CN1706558A - 用于清洁表面的喷嘴及使用该喷嘴清洁表面的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种喷射可升华固体颗粒的喷嘴，所述喷嘴可以防止由于极低温度的雪状物而在喷嘴和目标物的表面处形成霜。所述喷嘴包括：一个清洁剂单元，用于使来清洁剂相变至含有可升华固体颗粒的雪状物状态；一个喷嘴单元，用于通过绝热膨胀生长清洁剂雪状物，以及将所生长的清洁剂雪状物喷射至目标物的表面；一个载运气体单元，用于将来载运气体供应至所述喷嘴单元以与所述清洁剂雪状物混合；以及一个加热器，用于加热至少一部分载运气体。另外，本发明可以安装螺线管阀而自动地控制CO2的供应，并且可以通过在所述载体气体单元和所述喷嘴单元的出口端附加地安装一个热电偶传感器而确定所述自动设备的喷嘴是否在喷射干冰。

Description

用于清洁表面的喷嘴及使用该喷嘴清洁表面的方法
技术领域
本发明涉及一种喷射夹带在气体中的可升华固体颗粒(例如，CO2雪状物或Ar雪状物)至待清洁目标物表面的喷嘴，以及更具体地，涉及用于喷射可升华固体颗粒且可以防止由于超低温雪状物而在喷嘴及目标物的表面处形成霜的一种喷嘴。
背景技术
众所周知，通过使用混有固体颗粒和气体的CO2(所谓的CO2雪状物)能够将微小的污染物颗粒从待清洁目标物的表面(例如半导体晶片或LCD(液晶显示器)基板)去除，而不会损坏目标物的表面。
CO2雪状物经过一个形成于喷嘴内的文氏管而产生固体颗粒，然后所述固体颗粒然后生长并喷射至目标物的表面以利用固体颗粒与目标物碰撞的冲击能量来去除微小的污染物颗粒。可以通过使用例如N2之类的惰性气体(通常，称为载运气体)来加速所述CO2雪状物而增加CO2雪状物的冲击能量。通过碰撞目标物的表面而去除杂物的CO2雪状物可以直接升华，因此不会在目标物的表面上留下残余。此种清洁方法可以使用例如Ar等之类的可升华的固体颗粒来代替CO2。
然而，由于在非常低的温度(不超过-60℃)使用CO2雪状物来进行所述清洁方法，空气中的水分会冷凝在目标物和喷嘴的表面上从而产生霜。当产生霜时，空气中的污染物会附在基片的表面上，从而严重地损坏半导体晶片或LCD基板(它们需要非常精细的清洁处理)。
因此，典型地，可以通过将所述喷嘴和目标物容纳在一个密封腔室并将所述腔室维持在高温低湿状态来防止产生霜。在此情况下，由于在干燥的环境内会产生静电，并静电导致已从目标物的表面分离的污染物颗粒再次附在目标物的表面上，所以需要一个用于防止静电的单独设备，这对清洁环境施加了限制并需要多个辅助构件。
发明内容
本发明提供一种喷射夹带在气体中的可升华固体颗粒以清洁表面的喷嘴，以及提供一种使用所述喷嘴清洁表面的方法，其可以防止在喷嘴和待清洁目标物的表面上形成霜，并且不需要单独的环境控制。
根据本发明的一个方面，提供一种用于喷射夹带在气体中的固体颗粒以清洁表面的喷嘴，所述喷嘴包括：一个清洁剂单元，用于使来自清洁剂供应源的清洁剂相变至含有可升华固体颗粒的雪状物状态；一个喷嘴单元，用于通过绝热膨胀生长来自清洁剂单元的清洁剂雪状物，以及将所生长的清洁剂雪状物喷射至目标物的表面；一个载运气体单元，用于将来自载运气体供应源的载运气体供应至喷嘴单元，以与清洁剂雪状物混合；以及一个加热器，用于加热至少一部分来自载运气体供应源的载运气体。
喷射喷嘴可以进一步包括一个流量调节阀，该调节阀安装在清洁剂单元入口处以控制供应至清洁剂单元出口的清洁剂流量。
喷嘴单元可以进一步包括：一个文氏管，用于通过绝热膨胀而生长来自清洁剂单元的清洁剂雪状物；以及一个防霜通道，形成为环绕所述文氏管，用于引导至少一部分来自载运气体单元的载运气体。所述载运气体能够以9∶1到7∶3的比率从载运气体单元供应至喷嘴单元的文氏管和防霜通道。
