Аппарат для обработки материалов в сверхкритических текучих средах и его способы - RU2007132167A

Реферат

1. Аппарат, содержащий

капсулу, выполненную с возможностью содержать сверхкритическую текучую среду;

сосуд высокого давления, расположенный вокруг капсулы, причем этот сосуд высокого давления выполнен с возможностью содержать сжатый газ, окружающий капсулу; и

устройство регулирования давления, выполненное с возможностью уравновешивать внутреннее давление внутри капсулы с окружающим давлением сжатого газа внутри сосуда высокого давления в ответ на измеренные условия окружающей среды внутри капсулы или сосуда высокого давления.

2. Аппарат по п.1, содержащий датчик давления, расположенный внутри капсулы, причем этот датчик давления выполнен с возможностью измерять внутреннее давление.

3. Аппарат по п.1, содержащий устройство измерения смещения, выполненное с возможностью измерять деформацию капсулы вследствие разности давлений между внутренним давлением и окружающим давлением.

4. Аппарат по п.1, содержащий по меньшей мере одну перфорированную перегородку, размещенную внутри капсулы разделяющей капсулу на первую камеру и вторую камеру, причем упомянутая по меньшей мере одна перфорированная перегородка содержит центральное отверстие и множество отверстий, расположенных симметрично вокруг центрального отверстия.

5. Аппарат по п.1, содержащий датчики температуры и давления, расположенные внутри капсулы и/или между сосудом высокого давления и капсулой, причем эти датчики температуры и давления выполнены с возможностью обеспечивать управление на основе обратной связи условиями окружающей среды внутри капсулы и обеспечивать управление на основе обратной связи уравновешиванием внутреннего давления в капсуле и окружающего ее давления.

6. Аппарат по п.1, в котором капсула является деформируемой, химически инертной и по существу непроницаемой для сверхкритической текучей среды.

7. Аппарат по п.1, содержащий кристалл нитрида галлия, имеющий пик поглощения в инфракрасной области вблизи 3175 см^-1 при спектральной поглощательной способности на единицу толщины между примерно 0,01 и 200 см^-1, и при этом кристалл нитрида галлия выращивается в сверхкритическом аммиаке при температуре выше 550°С.

8. Аппарат, содержащий

высокопрочную оболочку;

капсулу, размещенную внутри высокопрочной оболочки, причем эта капсула выполнена с возможностью содержать один или более материалов в окружающей среде со сверхкритической текучей средой;

нагревательное устройство, расположенное между высокопрочной оболочкой и капсулой, причем это нагревательное устройство выполнено с возможностью передавать тепло в окружающую среду внутри капсулы, так что эта окружающая среда нагревается и самопроизвольно повышает свое давление от этого тепла, при этом высокопрочная оболочка выполнена с возможностью окружать и упираться в капсулу для противодействия внутренним давлениям внутри капсулы; и

теплоизоляцию, размещенную между высокопрочной оболочкой и нагревательным устройством, причем эта теплоизоляция выполнена с возможностью удерживать тепло внутри капсулы и уменьшать теплопередачу в высокопрочную оболочку.

9. Аппарат по п.8, содержащий охлаждающее устройство, выполненное с возможностью охлаждать высокопрочную оболочку.

10. Аппарат по п.8, причем этот аппарат выполнен с возможностью повышать рабочие условия внутри капсулы до давлений, превышающих 1 кбар, и температур, превышающих 550°С, или до давлений, превышающих 5 кбар, и температур, превышающих 300°.

11. Аппарат по п.8, в котором капсула является механически расширяемой и сжимаемой, химически инертной и непроницаемой для сверхкритической текучей среды.

12. Аппарат по п.8, содержащий систему регулирования температуры, выполненную с возможностью управлять нагревательным устройством для регулирования температуры капсулы.

13. Аппарат по п.8, содержащий разделительную конструкцию, размещенную внутри капсулы разделяющей капсулу на первую камеру и вторую камеру, причем эта разделительная конструкция содержит центральное отверстие и множество отверстий, расположенных симметрично вокруг центрального отверстия.

14. Аппарат по п.8, содержащий высокотемпературный вкладыш, размещенный между теплоизоляцией и высокопрочной оболочкой.

15. Аппарат по п.8, содержащий множество радиальных сегментов, размещенных один за другим вокруг периферии капсулы внутри высокопрочной оболочки.

16. Аппарат по п.8, в котором капсула содержит гильзу с более высоким коэффициентом термического расширения, чем у нагревательного элемента.

17. Аппарат по п.8, содержащий кристалл нитрида галлия, имеющий пик поглощения в инфракрасной области вблизи 3175 см^-1 при спектральной поглощательной способности на единицу толщины между примерно 0,01 и 200 см^-1, и при этом кристалл нитрида галлия выращивается в сверхкритическом аммиаке при температуре свыше 550°С.

18. Аппарат, содержащий

сосуд высокого давления, выполненный с возможностью обработки материала, содержащегося в капсуле с самопроизвольным повышением давления, причем этот сосуд высокого давления выполнен с возможностью содержать сжатый газ, окружающий капсулу с самопроизвольным повышением давления;

устройство измерения смещения, выполненное с возможностью измерять деформацию капсулы с самопроизвольным повышением давления вследствие разности давлений между внутренним давлением и окружающим давлением капсулы с самопроизвольным повышением давления; и

устройство регулирования давления, выполненное с возможностью уравновешивать внутреннее давление внутри капсулы с окружающим давлением сжатого газа внутри сосуда высокого давления при минимизации смещения или деформации капсулы с самопроизвольным повышением давления.

19. Аппарат, содержащий

высокопрочную оболочку;

нагревательное устройство, расположенное внутри высокопрочной оболочки и выполненное с возможностью вмещать капсулу, причем это нагревательное устройство выполнено с возможностью передавать тепло в окружающую среду внутри капсулы, так что эта окружающая среда нагревается и самопроизвольно повышает свое давление от этого тепла, при этом высокопрочная оболочка выполнена с возможностью окружать и упираться в капсулу для противодействия внутренним давлениям внутри капсулы без значительного давления газа между нагревательным устройством и капсулой; и

теплоизоляцию, размещенную между высокопрочной оболочкой и нагревательным устройством.

20. Способ эксплуатации аппарата, содержащий

идентификацию разности между внутренним давлением внутри капсулы со сверхкритической текучей средой и окружающим давлением между сосудом высокого давления и капсулой со сверхкритической текучей средой, размещенной внутри сосуда высокого давления; и

регулирование внутреннего давления или окружающего давления для по существу уравновешивания разности между внутренним давлением и окружающим давлением.

21. Способ по пункту 20, содержащий измерение смещения капсулы со сверхкритической текучей средой, вызванного разностью между внутренним давлением и окружающим давлением.

22. Способ изготовления аппарата, содержащий

обеспечение высокопрочной оболочки;

обеспечение капсулы, выполненной с возможностью размещения внутри высокопрочной оболочки, причем эта капсула выполнена с возможностью содержать вещество, включающее в себя сверхкритическую текучую среду;

обеспечение нагревательного устройства, выполненного с возможностью размещения между высокопрочной оболочкой и капсулой; и

обеспечение теплоизоляции, выполненной с возможностью размещения между высокопрочной оболочкой и нагревательным устройством.