. Es posible depositar simultáneamente grandes cantidades de recubrimientos con una composición uniforme, lo que es incomparable con otros métodos de preparación de películas, como la epitaxia en fase líquida (LPE) y la epitaxia de haz molecular (MBE).
Las condiciones de trabajo se llevan a cabo en condiciones de presión normal o bajo vacío, por lo que el recubrimiento tiene una buena difracción y las piezas de trabajo con formas complejas se pueden recubrir uniformemente, lo cual es muy superior al PVD.
Debido a la difusión mutua del gas de reacción, el producto de reacción y el sustrato, se puede obtener un recubrimiento con buena fuerza de adhesión, lo cual es crucial para preparar películas con superficie reforzada, como películas resistentes al desgaste y anticorrosión.
Algunas películas crecen a una temperatura mucho más baja que el punto de fusión del material de la película. En condiciones de crecimiento a baja temperatura, el gas de reacción y la pared del reactor y las impurezas contenidas en ellos casi no reaccionan, por lo que se puede obtener una película con alta pureza y buena cristalinidad.
La deposición de vapor químico puede obtener una superficie de deposición suave. Esto se debe a que, en comparación con LPE, la deposición química de vapor (CVD) se lleva a cabo en alta saturación, con alta tasa de nucleación, alta densidad de nucleación y distribución uniforme en todo el plano, lo que da como resultado una superficie lisa macroscópica. Al mismo tiempo, en la deposición química de vapor, el camino libre promedio de las moléculas (átomos) es mucho mayor que el LPE, por lo que la distribución espacial de las moléculas es más uniforme, lo que conduce a la formación de una superficie de deposición uniforme.
Bajo daño por radiación, que es una condición necesaria para la fabricación de semiconductores de óxido metálico (MOS) y otros dispositivos
¿Cuál Es El Elemento Calefactor Utilizado En Un Horno De Vacío?
El elemento calefactor en un horno de vacío es fundamental para su correcto funcionamiento y depende de factores como la temperatura máxima de funcionamiento, la carga de energía, la presión parcial y los gases de extinción, y la expectativa de vida. Los hornos de vacío se calientan mediante elementos de resistencia eléctrica hechos de una variedad de materiales, incluidas aleaciones metálicas de alta temperatura como acero inoxidable, níquel-cromo, molibdeno, tungsteno, tantalio o materiales no metálicos como grafito y carburo de silicio. La elección del material para el elemento calefactor es importante para maximizar su longevidad, confiabilidad, eficiencia y, en última instancia, los resultados del proceso.
¿Cuáles Son Las Ventajas Del Horno De Tubo Rotatorio?
Los hornos de tubo rotatorio ofrecen una transferencia de calor eficiente durante un período corto, procesando continuamente lotes de material y minimizando el manejo del material. El movimiento continuo del horno expone toda la superficie de la muestra a la atmósfera, lo que mejora la difusión del gas y reduce el consumo de gas para aumentar la eficiencia del tratamiento térmico.
¿Qué Significa PECVD?
PECVD es una tecnología que utiliza plasma para activar el gas de reacción, promover la reacción química en la superficie del sustrato o en el espacio cercano a la superficie y generar una película sólida. El principio básico de la tecnología de deposición de vapor químico de plasma es que, bajo la acción de un campo eléctrico de RF o CC, el gas de origen se ioniza para formar un plasma, el plasma de baja temperatura se utiliza como fuente de energía, se obtiene una cantidad adecuada de gas de reacción. introducido, y la descarga de plasma se utiliza para activar el gas de reacción y realizar la deposición de vapor químico.
Según el método de generación de plasma, se puede dividir en plasma de RF, plasma de CC y plasma de microondas CVD, etc...
¿Cuál Es La Diferencia Entre CVD Y PECVD?
La diferencia entre PECVD y la tecnología CVD tradicional es que el plasma contiene una gran cantidad de electrones de alta energía, que pueden proporcionar la energía de activación requerida en el proceso de deposición química de vapor, cambiando así el modo de suministro de energía del sistema de reacción. Dado que la temperatura de los electrones en el plasma es tan alta como 10000K, la colisión entre los electrones y las moléculas de gas puede promover la ruptura del enlace químico y la recombinación de las moléculas de gas de reacción para generar grupos químicos más activos, mientras que todo el sistema de reacción mantiene una temperatura más baja.
Entonces, en comparación con el proceso de CVD, PECVD puede llevar a cabo el mismo proceso de deposición de vapor químico con una temperatura más baja.
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