加热器可以安装在载运气体供应源、载运气体单元、以及从载运气体供应源至载运气体单元的载运气体供应通道三者中至少一个的一侧，或者安装在喷嘴单元的防霜通道处。
根据本发明的另一个方面，当本发明采用多重喷嘴时，一个喷射喷嘴包括：一个清洁剂单元，其具有与清洁剂供应源流体连通的入口、以及一个由多个平行设置的孔口构成的出口，该孔口用于使清洁剂相变至含有可升华固体颗粒的雪状物状态；一个具有多个入口、多个文氏管、以及多个出口的喷嘴单元，所述多个入口引导由清洁剂单元的孔口形成的清洁剂雪状物，所述多个文氏管用于通过绝热膨胀生长引导至相应入口的清洁剂雪状物，而所述多个出口与相应的文氏管流体连通，以将通过文氏管生长的清洁剂雪状物喷射至目标物的表面；一个载运气体单元，具有与一个载运气体供应源流体连通的入口，以及一个与所述喷嘴单元的多个入口流体连通的出口，以将载运气体与清洁剂雪状物混合；以及一个加热器，用于加热来自载运气体供应源的载运气体。
本发明的多重喷嘴还可以包括一个安装在清洁剂单元入口处的流量调节阀，以控制供应至所述清洁剂单元的所述出口的清洁剂流量。
所述喷嘴单元的文氏管中的每一个可以由串连排列的第一和第二文氏管构成，以两次地生长所述清洁剂雪状物。一个具有一定内径的中间通道可以安装在第一和第二文氏管之间，以利于所述清洁剂雪状物与所述载运气体的混合。
在设置所述载运气体单元和所述清洁剂单元时，载运气体单元可以安装在所述喷嘴单元的入口处，清洁剂单元可以安装在所述喷嘴单元上，并且，与清洁剂单元的孔口液体连通的所述喷嘴单元的入口可以与文氏管的一个节流后端流体连通。替代地，载运气体单元可以形成为环绕所述清洁剂单元以与所述喷嘴单元的前端接合。
所述喷嘴单元可以形成为环绕所述文氏管，并且可以进一步地包括一个与所述载运气体单元的出口流体连通的防霜通道。就此而论，载运气体能够以9∶1到7∶3的比率从载运气体单元供应至喷嘴单元的文氏管和防霜通道。
加热器可以安装在喷嘴单元的防霜通道处；或者，安装在载运气体供应源、载运气体单元、以及从载运气体供应源至载运气体单元的载运气体供应通道三者中至少一个的一侧。
一个热电偶传感器可以附加地安装在所述清洁剂单元或所述喷嘴单元的出口端，以在喷射CO2时通过检测温度变化来确定是否在供应CO2。
所述喷嘴可以进一步包括一个安装在其入口处的螺线管阀，以通过响应电信号的开启/关闭操作来控制CO2的供应。
在所描述的各种例子中，所述清洁剂可以是CO2或Ar两者之一，并且载运气体可以是N2和空气中的一种。
根据本发明的再一个方面，提供一种使用可升华固体颗粒来清洁表面的方法，包括：使清洁剂相变至含有可升华固体颗粒的雪状物状态；在混合清洁剂和载运气体之前加热载运气体的至少一部分；通过与所述载运气体混合而绝热地膨胀已经相变的清洁剂雪状物；以及将所述已绝热膨胀的清洁剂和载运气体的混合物喷射至目标物的表面上。
附图说明
通过参考附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的上述和其它特征以及优点将更加明晰。在所述附图中：
图1是一个截面图，示出了一个根据本发明一个实施例的喷射喷嘴，所述喷射喷嘴采用单个喷嘴；
图2A是一个纵向横截面图，示出图1中单个喷嘴的一个改进实例；
图2B是图2A中的单个喷嘴的横向横截面图；
图3是一个立体图，示出了一个根据本发明另一实施例的喷射喷嘴，该喷射喷嘴采用多重喷嘴；
图4是沿图3中III-III线的截面图；
图5是一个立体图，示出了所述多重喷嘴的一个改良实例；
图6是沿图5的V-V线的截面图；
图7是一个示意图，示出了根据本发明的喷射喷嘴的工作状态。
现在将参考附图更全面地描述本发明，在所述附图中示出了本发明示例性的实施例。然而，本发明能够以不同的方式实施，且不应该被认为限于在此所描述的实施例。更确切地说，提供这些实施例从而使得本公开把本发明的范畴详尽、完整且全面地告知本领域内的普通技术人员。在附图中，为了清晰起见，层和区域的厚度可能被夸大了。在整个说明书和所有附图中，同样的元件以同样的标号指示。
