Brevet FR2698288A1 — publié le 19940527

i L'invention concerne l'alimentation en gaz, notamment en mélange gazeux essentiellement à base de diborane (B 2 H 6) et de silane (Si H 4), destiné à un réacteur d'élaboration de couches de verre à base de bore,5 phosphate, silicate (BPSG) ("Boro-phospho-silicate glass") à partir d'un stockage initial de B 2 H 6/Si H 4 dans des proportions déterminées. On sait que ce type de mélange se modifie dans le temps sous l'effet de la tendance du diborane (B 2 H 6) à se dégrader en boranes supérieurs, tels le tétraborane (B 4 H 10) pentaborane 11 (B 5 H 1) notamment, qui d'une part libèrent de l'hydrogène (H 2), d'autre part se transforment parfois en forme liquide ou même solide non transférée avec le débit gazeux Il en résulte qu'à partir d'un stockage parfaitement convenable, le mélange transféré au réacteur présente des défauts de composition notamment une plus faible teneur en bore qui le rendent impropre à l'élaboration correcte de couche de verre du type BPSG. C'est la raison pour laquelle, actuellement, on effectue20 des analyses du mélange gazeux transféré vers le réacteur, et cela par chromatographie qui est une méthode discontinue, peu pratique et qui nécessite des réétalonnages fréquents. La présente invention vise à perfectionner cette mesure en lui substituant une méthode d'un tout autre genre, connue en soi, et qui s'adapte particulièrement bien au type d'application considéré, qui est fiable, continue, simple et qui en outre permet une exploitation immédiate de correction en cas d'écart de la valeur30 mesurée de la teneur en B 2 H 6 par rapport à une valeur de consigne. Ces objectifs sont atteints, selon l'invention, par mesure en continu de la masse volumique du gaz ou mélange, et détermination subséquente de la variation de composition, en particulier de la teneur en B 2 H 6 de façon à, le cas échéant, modifier les conditions d'alimentation gazeuse en gaz ou en mélange notamment (B 2 H 6)(Si H 4)(H 2). La mesure de la masse volumique s'effectue de préférence au moyen d'un densimètre à gaz, du genre à tube vibrant sous l'effet d'une excitation électrique, la fréquence de vibration dépendant de la masse volumique du mélange traversant ledit tube vibrant, et en traitant l'information fréquence, en fonction d'autres informations telles la pression et la température du mélange gazeux, pour déterminer en continu la valeur de la masse volumique dudit mélange. De la sorte l'information de masse volumique peut être utilisée pour modifier les conditions d'alimentation, en particulier en mélange B 2 H 6 -Si H 4, par exemple en asservissant le débit de gaz ou du mélange gazeux et/ou en y adjoignant un débit correcteur additionnel, par exemple à base de diborane (B 2 H 6), le complément étant un gaz inerte. L'invention concerne également une installation de mise en oeuvre de ce procédé. On détaille ci-après une réalisation d'une telle installation en référence au dessin annexé, auquel on se réfère maintenant. Une conduite 1 reliant un réservoir de stockage 2 contenant un mélange gazeux initialement constitué de diborane et de silane, à un réacteur d'utilisation 3 Sur la conduite 1 est monté un densimètre à gaz 10 avec une armature 11 incorporant entre une admission 12 et une sortie 13 un tube vibrant 14 sous l'effet d'une excitation électrique via un conducteur 15, le tout associé à un capteur de pression 16 et à un capteur de température 17. La fréquence de vibration du tube 14 ressort d'un fréquencemètre 18, dont l'information