James Walton
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Souvent l’innovation donne lieu à une évolution profitable à de nombreux secteurs d'activité. La production de vapeur en est un parfait exemple. La technologie de régulation de débit massique permet par exemple de réguler les procédés de revêtement de surface, de dépôt de couche mince, ou de créer des mélanges d'étalonnage de concentration stable. La génération de vapeur a toujours été un procédé complexe et coûteux consistant à faire passer un gaz porteur dans un bain de liquide thermostaté : le bulleur. On obtient ainsi une vapeur de composition changeante ni régulée en masse ni en pression partielle directement.

Cette technique a été utilisée pendant de nombreuses années dans un grand nombre d'industries. Si l'on considère les principes sur lesquels la méthode décrite ci-dessus est basée, on imagine bien les défis que cela comporte et les coûts que cela engendre.

Système classique de bulleur

Système de bulleur traditionnel

Si l'on devait modifier ce système, la première chose que l'on éliminerait serait le bain de liquide thermostaté. Il est à l'origine de plusieurs sources d’instabilité :

  • L'évaporation du fluide peut entraîner des changements de concentration de vapeur
  • La modification des niveaux de liquide crée des différences de contre-pression
  • Les fluctuations du débit liées au niveau de liquide entraînent une modification des conditions d’utilisation
  • Les l’incertitudes du thermostat peuvent rajouter des instabilités à température du liquide
  • Le chauffage d'un bain thermostaté demande en outre une forte consommation énergétique

En éliminant ces sources d’instabilité du procédé et en combinant les régulations du débit du liquide à l'aide d'un débitmètre massique Coriolis et celle du gaz grâce à la régulation de débit massique thermique, il est possible de bénéficier des performances suivantes :

  • Rapidité de réaction du changement des concentrations
  • Consommation réduite des liquides à évaporer
  • Précision du contrôle de la température du point de rosée
  • Rapidité de traitement du substrat en CVD
  • Possiblité de commande du système en concentration : ppm, ppb, mole ou de conditions de sortie comme le point de rosée à une pression donnée.

L'application d'une régulation en boucle fermée et l'association de différentes technologies de capteur d’hygrométrie donnent la possibilité d'élaborer une solution qui permet de générer une concentration de vapeur précise et régulée.

Système d'évaporation CEM

CEM : Contrôle de l'Évaporation et du Mélange

Les régulations directes des débits de liquide et de gaz dans une conduite à température contrôlée facilitent les changements des conditions de service de l’expérience . Le débitmètre massique Coriolis pour le liquide et le régulateur de débit massique thermique pour gaz sont directement reliés à une vanne de mélange 3 voies au dessus d'un échangeur thermique à température contrôlée. En faisant passer le liquide par un injecteur et en l’entrainant avec un flux gazeux, un spray est généré à température ambiante et est conduit dans l’échangeur thermique, ce qui permet d’avoir une vaporisation totale du liquide et d’obtenir un mélange complétement gazeux en sortie.

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