<具体实施例1>单个喷嘴
图1示出一个根据本发明的第一实施例的喷嘴，其用于喷射夹带在气体中的可升华固体颗粒来清洁表面。图1所示的喷嘴是具有一个可升华固体颗粒出口端的单个喷嘴。
如图1所示，根据本发明的所述单个喷嘴包括：一个清洁剂单元110、一个流量调节阀120、一个载运气体单元130、一个喷嘴单元140、以及一个加热器150。在此过程中，清洁剂通常是指可以使用本发明的喷嘴来清洁目标物表面的可升华材料，例如二氧化碳(CO2)、氩(Ar)等等。
清洁剂单元110是一个圆筒状管件，具有一个在后端处形成的入口，并通过管线与一个例如CO2储罐之类的清洁剂供应源(未图示)流体连通。在清洁剂单元110的前端处形成的一个出口由一个具有小直径的孔口112构成。优选地，孔口112形成为很长，象针一样朝清洁剂单元110的前端突出。另外，所述流量调节阀120临近清洁剂单元110的入口安装，以控制供应至所述出口端的清洁剂的供应流量。或者，流量调节阀120可以安装在连接至清洁剂单元110的入口的管线上。
载体气体单元130环绕在清洁剂单元110的外周，并具有一个通过管线连接至载运气体供应源(未图示)的入口。载运气体单元130的出口和清洁剂单元110的所述出口一起与喷嘴单元140的入口流体连通，如同下文将描述的那样。优选地，载运气体单元130的出口位于清洁剂单元110的出口处，即稍微位于孔口112的后侧。诸如氮气(N2)之类的惰性气体或经过净化的空气可以用作载运气体。
喷嘴单元140与清洁剂单元110和载运气体单元130的前侧接合，以允许喷嘴单元140的入口与清洁剂单元110的出口以及载运气体单元130的出口流体连通。因此，通过清洁剂单元110供应的清洁剂与通过载运气体单元130供应的载运气体在喷嘴单元140的入口处混合。喷嘴单元140的出口指向目标物的表面，并具有一个文氏管142，用于在入口和出口之间生长清洁剂颗粒，即CO2雪状物。
另外，喷嘴单元140具有一个环绕文氏管142而形成的防霜通道144。该防霜通道144具有一个独立入口以及一个独立出口，该独立入口与载运气体单元130的所述出口流体连通，以允许部分从载运气体单元130供应至喷嘴单元140的载运气体被导入所述防霜通道144，形成该独立出口以环绕喷嘴单元140的出口。载运气体能够以9∶1到7∶3的比率，优选地，以8∶2的比率，从载运气体单元130通过喷嘴单元140的入口供应至文氏管142和供应到防霜通道144。
加热器150(一个线圈形电热丝)安装在所述防霜通道144处，优选地安装在所述防霜通道144的入口处。籍此，流经防霜通道144的载运气体通过加热器150加热，并以大约100-200℃的温度喷射。
或者，加热器150可以安装在载运气体供应源、载运气体单元130、以及从所述载运气体供应源至所述载运气体单元130的载运气体供应通道的任一侧。在此情况下，高温的载运气体被供给至文氏管142以及防霜通道144。如上所描述的，即使高温的载运气体供给至喷嘴单元140的文氏管142，速度非常高的CO2雪状物颗粒在被所述高温载运气体融化之前已经到达目标物的表面，籍此获得充分的清洁效果。在此情况下，所述喷嘴可以具有更简单的结构，因为防霜通道不是必须的。然而，由于考虑到在文氏管142中的颗粒生长，高温载运气体不与CO2雪状物混合对于整体的清洁性能是有利的，所以图1的实施例是优选的。
使用根据本发明的单个喷嘴对目标物的表面进行清洁的过程如下。
清洁剂CO2从清洁剂供应源供应至清洁剂单元110。通过借助于安装在清洁剂单元110处的流量调节阀120控制清洁剂的流量，可以使清洁剂的消耗最小化，而不会降低清洁性能。通过当清洁剂经清洁剂单元110的输出孔口112排至喷嘴单元的入口时的绝热膨胀，清洁剂相变至雪状物状态，在此状态气体和固体颗粒混合在一起。
