Brevet FR2074806A1 — publié le 19711008

L'invention concerne les dispositifs de transfert de chaleur et, plus précisément, les dispositifs tirant profit du déplacement d'un liquide par effet capillaire qui, par leur forme, se prêtent spécialement aux applications dans le domaine des étuves ou des 5 fours. Le principe et la technique de construction des chaudières à reflux sont "bien au point et sont connus depuis des publications faites sur la question au cours des années 30. Un "tuyau thermique" fonctionne selon le principe de la chaudière à reflux et a un excel-10 lent rendement quant au transfert d'importants flux de chaleur. Des exemples de dispositifs du type "tuyau thermique" sont décrits dans les brevets E.ÏÏ.À. n° 3 152 774 et 3 229 759» au nom de T. Wyatt et de G.M. G-rocer respectivement. Le "tuyau thermique" est essentiellement un tube fermé dont la paroi est garnie, sur sa face intérieure, 15 d'une couche d'un matériau poreux formant mèche. Le tube ou tuyau est empli partiellement d'un liquide, dont la nature particulière est déterminée par la gamme de températures voulue, ce liquide imprégnant le matériau-mèche poreux et diffusant à travers celui-ci sous l'effet des forces capillaires. 20 Lorsqu'un flux de chaleur suffisant est appliqué en un point quelconque de la surface du tuyau, du liquide s'évapore. Une quantité d'énergie équivalente à la chaleur de vaporisation est entraînée, à partir de la zone de flux thermique élevé, par la vapeur qui migre à travers les régions intérieures du tuyau. La vapeTir.se re-25 condense sur toute surface intérieure qui est à une température inférieure à celle de la surface d'évaporation, abandonnant ainsi la chaleur de vaporisation à toutes les surfaces plus froides. Le liquide recondensé est alors ramené par les forces capillaires dans la zone de vaporisation ou zone d'application du flux ther-30 mique élevé, de façon à boucler le processus cyclique de transport et de restitution d'énergie thermique à toute région froide du tuyau. En conséquence de cet effet, le "tuyau thermique", bien qu'il ne soit chauffé que dans une petite zone, se transforme rapidement en une surface isotherme; c'est-à-dire que toutes les températures su-35 perfieielles du tuyau sont égales ou approximativement égales, quelle que puisse être la distribution du flux thermique appliqué. Etant donné que la présente invention peut être appliquée avantageusement pour la réalisation d'un four de diffusion pour l'industrie des semi-conducteurs, il est présenté ci-après une brève 40 description de ces fours de diffusion. Dans l'état actuel de la 70 03307 2 2074806 technique, un four de diffusion comporte un long tube de traitement de 60 à 90 cm de longueur et de plusieurs centimètres de diamètre» Sur sa longueur, le tube de traitement est entouré par un élément chauffant de grande longueur enroulé eh.hélice, qui est divisé en 5 trois parties, à savoir une longue partie centrale et deux portions extrêmes plus courtes. Les trois parties de l'élément chauffant sent alimentées séparément en.énergie électrique de chauffage, de façon à établir trois zones de chauffage, réglables séparément par thermostat, à l'intérieur du tube de traitement. Les trois zones sont 10 nécessaires pour établir un profil régulier de température sur la plus grande longueur possible du tube de traitement. Un profil régulier de température est- nécessaire pour que toutes les plaquettes. de semi-conducteur, qui sont placées dans une nacelle à l'intérieur du tube de traitement, soient sûrement soumises aux mêmes conditions 15 de traitement thermique de diffusion. Le procédé de diffusion consiste à introduire une impureté gazeuse ou substance dopante dans le tube de traitement, tandis que les plaquettes de semi-conducteur chargées dans la nacelle sont chauffées à 1300°C environ. En dépit d'une telle disposition perfectionnée de chauffage en 20 trois zones, il s'en faut de beaucoup pour que toute la longueur du tube de traitement atteigne un profil régulier de température, 3fcn outre, un circuit de commande électrique assez compliqué est nécessaire pour régler ou modifier les températures des trois zones, de telle sorte que le profil régulier de température soit non seroleraaafe 25 établi dans le four, mais maintenu dans différentes conditions de chargement de la nacelle. On pourra se référer aux brevets E.U*A. suivants pour obtenir des descriptions plus complètes de fours de diffusion et des problèmes: qui s'y rattachent : . 