de fréquence et celles de pression et de température sont traitées dans une unité de traitement 19 pour afficher une valeur de masse volumique, et le cas échéant être en outre transférée dans un comparateur 20 de valeur affichée pour modifier l'ouverture d'une vanne 21 sur la conduite 1, et/ou ouvrir plus ou moins une vanne 22 de débit additionnel de diborane à partir d'un stockage auxiliaire 23 d'un mélange de diborane et de gaz neutre (azote, argon). A titre d'exemple, on donne sur le tableau ci-après pour un mélange B 2 H 6 /Si H 4 /H 2 la teneur en hydrogène (%H 2) déterminée à partir des relevés de pression (bar), de température ( O C), de la fréquence mesurée (ps) déterminant une densité permettant alors de calculer la teneur en hydrogène. rci 5 ->fl c Ot Nt -O Oa-f Cc>' ci O Cl ni, d P 0-L)O -O I or mr b cici cifli Oncoco Nl r- I À Ln CC)O C, aÀOO O o Cjçia O r N O acc)r CC) cogt Oi Co CC)C)O Co OCO Co çococi c, 00 r, on rco r OU Co Co Nrc r'-iccyco oe L t 'i rr r W,,c i Nr NNO Qr, - 0 CoC r ror 2r r r ri r I r C'cg CoLno P t aY CC)ul Cj O 'aL O Ci "eo oo-,ooooo o o o C, W) C C Ul oCDO C L w' va Ra Ra R- r r 'e F,r-er Fr r U,: t rt r 8::tr-8:: rrr r r r r r t w C> (> sv r CO N f sço C)q> C^O 0) C c> CC) w> r q) b U O; W) In ' Co f 0, m f CD> lqg N CCN NO '4 O000 O O c rN)o i C S 4 ts é 3 ç q q* q q qtq tqc Nq ciqt ô O NNN N N N NUN C' N NN* N NNNNNrr N N N-N>C> r-rr 'r À O I" 5cdcococococococo" 5c o> > CS o t q NC Cc C t WCo CCCCC"CCC C C g sqv s s O v v N 1 > br b 1 > C-1 3 Fi > 1 > 1 q C >C > C co O ay: O " cx: re Cx) ro t XX C 10 te CX czo cx ce cx co co cq O O coco O oco c O co c O c d O d cd co " 5 co c Co co O O o O c O W O c O c O W O W O c co O O- rrr r,r_,rr _,r _rr _r _r _rr _rrr _rrrrr r r r r r r r r r r r r r r r A m m c '4 O c' tfI-t rco Uc o N c'q ci ON O Nr\l C i-\ N I M Ouq U) U Ln Ln LR Ln U U) LM Un U') t 3 U) St d;çWçzF Cqcr Rm c 9 N Pl cm cq in m* cs q NC 4 CI qtqN C\j S 0CqCqCCIl CitqCitqti, t cici Cicici CiC i tq Ci Ntq C icim CNrrr r 1 t m m m C) m m O H H tq c ri ci H ri O H H H H H H vi H ci)L ri 8 r ci OU) H ri ri H H r 5 ri vi H H co H H H H H H ci H crj cq rj Hq Ci H "i fr flrJrt J r s Osjoe +a Ifl ra" r, C'4 c OlZ 2: d ci toc'Jo 10 c N c 'Jo e 3 t NU N>n t- O '?'? 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Installation d'alimentation en gaz à partir d'un stockage vers un réacteur ( 3), caractérisée en ce qu'on agence sur le conduit d'alimentation ( 1) entre stockage ( 2) et réacteur ( 3) un densimètre à gaz ( 10) du genre à tube vibrant ( 14) sous l'effet d'une excitation électrique ( 15), la fréquence de vibration dépendant de la masse volumique du mélange traversant ledit tube vibrant, et en traitant l'information fréquence, en fonction d'autres informations telles la pression et la température du mélange gazeux, pour déterminer en continu la valeur de la masse volumique dudit mélange. 6 Installation d'alimentation en mélange gazeux selon la revendication 5, caractérisée par une unité électronique de détermination de la masse volumique sur la base de l'information fréquence relevée sur le tube vibrant ( 14) et de capteurs de pression ( 16) et de température ( 17) du mélange gazeux. 7 Installation d'alimentation en mélange gazeux selon la revendication 5 et/ou 6, caractérisée par une boucle de réaction agissant sur le débit de mélange (en 21) et/ou sur un débit additionnel correcteur (en 22) de diborane pour réduire tout écart de la valeur mesurée du diborane par rapport à une valeur de consigne dans un comparateur ( 20).