载运气体经过载运气体单元130从载运气体供应源供应至喷嘴单元140，并在喷嘴单元140的入口处与CO2雪状物混合。CO2雪状物通过与载运气体混合而加速，并通过文氏管142而膨胀，籍此在CO2雪状物中生长固体颗粒。穿过文氏管142的CO2雪状物经过喷嘴单元140的出口喷射至目标物的表面，并且通过碰撞传递CO2雪状物的动能而从目标物的表面去除污染物。
同时，供自载运气体单元130的载运气体的一部分流经喷嘴单元140的防霜通道144，并由安装在防霜通道144处的加热器加热至100-200℃。高温载运气体在文氏管142和CO2雪状物经过的喷嘴单元140的表面之间流动，以防止在所述喷嘴的表面形成霜。另外，当喷嘴沿着目标物的表面移动时，CO2雪状物周围的高温载运气体喷射至目标物的表面，在由CO2雪状物进行清洁之前/之后加热并干燥目标物的表面，籍此防止在目标物的表面形成霜。
其间，本发明的喷嘴可以采用一个热电偶传感器160或160a来确定是否在喷射供自所述清洁剂供应源的CO2。热电偶传感器160或160a可以安装在清洁剂单元110的一侧端或者喷嘴单元140的一侧，以防止传感器被温度在-70℃左右的CO2冻结。例如参见图1，当传感器160安装在清洁剂单元110的侧面时，传感器160优选地固定至清洁剂单元110连接至文氏管142内侧的出口端，即孔口112的外表面。另外，当传感器160a安装在喷嘴单元140的一侧时，传感器160a优选地固定至防霜通道144的内部，即文氏管142的外表面。虽然没有图示，热电偶传感器160或160a可以使用预定的紧固装置(例如销、带等)固定。
如上所述，在通过清洁剂单元110供应CO2和通过载运气体单元130供应N2的过程中，安装在清洁剂单元110或喷嘴单元140端部(即孔口112或文氏管142的表面)处的热电偶160或160a检测在-50℃至0℃范围内的温度变化。
当没有供应CO2时，本发明的喷嘴维持不低于0℃的温度，此温度由热电偶传感器160或160a检测到。但是当供应CO2时，清洁剂单元110周围的温度迅速降低而将热电偶160或160a检测到的温度降低至不高于0℃。因此，本发明的喷嘴可以通过由热电偶传感器所检测到的温度而确定是否在喷射CO2。
通过对图1的结构进行改变，本发明的喷嘴可以具有如图2A和2B所示的结构。图2A是单个喷嘴的纵向横截面图，而图2B是单个喷嘴的横向横截面图。优选地，所述单个喷嘴由单个喷嘴单元180构成，与图1的喷嘴不同，喷嘴单元180没有分成多个单元。喷嘴单元180具有一个第一通道181，该第一通道用于喷射诸如CO2和Ar之类的清洁剂，从喷嘴单元180的入口至出口的末端形成此第一通道181；并且该第一通道181从所述入口至所述出口可以形成有文氏管的形状以生长CO2雪状物，类似于图1的文氏管142。在这种情况下，该第一通道181可包括至少一个文氏管。另外，如图2B所示，第一通道181可以包括一个入口181a和一个出口181b，所述入口181a具有单个的宽通道而所述出口181b具有多个窄通道。
在此改良的实施例中，喷嘴单元180的入口与载运气体供应源(未示出)流体连通，使得诸如N2和CDA(清洁的干燥空气)之类的载运气体(图中以“—→”表示)被引导从其穿过。另外，在与喷嘴单元180的入口端间隔开的表面处形成一个与清洁剂供应源(未图示)流体连通的清洁剂入口182，并且清洁剂CO2(图中以“---→”表示)经过此清洁剂入口182供应。清洁剂入口182延伸进入喷嘴单元180内部而与所述第一通道181流体连通，并且CO2被引导进入所述第一通道181。一个用于喷射载运气体(图中以“—→”表示)的第二通道183形成于第一通道181的外部和喷嘴单元180的内周之间。