30 3 291 969 B. J. Speransky.et al. 13 décembre 1966 3 299 196 C. A. Lasch Jr. et al • 17 janvier 1967 3 311 694 G. À. Lasch Jr. 28 mars 1967 3 370 120 G. A. Lasch Jr. 20 février 1968 3 385 921 G. P. Hampton 28 mai 1968 35 3 387 078 ¥. S. Montgomery Jr. et al. 4 juin 1968 ; 3 396 955 R. G. Martinet 13 aoftt 1968 L'invention concerne un dispositif agencé de façon très particulière et tirant parti du principe fondamental du "tuyau thermique" et elle envisage le fait que ces dispositifs puissent et doivent 40 être utilisés dans certains types de fours, notamment des fours de 70 03307 3 2074806 diffusion. Les surfaces intérieures d'un tuyau annulaire sont gaiv nies d'un matériau-mèche poreux, par exemple des métaux frittes, des toiles métalliques ou autres structures compactes poreuses, pour assurer une interconnexion complète des trajets de déplacement 5 du liquide. Lorsqu'il est chargé d'un liquide de travail qui humecte le matériau-mèche et présente une tension de vapeur appropriée en fonction de la gamme de températures voulue dans le cas considéré, le "tuyau thermique" annulaire isotherme est utilisable en vue d'un grand nombre d'applications de transfert de chaleur. En parti-10 culier, si on l'utilise dans Ton four de diffusion, il assurera un profil régulier de températures sur toute la longueur du tube ou de la chambre de traitement, avec un seul élément chauffant électrique et un unique régulateur de température. La fig. 1 des dessins ci-annexés est une vue schématique en 15 perspective, partie en coupe et portions arrachées, d'un four tubu-laire utilisant un dispositif selon l'invention; la fig. 2 représente en élévation et partiellement en coupe longitudinale, portions arrachées, le dispositif en question; la fig. 3 est une coupe transversale selon 3-3 fig. 2; 20 la fig. 4 est une vue schématique représentant une variante d'élément chauffant pour le dispositif de la fig. 2; la fig. 5 est un graphique représentant variation de la température en fonction de la distance le long du four de deux régions différentes de celui-ci; on a porté en ordonnées la température en 25 °C, et en abscisses la distance en unités équivalant à 25,4 mm; la fig. 6 est une vue en perspective, portions arrachées, représentant un four de diffusion qui utilise un "tuyau thermique" annulaire selon l'invention; la fig. 7 est une coupe transversale de l'ensemble du four de 30 la fig. 6; les fig. 8 et 9, enfin, sont des vues en perspective d'autres modèles de fours de diffusion utilisant des tuyaux thermiques annulaires à section rectangulaire. Dans la fig. 1, on peut voir un four 10 comportant une cavité 35 centrale isotherme 12 de traitement, formée à l'intérieur d'un "tuyau thermique" annulaire 14. Un bobinage électrique de chauffage 16 est enroulé autour d'une extrémité du "tuyau thermique" 14 et est alimenté en énergie électrique par une source de tension 18. Le bobinage de chauffage 16 peut être enrobé dans une gaine calorifuge 40 20 qui entoure le "tuyau thermique" 14 sur toute sa longueur. La 70 03307 4 2074806 gaine calorifuge 20 sert à réduire au mini mum les pertes de chaleur entre le "tuyau thermique" 14 et l'atmosphère ambiante. Comme on peut le voir plus nettement dans les fig. 2 et 3, le "tuyau thermique" 14 comprend des tubes cylindriques intérieur et 5 extérieur concentriques de métal, 22 et 24 respectivement. L'intervalle entre les tubes 22 et 24 constitue une chambre annulaire 25. Les surfaces des tubes 22 et 24 situées à l'intérieur de la chambre annulaire 25 sont garnies de revêtements 26 et 28 en un matériau poreux formant mèche. Les deux revêtements formant mèche 26 et 28 sont 10 espacés l'un de l'autre et sont maintenus par de courts éléments d'écartement 30 en un matériau formant mèche, répartis sur la longueur des tubes 22 et 24. À ses deux extrémités, la chambre annulaire 25 est fermée par des plaques-couvercles 32, dont l'une est visible fig. 1, ces pla-15 ques laissant ouverte la cavité isotherme de traitement 12 de telle sorte qu'elle soit facilement accessible de l'extérieur. La chambre annulaire 25 est purgée des gaz non condensables tels que l'air et contient un liquide évaporable 34, en une quantité suffisante pour humidifier entièrement le matériau-mèche par effet capillaire. Le 20 choix du liquide dépend de la température de fonctionnement voulue pour le "tuyau thermique" 14. Le matériau-mèche pour les revêtements 26 et 28 et les éléments d'écartement 30 peut affecter la forme d'un métal fritte, de toiles métalliques ou de toute autre structure dense et poreuse 25 comportant des lacunes ou trous de dimensions capillaires et susceptibles de transporter le liquide évaporable 34» Lorsque le four 10 est en service, le bobinage de chauffage 16 est mis sous tension pour chauffer la partie du "tuyau thermique* annulaire 14 qu'il entoure. Le liquide 34 ainsi chauffé s'évapore 30 et la vapeur entraîne, à partir de la zone de flux thermique élevé, une quantité d'énergie thermique qui correspond à la chaleur de vaporisation. La vapeur migre à travers la chambre annulaire 25 où elle se condense sur toutes les surfaces intérieures dont la température est inférieure à la température de la surface d'évaporation, 