DE2218153A1 - Katalytisches Element sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Katalytisches Element sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung.

Katalytische Elemente sind Substanzen, die einfach durch ihre Anwesenheit die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion verändern, ohne daß sie selbst hinsichtlich ihrer Beschaffenheit oder Menge verändert v/erden.

Solche katalytischen Elemente können in verschiedenen Porraen erscheinen, beispielsweise in Porm von Pulver-Agglomeraten, Metallblechen od.dgl,, und insbesondere in Porm eines kompakten Materials , das aus einem Hauptbestandteil oder "Substrat" besteht, dem "Verunreinigungen" in sehr kleinen Mengen hinzugefügt sind. Dieses Aufbringen von "Verunreinigungen" kann auf verschiedene Weise erfolgen, insbesondere durch Vakuumaufdampfung auf das "Substrat". Dieses Auftragsverfahren weist jedoch -Nachteile auf, insbesondere eine schlecht definierte Dosierung der "Verunreinigung" und eine schlechte Haftung dieser Verunreinigungen im Substrat. Perner können sich beim Aufdampfen auch unerwünschte Substanzen auf das Substrat niederschlagen.

Lei/Ba

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Das Ziel der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die Erzielung von katalytischen Elementen, die aus einem Substrat und zusätzlichen Teilchen (oder Verunreinigungen) in Form von Ionen bestehen. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Ionen durch Ionenimplantatbn derart in das Substrat eingebracht werden, daß sie unter der Oberfläche des Substrats eine homogene Schicht mit genau definierter Dichte, Dicke und Tiefe in Bezug auf die Oberfläche des Substrats bilden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigen:

Fig.1 ein katalytisches Element nach der Erfindung,

Fig.2 eine schematische Darstellung einer lonenimplantationovorrichtung und einer Einrichtung zur relativen Vorstellung des Substrats gegenüber dem Ionenbündel bei einem quaöerförmigen Substrat,

Fig.3 schematisch eine Einrichtung zur relativen Verstellung von Substrat und Ionenbündel bei einem bandförmigen Substrat und

Fig.4 schematisch eine Einrichtung zur relativen Verstellung von Substrat und Ionenbündel bei einem drahtförmigen Substrat.

Fig.1 zeigt ein katalytisches Element, das aus einem Substrat S und einer lonenschicht I besteht, wobei die Ionenschicht durch lonenbeschuß in das Substrat implantiert ist; die Implantationatiefe kann dabei einige Zehntausendstel Millimeter betragen. Die Eindringtiefe der Ionen i hängt von ihrer Art und auch von ihrer Geschwindigkeit auf der Höhe der Ebene P des Substrats ab; die Änderung der Ionendichte im Inneren der Schicht! ist gering.

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Pig.2 zeigt schematisch eine Ionenimplantationsvorrichtung, die in an sich bekannter Weise eine Ionenquelle 1, ein Fokussierungssystem 2 für das Ionenbündel, eine Beschleunigungsvorrichtung 3 für die Ionen des Bündels und eine Ablenkvorrichtung 4 für die periodische Ablenkung des Bündels enthält. Das Substrat S, das auf einem Träger 5 angebracht ist, bewegt sich vor dem Bündel in einer Ebene, die senkrecht zu der Ablenkebene des Bündels steht. In Fig.3 ist eine Ionenimplantationsvorrichtung dargestellt, die derjenigen von Fig.2 ähnlich ist, jedoch für den Fall eines bandförmigen Substrats 6. Eine Abwickeleinrichtung 7 und eine Aufwickeleinrichtung 8 ermöglichen die regelmäßige Verschiebung des Bandes 6 vor dem Ionenbündel, das bei periodischer Ablenkung das Band 6 entlang einer Geraden bestreicht, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bandes steht.

Wenn das Substrat drahtförmig ist, kann eiie Drahtverstelleinrichtung der in Fig.4 gezeigten Art verwendet werden.