另外，一个用于引导载运气体的引导件184安装在喷嘴单元180的入口处。引导件184指向喷嘴单元180的内周而与第二通道183流体连通，大多数供自载运气体供应源的N2或CDA(图中以“—→”表示)被引导件184引导进入第二通道183而流向喷嘴单元180的出口。如图2A和2B所示，引导件184具有预定尺寸的冲孔形状以与第一通道181流体连通，经过所述冲孔，N2或CDA之类的载运气体(图中以“—→”表示)的一部分被引导至与从清洁剂入口182流入的CO2(图中以“---→”表示)混合，然后经过喷嘴单元180的出口排至外部。
图2A中的标号182a是一个孔口，其功能是使所述清洁剂CO2相变至含有固体颗粒的雪状物状态，并且可以包括多个彼此平行设置的孔口。
同时，与图1类似，单独的热电偶传感器185可以附加地安装在所述喷嘴单元的出口末端以确定是否在喷射供自清洁剂供应源的CO2。另外，虽然没有示出，第二通道可以进一步包括一个单独的加热器，其功能与图1中防霜通道144相同。
<实施例2>多重喷嘴1
图3是一个根据本发明第二实施例的喷射喷嘴的立体图，该喷嘴采用多重喷嘴，而图4是沿图3中III-III线的截面图。图3和图4的实施例将本发明的技术主旨应用于一个多重喷嘴中，此多重喷嘴描述于由本申请人申请的、公开号为WO02/075799 A1、名称为“用于喷射夹带在气体中的可升华固体颗粒来清洁表面的喷嘴(NOZZLE FOR INJECTINGSUBLIMABLE SOLID PARTICLES ENTAINED IN GAS FOR CLEANINGSURFACE)”的公开中，在此引入该公开的全部内容作为参考。
如图3和图4所示，根据本发明的多重喷嘴包括一个清洁剂单元210、一个载运气体单元230、一个喷嘴单元240、以及一个加热器250。喷嘴单元240可以包括一个第一文氏管单元240a以及一个第二文氏管单元240c，可以进一步包括一个置于所述第一文氏管单元240a和第二文氏管单元240c之间的中间单元240b(本实施例包括该中间单元240b)。所述第一文氏管单元240a、中间单元240b、以及第二文氏管单元240c从载运气体单元230的出口依次排列。清洁剂单元210形成于所述第一文氏管单元240a上。
载运气体单元230具有一个与载运气体供应源202流体连通的入口，并且从入口至出口延伸成扇形。
喷嘴单元240的第一第二文氏管单元240a和240c具有多个在侧向上平行设置的文氏管242a和242c。中间单元240b具有多个一定直径的通道，而将第一和第二文氏管单元240a和240b的文氏管242a和242c连接起来。如有必要，如图3和图4所示，中间单元240b的通道242b的入口可以形成有单一的公用空间。
另外，防霜通道244围绕喷嘴单元240的文氏管242a和242c以及通道242b延伸(参见图4)。防霜通道244的入口与载运气体单元230的出口流体连通，并且载运气体以9∶1至7∶3的比率、优选地以8∶2的比率供应至文氏管242a和防霜通道244。考虑到制造问题，优选地沿着喷嘴单元240的周边设置多个防霜通道244。
清洁剂单元210具有一个与清洁剂供应源204流体连通的入口，并有一个流量调节阀220安装在临近所述入口的管线上。清洁剂单元210的出口相对于所述入口成直角地弯曲，延伸形成一个类似于载运气体单元230的扇形，并具有多个孔口212，所述孔口212与所述第一文氏管单元240a相应的文氏管242a的一个下端节流阀流体连通。考虑到制造问题，可以在第一文氏管单元240的上表面处形成一个清洁剂入口246，以用作孔口212。
加热器250安装在喷嘴单元240的防霜通道244处。当喷嘴单元240具有多个防霜通道244时，多个加热器250分别安装在多个防霜通道244处。