35 restituant ainsi la chaleur de vaporisation à toutes les surfaces ' plus froides et élevant la température de celle-ci. Des trajets continus pour le passage de la vapeur sont maintenus, dans la direction circonférentielle de la chambre annulaire 25, par l'intervalle linéaire entre les éléments d'écartement 30. Le liquide 34 40 condensé est ensuite transporté par effet capillaire à travers le 70 03307 2074806 matériau-mèche entre ces zones de condensation et la zone d'évapora tion ou zone d'application du flux thermique élevé, où le liquide 34 s'évapore de nouveau. Grâce à ce processus en cycle fermé, l'énergie thermique four-5 nie par le bobinage chauffant 16 est transportée et délivrée à toute région intérieure plus froide de la chambre 25. Il en résulte que la surface entière du "tuyau thermique" 14 se transforme rapidement en une surface isotherme dans la gamme de températures déterminée par le liquide travaillant, et le volume à l'intérieur de la 10 cavité isotherme de traitement 12 du four 10 a une température uniforme sur toute la longueur du "tuyau thermique" 14. Pour un liquide travaillant particulier, il existe une gamme de températures d'équilibre dans laquelle le dispositif selon l'invention assure des conditions isothermes. La limite inférieure de 15 la gamme de températures d'équilibre est déterminée par les propriétés thermodynamiques du liquide travaillant, c'est-à-dire la tension de vapeur et la chaleur de vaporisation. La limite supérieure de la gamme de températures d'équilibre est déterminée par l'aptitude mécanique du dispositif à résister aux pressions positives de 20 la vapeur par rapport à l'atmosphère ambiante. La cavité de traitement 12 étant dépourvue de liquide 34"est utilisable comme four pour le traitement de différents produits manufacturés, par exemple des composants semi-conducteurs, sans risque de contamination par le liquide travaillant 34. En outre, le 25 four 10 peut être utilisé pour créer une ambiance isotherme pour différents éléments qui exigent une répartition uniforme de la température, le four ayant une forme qui s'adapte à ces éléments. En conséquence, bien que le four 10 ait été représenté sous la forme d'un cylindre, il peut avoir une section rectangulaire ou même une 30 forme complexe en coupe transversale. Dans un modèle de réalisation pratique, donné à titre d'exemple, les tubes 22 et 24 sont constitués par des cylindres en acier inoxydable ayant 304 mm de longueur, respectivement 38,1 et 48,2 ma de diamètre intérieur et respectivement 40,6 et 50,8 mm de diamètre 35 extérieur. Le matériau-mèche est constitué de quatre couches multiples de toiles d'acier inoxydable à mailles carrées à ouvertures de 0,149 mm de côté. Le liquide évaporable est du potassium métallique. En vue d'applications où des températures supérieures à 1000°C sont nécessaires, par exemple le traitement de composants semi-con--40 ducteurs, on peut utiliser des liquides travaillants tels que le 70 03307 e 2074806 lithium ou d'autres métaux liquides possédant la température d'éva-poration voulue. Pour les applications qui nécessitent des températures élevées de traitement, il s'avère avantageux d'utiliser des barres de carbure de silicium comme éléments chauffants, à la place 5 de bobinages de chauffage. Dans la fig. 4 par exemple, deux ou plusieurs de ces barres 35 peuvent être disposées côte à côte au-dessous du "tuyau thermiqueM annulaire 14, comme on l'a représenté. Les barres 35 peuvent être connectées en parallèle à la source de tension 18. 10 La fig. 5 reproduit des courbes de températures relevées sur la longueur du four 10, au niveau de deux zones différentes de ee-lui-ci. La courbe 36 est relative à la zone indiquée dans la fig. 1 par la ligne en pointillé 38, dans la cavité au contact de la surface intérieure de la gaine isolante 20. La courbe 40 se rapporte 15 à la zone sur la surface interne du tube intérieur 22, c1est-à-dire la surface qui limite la cavité centrale de traitement 12, La température en °C a été portée en ordonnées et la distance D (en unités équivalant à 25,4 mm) le long du four 10 en abscisses. Il est visible que la température du "tuyau thermique" 14 annulaire s'élè-20 ve de 700°C à l'extrémité voisine du bobinage de chauffage, à un maximum de plus de 780°C à une distance de 50,8 mm exactement, puis retombe au-dessous de 600°G à l'extrémité opposée. An contraire, la température sur la surface interne du tube intérieur 22 est maintenue uniformément à 720°C sur toute la longueur. 