In diesem Fall wird das Ionenbündel so fokussiert, daß der Brennfleck in der Längsrichtung des Drahtes langgestreckt ist, und man erteilt dem Draht in der Ionenbeschußzone eine Drehbewegung.

Zu diesem Zweck geht der Draht 10, der, wie Fig.4 zeigt, von Drahtführungen 11, 12 und 13 geführt wird, zwischen zylindrischen Rollen 14 und 15 hindurch, deren Achsen senkrecht zu dem Draht stehen. Diese Rollen werden periodisch in der einen und dann in der anderen Richtung parallel zu ihrer Achse verschoben, wobei jeweils die Verschiebungsrichtung der einen Rolle entgegengesetzt zu der Verschiebungsrichtung der anderen Rolle ist.

Die beschriebenen Vorrichtungen ermöglichen die Herstellung von katalytischen Elementen ausgezeichneter Qualität durch

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Ionenimplantation. Die Ionen, die in das Substrat implantiert werden (wobei das Substrat aus Metall oder einem Isoliermaterial bestehen kann), sind im allgemeinen einatomige Ionen, doch können auch polyatomige Ionen implantiert werden.

Die so erhaltenen katalytischen Elemente weisen die folgenden Vorteile auf:

- große Festigkeit in der Ionenhaftung;

- genaue Dosierung der implantierten Elemente;

- Möglichkeit der Implantation von Elementen, die auf andere Weise nicht in das Substrat eingebracht werden können.

Patentansprüche

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Claims (6)

Patentansprüche

1. Katalytisches Element mit einem Trägermaterial und zu diesem Trägermaterial hinzugefügten chemischen Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in dem Material eine Schicht bilden, die in einem konstanten und vorbestimmten Abstand von einer Fläche des Materials liegt und eine vorbestimmte Dicke hat.

2. Verfahren zur Herstellung von katalytischen Elementen

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Trägermaterial eine Ionenimplantation mit Ionen vorbestimmter Energie vorgenommen wird, die in dem Trägermaterial eine homogene Schicht in einem vorbestimmten Abstand von einer der Flächen des Trägermaterials bilden.

3. Vorrichtung zum Implantieren von Ionen in ein bandförmiges Material zur Herstellung eines katalytischen Elements nach Anspruch 1, mit einer Ionenquelle, die ein Ionenbündel erzeugt, Fokussierungseinrichtungen für das Ionenbündel, Beschleunigungseinrichtungen für die Ionen des Bündels, Einrichtungen zur Ablenkung des Bündels in einer Ebene zu beiden Seiten einer mittleren Bahn und Einrichtungen zur Verstellung des Materials in Bezug auf das Bündel, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Aufwickeln und Abwickeln des Bandes auf zwei miteinander gekuppelten zylindrischen Rollen, deren Achsen parallel zu der Ablenkebene des Bündels und senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bandes liegen.

4. Vorrichtung zum Implantieren von Ionen in ein drahtförmiges Material zur Herstellung eines katalytischen Elements nach Anspruch 1, mit einer Ionenquelle, die ein Ionenbündel erzeugt, Einrichtungen zur Fokussierung des Bündels und Einrichtungen zur Beschleunigung der Ionen des Bündels, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur gleichzeitigen Verstellung des drahtförmigen Materials entlang seiner Achse und um seine Achse.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pokussierungseinrichtungen so ausgebildet sind, daß sie einen in der Längsrichtung des drahtförmigen Materials langgestreckten Brennfleck erzeugen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5$ gekennzeichnet durch zwei zylindrische Rollen, deren Achsen senkrecht zu der Bewegungsrichtung des drahtförmigen Materials liegen und zwischen denen das drahtförmige Material hindurchgeht, und durch Einrichtungen, die den Rollen eine Hin- und Herbewegung in entgegengesetzten Richtungen parallel zu ihren Achsen erteilen.

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