另外，本发明的喷嘴可以包括一个热电偶传感器260或260a以确定是否在喷射CO2，类似于图1的单一喷嘴。优选地，热电偶传感器260或260a固定至清洁剂单元210的出口端或文氏管单元240a或240c的一端，以防止传感器被CO2冻结，如图4中所示；并且虽然没有图示，可以使用诸如销、带等的预定紧固装置固定所述热电偶传感器。因此，本发明的喷嘴可以通过由安装在清洁剂单元210或文氏管单元240a或240c端部的热电偶传感器260或260a所检测到的温度，来确定是否在喷射CO2。
下面描述本发明多重喷嘴的操作。
载运气体经过载运气体单元230从载运气体供应源202供应至喷嘴单元240。载运气体通过第一文氏管单元240a的相应文氏管242a加速，经过清洁剂单元210的孔口212供应的清洁剂相变成CO2雪状物，CO2雪状物将与载运气体混合的然后经过中间单元240b和第二文氏管单元240c排至目标物的表面。CO2雪状物在第一文氏管单元240a的文氏管242a处初步地绝热膨胀，而CO2雪状物的颗粒经过中间单元240b的通道242b生长，以与载运气体完全混合。然后，CO2雪状物经过第二文氏管单元240c的文氏管242c二次绝热膨胀，籍此使雪状物颗粒的尺寸最大化。
同时，自载运气体单元230供入喷嘴单元240的防霜通道244的载运气体由加热器250加热至100-200℃的高温，以经过喷嘴单元240喷射至目标物的表面。
<改良实施例2>多重喷嘴2
图5示出了图3和图4中的多重喷嘴实施例的一个改良实例，图6是沿图5的V-V线的截面图。
也就是说，与图3和图4中的多重喷嘴不同，图5和图6中的实施例是如下实现的：将清洁剂单元210’从第一文氏管单元240a的上部移动至第一文氏管单元240a的入口处，且安装一个载运气体单元230’来环绕清洁剂单元210’的周边。图5和图6实施例的清洁剂单元210’和载运气体单元230’彼此接合，类似于所述的单一喷嘴。
清洁剂单元210’具有一个位于载运气体单元230’出口侧的出口，并包括多个彼此平行间隔开的孔口212’。结果，从清洁剂单元210’的孔口212’喷射至载运气体单元230’出口空间的清洁剂由于压力下降而经绝热膨胀相变至雪状物状态。
载运气体单元230'具有一对形成于其两侧的入口，以将载运气体从载运气体供应源(未图示)供应至载运气体单元230’的两侧。另外，载运气体单元230’具有一个出口，该出口用于环绕清洁剂单元210’的所述出口，以与喷嘴单元240的第一文氏管单元240a的文氏管242a和防霜通道244流体连通。防霜通道244在上游侧与载运气体单元230’的出口空间流体连通，而不是与清洁剂单元210’的出口流体连通，类似于上述单一喷嘴。因此，清洁剂不导入至防霜通道244，仅仅载运气体供给至防霜通道244。
同时，包括有所述第一文氏管单元240a、所述中间单元240b、所述第二文氏管单元240c、以及所述防霜通道244、并且加热器250的喷嘴单元240具有与图3和图4的实施例相同的结构。因此，对其描述可由对图3和图4实施例的描述代替。
本实施例的喷嘴可以包括一个热电偶传感器260'或260a'，用于确定是否在喷射CO2；如图1和图3中所示，所述传感器优选地安装在所述清洁剂单元210’的出口侧的端部或文氏管单元240a或240c的一端，以防止传感器被CO2冻结，如图5和图6中所示。当然，尽管没有示出，热电偶传感器260'或260a'可以使用如销、带等等紧固装置固定。如上所述，本发明的喷嘴能够通过由安装在清洁剂单元210’端部或文氏管单元240a或240c处的热电偶传感器260’或260a'检测到的温度来确定是否在喷射CO2。
下面结合图7描述在上面的不同实施例中所示出的本发明的喷嘴的操作。