25 L'invention offre des avantages particuliers lorsqu'elle est appliquée au traitement de composants semi-conducteurs. Par exemple, dans le domaine de la fabrication des composants semi-conducteuxs, il est nécessaire de chauffer des plaquettes de silicium en présence de matériaux dopants dans un four à des températures de l'ordre 30 de 1000°C. Avec les fours actuellement utilisés, la température est assez uniforme dans la partie centrale, mais elle s'abaisse notablement aux extrémités. En conséquence, le four est inutilisable sur 60 fo environ de sa longueur. Grâce à l'invention, la température est pratiquement uniforme sur toute la longueur du four et il 35 est possible d'utiliser une longueur beaucoup plus grande de la zone du four pour traiter des composants semi-conducteurs. Par conséquent, dans une application particulière, la consommation équivalente d'énergie pour le traitement peut être réduite dans une mesure importante. 40 Les fours actuellement en service utilisent plusieurs éléments 70 03307 7 2074806 chauffants électriques répartis sur leur longueur, chacun des éléments pouvant être réglé individuellement par thermostat. La possibilité d'une défaillance de l'un des éléments chauffants ou de l'un des circuits de commande pose des problèmes d'entretien. Selon l'in-5 vention, les problèmes d'entretien ainsi que les coûts des installations sont réduits du fait que celles-ci ne nécessitent qu'une seule source de chaleur et un seul circuit de commande. L'invention offre en outre des avantages particuliers lorsqu'elle est appliquée à l'exécution d'essais de propriétés mécani-10 ques à température élevée. Dans la technique du contrôle des matériaux, on utilise un four pour chauffer l'échantillon soumis aux essais. Les fours actuellement utilisés dans ce domaine comportent Tin grand nombre d'éléments chauffants bobinés sur leur longueur, ces éléments étant commandés et réglés individuellement pour établir 15 une température sensiblement uniforme dans toute la zone active. Lorsqu'il est réglé, un tel four assure une uniformité de température dont la variation atteint plusieurs degrés sur la longueur utile. Au cours de la succession des essais, toute variation de l'équilibre thermique, due à des modifications des conditions d'essai, in-20 fluence et altère l'uniformité thermique dans le volume du four. L'invention élimine toute nécessité de réglage manuel ou semi-automatique de la position du point d'application de chaleur ou de l'uniformité de la température dans le volume de la chambre isotherme de traitement. Un seul organe automatique de commande de la tempéra-25 ture est donc suffisant pour maintenir l'uniformité dans tout le volume de traitement, pour toute température voulue comprise dans la gamme caractérisant le liquide de transfert de chaleur. L'invention est décrite ci-après en se référant à son application à la construction d'un four de diffusion pour le traitement de 30 semi-conducteurs. Les fig. 6 et 7 représentent un four de diffusion constitué par un four 50 proprement dit et un système de commande électrique 52. Le four 50 comprend une caisse extérieure ou enveloppe 54 revêtue d'un matériau calorifuge 56. Un bobinage de chauffage 58, supporté par le calorifuge 56, s'étend dans la direction longi-35 tudinale et au centre de l'enveloppe 54, s'enroulant en hélice autour d'un tube-support cylindrique 60 en céramique. Le bobinage de chauffage 58 remplit le même rôle que le bobinage chauffant 16 de la fig. 1, c'est-à-dire qu'il alimente en énergie de chauffage le tuyau thermique annulaire 20 qui, dans ce four de 40 diffusion, est monté à l'intérieur du tube-support 60. A cette fin, 70 03307 a 2074806 le bobinage de chauffage 58 peut être en un fil à haute résistance qui s'échauffe à une température élevée lorsqu'il reçoit un courant électrique d'une fréquence de 50 Hz. Selon un autre mode de réalisation, le bobinage de chauffage 58 peut être constitué par un tube 5 métallique à conductivité électrique élevée qui, lorsqu'il reçoit uh courant à haute fréquence, provoque une élévation de la tempéra-' ture du tuyau thermique annulaire par induction électromagnétique» Un tube cylindrique de traitement 62, en un matériau approprié tel que le quartz, est monté à l'intérieur du tuyau thermique annu-10 laire 20 et s1 étend longitudinalement dans ce tuyau, faisant saillie aux deux extrémités de celui-ci. Le tube de traitement 62 comporte une extrémité ouverte 64 à travers laquelle peut être introduite une nacelle 66 qui contient des plaquettes 68 de silicium ou d'un autre semi-conducteur. L'autre extrémité du tube de traitement 15 62 présente un petit orifice 70 par lequel une substance gazeuse de dopage appropriée peut être introduite dans le tube de traitement en vue de sa diffusion dans les plaquettes 68 de semi-conducteur. On notera que la nacelle 66 chargée de plaquettes, ou plusieurs; de ces nacelles placées bout à bout peuvent s'étendre pratiquement 20 sur toute la longueur du tuyau thermique annulaire 20, et même au-delà des extrémités du bobinage de chauffage 56. La raison en est que la zone effective de chauffage pour le traitement des plaquettœ 68 de semi-conducteur