Innen materialvitenskap spiller digler en sentral rolle i høytemperaturprosesser, spesielt i avsetningsteknikker som fordampningsbelegg. Egnede digelmaterialer bør velges i henhold til den spesifikke typen avsetningsmateriale som brukes. 
Norge

I fysiske dampavsetningsprosesser (PVD) brukes digler for å holde faste metaller eller forbindelser, som deretter varmes opp til punktet for fordampning eller sublimering. Dette gjør at det fordampede materialet kan kondensere som en tynn film på underlaget. Mange smeltede materialer krever en digelforing, og den faktiske ladekapasiteten til digelen avhenger av volumet av foringen.

Vanlige problemer og løsninger av digler i materialavsetningsprosesser

Problemer med kjemisk kompatibilitet

Digler og deres foringer må velges med omhu for å unngå uønskede kjemiske reaksjoner ved høye temperaturer. Inkompatible digelmaterialer kan korrodere eller forurense smelten, noe som kan kompromittere produktkvaliteten.

Anbefalte løsninger:

• Bruk av Crucible Liners:Foring av digelen med et egnet materiale kan forhindre kjemiske reaksjoner mellom digelen og smeltet materiale, og bevare renheten til det fordampede materialet. Men ikke alle digler er utstyrt med foringer. For fordampning av smeltede metaller som gull (Au) og avsetning av bor (B), kobolt (Co), krom (Cr), jern (Fe), germanium (Ge), palladium (Pd) og nikkel (Ni) ), digelforinger er vanligvis ikke påkrevd.
• Velge passende foringsmaterialer:Avhengig av smeltet materiale, foringer laget avTantal (Ta),Nikkel (Ni),Molybden (Mo),Pyrolytisk bornitrid (PBN)ellerWolfram (W)brukes ofte til å dempe reaksjoner og beskytte digelen mot skade.
  
  

Termisk ekspansjonsfeil

Et kritisk problem i høytemperaturprosesser er den termiske ekspansjonsmisforholdet mellom digelen og det smeltede materialet. Under oppvarming ekspanderer smeltede materialer vanligvis raskere enn digelen, og utøver trykk på veggene og kan potensielt føre til sprekker eller deformasjon. På samme måte, under avkjøling, kan det utvikles stress ettersom materialet trekker seg sammen, spesielt hvis det er for mye restmateriale i digelen.

Løsninger:

• Tilsvarende termiske ekspansjonskoeffisienter:Sørg for at de termiske ekspansjonskoeffisientene til digelen og materialet er kompatible for å minimere stress.
• Begrens materialvolum:Hold smeltet materiale begrenset til et lite basseng i bunnen av digelen under avkjøling for å unngå kontakt med sideveggene, eller tøm alt materiale før avkjøling.
• Regelmessige inspeksjoner:Etter hver prosess, inspiser digelen for sprekker eller strukturelle skader.
  

Anbefalinger om digelfylling

I hvilken grad en digel er fylt avhenger av type avsetningsmateriale, og det kan variere betydelig mellom sublimeringsmaterialer, smeltede materialer og kjemiske forbindelser.

Sublimeringsmaterialer:Fyll digelen til 90 % kapasitet for optimal ytelse. Ved fordampning med konstant kraft eller temperatur endres dampfordelingen og hastigheten etter hvert som materialet forbrukes, men sublimeringsmaterialer (f.eks. salter) har vanligvis minimale problemer.

Smeltede materialer/ikke-sublimerende materialer:Anbefalt fyllnivå for ikke-sublimerende materialer er 75 % av digelens kapasitet. Overfylling kan føre til sprekker på grunn av forskjellen i termisk ekspansjon mellom digelen og materialer som aluminiumoksid når den varmes opp igjen.

Kjemiske forbindelser:For kjemiske forbindelser oppnås de beste resultatene vanligvis når digelen er fylt til ca. 50 %, og materialet reduseres til rundt 17 % under fordampning. Hvis dampkvaliteten (f.eks. dissosiasjon, damptemperatur eller hastighet) er kritisk, kan det være nødvendig med ytterligere justeringer for å optimalisere fordampningsprosessen.

Beste praksis for rengjøring av digel

For å unngå krysskontaminering anbefales det at hver smeltedigel er dedikert til oppvarming av en enkelt type materiale. Mens noen organiske forbindelser kan fjernes grundig med riktig rengjøring, kan andre være vanskeligere å eliminere. Suksessen med rengjøring avhenger av den spesifikke organiske forbindelsen og brenningstemperaturen.

Anbefalt rengjøringsprosedyre:

• Bløtlegg digelen i en 0.1M kaliumhydroksidløsning i 15-20 minutter.
• Skyll med avionisert vann.
• Rengjør i et ultralydbad med et fint pulvervaskemiddel (2 ss oppløst i 200 ml vann) i 60 minutter.
• Skyll grundig med avionisert vann igjen.
• Senk digelen i aceton og rengjør ultralyd i 20 minutter.
• Gjenta prosessen med isopropanol i ytterligere 20 minutter.
• Tørk digelen ved 70°C i minst 40 minutter, eller lenger om nødvendig.

Alternativt kan oppvarming av digelen til temperaturer godt over det normale fordampningspunktet for de organiske materialene tillate selvrensing ved å brenne av rester.

Tilpassede digelmaterialer og løsninger

For tilpassede digelformer, porestørrelser, materialer eller andre spesialiserte krav, vennligst kontakt oss for skreddersydde løsninger.