est déterminée par la surface intérieure du tuyau thermique annulaire 20, et non .par le bobinage de chauffage 25 58. La zone effective de chauffage a un profil de température régulier sur toute la longueur du tuyau thermique annulaire 20. Le système de commande électrique 52 comprend une alimentation 72 qui délivre l'énergie électrique au . bobinage de chauffage 58. L'alimentation 72 est connectée au bobinage de chauffage 58 par 30 l'intermédiaire d'un régulateur 74. Un couple thermo-électrique 76, en contact avec le tuyau thermique annulaire 20, est connecté au régulateur 74. Le couple thermo-électrique 76, qui peut être monté dans un tube 77 comme on peut le voir dans la fig. 7, perçoit les variations de la température du tuyau chauffant au-dessus et au-35 dessous d'un point de réglage déterminé pour lequel les circuits d!u régulateur 74 sont réglés. Les circuits du régulateur 74 agissent en couplant l'alimentation au bobinage de chauffage 58 lorsque la température s'abaisse au-dessous du point de réglage et en coupant l'alimentation du bobinage de chauffage 58 lorsque la température 40 s'élève au-dessus du point de réglage. 70 03307 9 2074806 les systèmes de régulation thermique pour des fours de diffusion sont "bien connus dans la technique et il n'est donc pas nécessaire de décrire plus en détail le régulateur 74. Il suffit de dire que le régulateur 74 peut appartenir au type décrit dans le brevet 5 E.U.A. n° 3 291 969, délivré le 13 décembre 1966 à B. J. Speransky et al., pour la régulation de la zone centrale B du serpentin de chauffage 11 de ce brevet. L'alimentation 72 peut être agencée de façon à délivrer un courant alternatif à 50 Hz au bobinage de chauffage 58, si ce der-10 nier fonctionne selon le principe du chauffage par résistance. D'autre part, si le bobinage de chauffage 58 est une bobine de chauffage par induction électromagnétique, l'alimentation 72 peut être conçue pour fournir un courant HP à la bobine chauffante 58. Il est visible que le four de diffusion ainsi décrit est beau-15 coup plus simple, en ce qui concerne la structure de son four 50 et de son système de commande 52, qu'un modèle correspondant de four de diffusion classique. L'introduction d'un tuyau thermique annulaire selon l'invention permet d'utiliser un seul bobinage de chauffage à la place de trois et tm seul système de régulation thermique 20 au lieu de trois. Le tuyau thermique annulaire 20 assure un profil régulier de températures sur toute la longueur de sa cavité intérieure, ce qui augmente la capacité volumétrique de la zone de traitement des semi-conducteurs. En outre, toutes les fois qu'il y a lieu de faire varier la température du four, celle-ci s'élèvera 25 ou s'abaissera uniformément sur toute la longueur de la zone de chauffage. La fig. 8, à laquelle on se réfère maintenant, illustre un modèle modifié d'ensemble de four de diffusion 50a qui présente une section rectangulaire. Le tube de traitement 62a.et le tuyau ther-30 mique annulaire 20a sont donc rectangulaires au lieu d'être circulaires. Un élément chauffant 58a, de forme plane et sinueuse, est monté au contact d'une surface du tuyau thermique 20a, par exemple sa face supérieure. Les méandres de l'élément chauffant 58a forment un angle avec l'axe longitudinal du tuyau thermique 20a et du tube 35 de traitement 62a. Avec cette forme plate, il est préférable que l'élément chauffant 58a soit du type à fil résistant. L'élément chauffant 58a peut être agencé en vue d'un contact thermique direct avec le tuyau thermique annulaire 20a. Par exemple, ■ 1*élément chauffant 58a peut être constitué par un conducteur central 78 transpor-40 tant le courant, maintenu à distance d'une gaine métallique 70 03307 10 2074806 extérieure 80 par une isolation électrique 82. Selon un autre mode de réalisation, pour faciliter le montage et le démontage, l'élément chauffant 58a peut être monté sur un organe-support plat 60a, lequel est à son tour monté sur le tuyau thermique 20a. Pour sim-5 plifier le dessin, on n'a pas représenté les autres parties du four 50a, étant bien entendu que celui-ci comporte des éléments simil ai-res, correspondant au calorifuge 56 et à l'enveloppe 54 des fig. 6 et 7. De même, un système de commande 52, semblable à celui qui a déjà été décrit en se référant aux fig. 6 et 7, peut être utilisé 10 avec l'ensemble four rectangulaire 50a. Un avantage supplémentaire de l'introduction d'un tuyau thermique annulaire dans un four de diffusion apparaît manifestement dans la fig. 8. En effet, l'élément chauffant 58a n'a pas besoin d'envelopper le tube de traitement 62a, comme dans le cas des fours 15 de diffusion classiques. Il suffit d'appliquer toute l'énergie thermique d'entrée requise à une zone localisée du tube thermique 20a, par exemple sa surface supérieure ou une partie de celle-ci, et,en raison du mode d'action du tuyau thermique 20a, toute sa surface prendra -un état isotherme. Par ailleurs, lors du calcul de l'élé-20 ment chauffant 58a, il n'est pas nécessaire d'accorder une grande attention à l'écartement précis entre les méandres, ni à l'uniformité de la longueur de ces derniers. La fig. 9 illustre un autre modèle de four de diffusion rectangulaire 50b qui est semblable à celui de la fig. 8. Dans cette 25 forme d'exécution, l'élément chauffant 58b comporte des méandres sinueux qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal du tuyau thermique 20b et du tube de traitement 62b. L'élément chauffant 58b, qui peut être monté sur un tube de support 60b, peut recouvrir les quatre faces du tuyau thermique 20b, tant en direction longitu-30 dinale que circonférentielle, comme dans le cas représenté; ou bien il peut recouvrir un nombre moins grand' de faces ou seulement des parties de celles-ci. L'un des avantages principaux de la forme rectangulaire pour l'ensemble four de diffusion réside dans le fait qu'elle réduit à 35 un minimum la surface en coupe transversale du tube de traitement ' requise pour une nacelle et sa charge de semi-conducteurs, quelle que soit la forme de ceux-ci. Cela réduit à un minimum la-perte de chaleur à partir des extrémités ouvertes du. four et améliore le profil de températures de celui-ci. 40 Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce 70 03307 11 2074806 qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux des modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 70 03307 12 2074806 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de transfert de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : un organe tubulaire comportant des parois intérieure et extérieure espacées, délimitant une chambre annulaire 5 close, mise sous vide; un revêtement en un matériau formant mèche sur la surface externe de la paroi intérieuré et sur la surface interne de la paroi extérieure, recouvrant pratiquement toutes les parties de ces surfaces qui doivent être.soumises à une application de chaleur; au moins un élément en un matériau formant mèche, re-10 liant ces revêtements sur des parties seulement de la longueur de ceux-ci; la chambre annulaire étant purgée de tous les gaz non con-densables et étant partiellement emplie d'une substance susceptible de se vaporiser à partir d'une phase liquide et d'imprégner les revêtements et l'élément en matériau formant mèche. 15 2 - Dispositif de transfert de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : un organe tubulaire comportant des parois intérieure et extérieure espacées qui délimitent une chambre annulaire close, mise sous vide, entourant une cavité centrale; des moyens formant un revêtement capillaire sur la surface interne de 20 la paroi extérieure et tm revêtement capillaire sur la 'Surface externe de la paroi intérieure; d'autres moyens capillaires reliant ces revêtements capillaires; la chambre annulaire étant purgée de tout gaz non condensable et étant emplie partiellement d'une substance qui est susceptible de se. vaporiser à partir d'une phase li-25 quide et d'être transportée dans les revêtements capillaires et les autres moyens capillaires. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour fermer les deux extrémités de la chambre annulaire, mais en laissant ouvert tm pàssage central 30 entouré par cette chambre et ayant la même longueur que celle-ci. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les autres moyens capillaires sont constitués par plusieurs groupes d'éléments en un matériau formant mèche qui maintiennent les revêtements capillaires à distance l'uncte l'autre, ces éléments 35 en matériau formant mèche étant espacés mutuellement en direction ' circonférentielle et en direction longitudinale dans la chambre annulaire, de façon à ménager des trajets de passage pour le liquide à travers la chambre» 5 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que 40 les revêtements capillaires et les autres moyens capillaires sont 70 03307 2074806 formés de toile métallique. 6 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite substance est une matière choisie parmi le groupe constitué par le potassium et le lithium. 5 7 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre annulaire a la forme d'un cylindre circulaire. 8 - Dispositif du type four caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : un dispositif de transfert de chaleur réalisé selon le principe de la chaudière à reflux et formant une chambre annulai-10 re close, mise sous vide, qui entoure une cavité centrale; cette chambre annulaire étant purgée de tout gaz non condensable et étant emplie partiellement d'une substance qui est vaporisable à partir d'une phase liquide} des moyens de chauffage disposés à l'extérieur de la chambre et raccordés thermiquement à celle-ci pour .chauffer au 15 moins une partie de celle-ci; et des moyens capillaires qui recouvrent pratiquement toutes les parties de la surface interne de la chambre annulaire qui sont contiguës aux moyens de chauffage, l'énergie thermique appliquée étant répartie uniformément dans toute la chambre par un effet du type chaudière à reflux, de façon à éta-20 blir des conditions pratiquement isothermes dans la. chambre, quel que soit l'endroit où l'énergie theunique est appliquée. 9 - Dispositif du type four caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : un dispositif de transfert de chaleur réalisé selon le principe de la chaudière à reflux et formant une chambre an- 25 nulaire close allongée, mise sous vide, qui entoure un volume central de traitement destiné à recevoir une pièce à traiter; cette chambre annulaire étant purgée de tout gaz non condensable et étant emplie partiellement d'une substance qui est vaporisable à partir d'une phase liquide; des moyens de chauffage disposés à 11 extérieur 30 de la chambre et couplés thermiquement à celle-ci pour en chauffer au moins une partie; et des moyens capillaires qui recouvrent pratiquement toutes les parties de la surface interne de la chambre annulaire qui sont contiguës aux moyens de chauffage, de telle sorte que l'énergie thermique appliquée soit répartie uniformément daiB 35 toute la chambre par un effet du type chaudière à reflux, de façon à établir une ambiance isotherme pour une pièce à traiter qui doit être introduite dans le volume central de traitement. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce fait que les moyens capillaires sont agencés de façon à assurer un 40 transport du liquide par effet capillaire et le retour de ladite 70 03307 14 2074806 substance en phase liquide, 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens capillaires comprennent des revêtements en un matériau formant mèche, qui sont reliés l'un à l'autre et recouvrent 5 les surfaces internes de la chambre, pour transporter ladite substance à 11 état liquide par effet capillaire• 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une gaine calorifuge qui entoure le dispositif de transfert de chaleur et les moyens de chauffage. 10 13 - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que',1e s moyens de chauffage sont constitués pàr un élément chauffant électrique monté dans le voisinage d'une portion extrêma du dispositif de transfert de chaleur. 14 - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce 1 5 que 1 ' élément chauffant électrique est constitué par un enroulement chauffant qui entoure le dispositif de transfert de chaleur. 15 - Dispositif selon la revendication 13» caractérisé en ce que l'élément chauffant électrique est constitué par des barres de chauffage espacées. 20 16 — Four de diffusion, caractérisé en ce qu'il comprend : un tuyau thermique tubulaire comportant un passage longitudinal central qui s'étend d'une extrémité à l'autre; un tube de traitèment disposé dans le passage du tuyau thermique tubulaire et ayant pratiquement la même longueur que celui—ci, ce tube délimitant une zone al— 25 longée de traitement où. des éléments semi-conducteurs peuvent être soumis à un traitement de diffusion; et des moyens pour chauffer le tuyau thermique tubulaire, d'où il résulte que toute la surface de celui-ci entourant le tube de traitement devient isotherme et qu'un profil régulier de températures est établi à l'intérieur et sur tou— 30 te la longueur de la région allongée de traitement qui a la même étendue que le tuyau thermique. 17 - Pour selon la revendication 16, caractérisé en ce que lès éléments chauffants sont constitués par un bobinage de chauffage enroulé en hélice autour d'une section nettement inférieure à la 35 longueur totale du tuyau thermique. > 18 - Pour de diffusion selon la revendication 17, caractérisé en ce que le tuyau thermique -et le tube de traitement ont -une forme cylindrique circulaire. 19 - Four de diffusion selon la revendication 17, caractérisé 40 en ce qu'il comprend en outre, un tube-support qui em; g lire le tuyau 70 03307 15 2074806 thermique et autour duquel le bobinage de chauffage est enroulé en hélice. 20 - Pour de diffusion selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens chauffants sont constitués par un élément 5 chauffant sinueux dont les méandres s'étendent perpendiculairement à la direction longitudinale du tuyau thermique. 21 - Pour de diffusion selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens chauffants sont constitués par un élément électrique sinueux dont les méandres s'étendent parallèlement à la di- 10 rection longitudinale du tuyau thermique. 22 - Pour de diffusion selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens chauffants sont constitués par un élément.électrique sinueux dont les méandres ne couvrent pas toute la circonférence du tuyau thermique. 15 23 - Pour de diffusion selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens chauffants sont constitués par un élément électrique sinueux dont les méandres sont plus courts que la longueur du tuyau thermique. 24 - Pour de diffusion selon la revendication 16, caractérisé 20 en ce que le tuyau thermique et le tube de traitement sont rectangulaires en coupe transversale. 25 - Pour de diffusion caractérisé en ce qu'il comprend : une enveloppe extérieure allongée; un revêtement calorifuge, à l'intérieur de cette enveloppe extérieure, présentant une cavité longitu- 25 dinale centrale; un tuyau thermique tubulaire à extrémités ouvertes à l'intérieur de cette cavité; un tube de traitement disposé à l'intérieur du tuyau thermique, de même longueur que celui-ci et présentant un orifice par lequel une nacelle chargée d'éléments semiconducteurs peut être introduite de façon à occuper toute la lon-30 gueur du tube de traitement recouverte par le tuyau thermique; un élément de chauffage monté dans le voisinage immédiat d'une partie au moins de la surface extérieure du tuyau thermique pour appliquer de la chaleur à celui-ci; de telle sorte que la surface entière du tuyau thermique atteigne pratiquement un état de température unifor-35 me, de façon à établir un profil régulier de températures sur toute la longueur du tube de traitement recouverte par le tuyau thermique; des moyens détecteurs de température, connectés thermiquement au tuyau thermique pour percevoir la température de celui-ci; des moyens d'alimentation électrique connectés à l'élément chauffant 40 pour l'alimenter en énergie de chauffage; et des moyens de commande 70 03307 16 2074806 électrique, montés entre les moyens détecteurs de température et les moyens d'alimentation, pour commander l'alimentation en énergie de l'élément chauffant en réponse à des signaux provenant des moyens détecteurs de température, de façon à maintenir la température du 5 tuyau thermique pratiquement constante. 26 - Pour de diffusion selon la revendication 25, caractérisé en ce que le tuyau thermique et le tube de traitement sont circulaires en coupe transversale. 27 - Pour de diffusion selon la revendication 26, caractérisé 10 en ce que l'élément chauffant est constitué par un bobinage électrique enroulé en hélice. 28 - Pour de diffusion selon la revendication 25, caractérisé . en ce que le tuyau thermique et le tube de traitement sont rectangulaires en coupe transversale. 15 29 - Pour de diffusion selon la revendication 28, caractérisé en ce que l'élément chauffant est constitué par un organe plat disposé sur une face seulement du tuyau thermique et constitué par un certain nombre de méandres sinueux d'un conducteur électrique. 30 - Pour de diffusion selon la revendication 28, caractérisé 20 en ce que l'élément chauffant est constitué par un. organe à plusieurs faces planes, disposé sur plusieurs faces du tuyau thermique et composé d'un certain nombre de méandres sinueux d'un conducteur électrique* 31 - Appareil à usage de four, caractérisé en ce qu'il com- 25 prend : une enveloppe extérieure; un calorifugeage recouvrant l'intérieur de cette enveloppe et formant une cavité centrale allongée ouverte; un tuyau thermique tubulaire à extrémités ouvertes disposé dans cette cavité; un élément de chauffage disposé dans le voisinage immédiat d'tuae partie au moins de la surface extérieure du tuyau 30 thermique pour appliquer de l'énergie thermique à celui-ci; de telle sorte que toute la surface du tuyau thermique atteigne un état pratiquement isotherme, de façon à établir un profil régulier de températures dans toute la cavité intérieure du tuyau thermique; une' source d'énergie pour appliquer de l'énergie thermique à l'élément 35 de chauffage; et des moyens régulateurs de température, en circuit» avec cette source d'énergie, pour percevoir la température du tuyau thermique de façon à moduler l'énergie fournie à l'élément de chauf-fâge.par la source d'énergie, de manière à maintenir pratiquement constante la température du tuyau thermique. 40 32 - Appareil selon la revendication 31, caractérisé en ce que 70 03307 2074806 l'élément de chauffage est constitué par un élément chauffant électrique . 33 - Appareil selon la revendication 32, caractérisé en ce que l'élément chauffant est constitué par un bobinage en hélice qui re- 5 couvre une zone du tuyau thermique nettement inférieure à la longueur totale de celui-ci. 34 - Appareil selon la revendication 32, caractérisé en ce que l'élément chauffant est constitué par un conducteur électrique sinueux. 10 35 - Appareil selon la revendication 34, caractérisé en ce que le tuyau thermique a une section rectangulaire. 36 - Appareil selon la revendication 33, caractérisé en ce que le tuyau thermique est circulaire en coupe transversale.