图7是一个示意图，示出了图1至图6实施例所描述的本发明喷嘴的操作状态。当高压CO2清洁剂从CO2存储罐10供应至冷却器30时，冷却器30过滤CO2以将其转化为液态并将所述液态CO2供应至喷射喷嘴。在此，液态CO2的供应流量由一个安装在所述喷射喷嘴入口侧的流量调节阀120或220进行调节，并且，取决于由流量调节阀120或220所控制的流量，少量的干冰颗粒与供自载运气体供应源20的N2或空气一起被供应至所述喷嘴的内部。另外，如同图1至图6的实施例中所描述的，可以使用安装在所述喷嘴出口侧的热电偶传感器160、160a、260、260a、260’、或260a'来确定是否在喷射CO2。
同时，如图7所示，本发明的喷射喷嘴可以在冷却器30和调节阀120或220之间安装一个螺线管阀170以供应液态CO2。能够通过螺线管阀170响应电信号而开启/关闭的操作来控制液态CO2的供应。
根据如上所述的本发明，通过直接经过喷嘴或沿着喷嘴的表面喷射高温载运气体，根据本发明的喷射夹带在气体中的可升华固体颗粒以清洁表面的喷嘴可以防止在目标物和喷嘴的表面处形成霜。
因此，因为没有出现霜的可能性，可以在常规的环境中执行清洁操作。这可以显著地简化所述设备的结构，其原因在于不需要一个容室来维持干燥清洁的环境，或者不需要其它的用于防止产生静电的装置。并且，可以更广泛和更自由地使用可升华固体颗粒来进行清洁操作。
尽管参考本发明的示例性实施例对本发明进行了具体地图示和描述，本领域的普通技术人员可以理解，可以在不脱离由以下的权利要求书所确定的主旨和范围的情况下对本发明的形式和细节进行各种变化。

Claims (23)

1.一种用于喷射夹带在气体中的固体颗粒来清洁表面的喷嘴，所述喷嘴包括：
一个清洁剂单元，用于使来自清洁剂供应源的清洁剂相变至含有可升华固体颗粒的雪状物状态；
一个喷嘴单元，用于通过绝热膨胀生长来自清洁剂单元的清洁剂雪状物，以及将所生长的清洁剂雪状物喷射至目标物的表面；
一个载运气体单元，用于将来自载运气体供应源的载运气体供应至所述喷嘴单元而与所述清洁剂雪状物混合；以及
一个加热器，用于加热至少一部分自所述载运气体供应源供应的载运气体。
2.如权利要求1所述的喷嘴，其进一步包括一个流量调节阀，用于控制从所述清洁剂供应源供应的清洁剂的流量。
3.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴单元进一步包括一个文氏管以及一个防霜通道，所述文氏管用于通过绝热膨胀来生长来自清洁剂单元的清洁剂雪状物，所述防霜通道形成为环绕所述文氏管，并用于引导至少一部分来自所述载运气体单元的载运气体。
4.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述加热器安装在以下侧面中的至少一侧：载运气体供应源侧、载运气体单元侧、以及用于将载运气体从载运气体供应源供应至载运气体单元的通道侧。
5.如权利要求3所述的喷嘴，其中，所述加热器安装在所述喷嘴单元的防霜通道处。
6.如权利要求3所述的喷嘴，其中，所述载运气体以9∶1到7∶3的比率从所述载运气体单元供应至所述喷嘴单元的文氏管和防霜通道。
7.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述清洁剂是CO2和Ar的其中之一。
8.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述载运气体是N2和空气的其中之一。
9.一种用于喷射夹带在气体中的固体颗粒来清洁表面的喷嘴，所述喷嘴包括：
一个清洁剂单元，其具有一个与清洁剂供应源流体连通的入口、以及一个由多个平行设置的的孔口所构成的出口，所述孔口使清洁剂相变至含有可升华固体颗粒的雪状物状态；
一个喷嘴单元，其具有：
多个入口，引导由清洁剂单元的孔口所形成的清洁剂雪状物，
多个文氏管，用于通过绝热膨胀而生长导入相应入口的清洁剂雪状物，以及
多个与相应文氏管流体连通的出口，其将通过所述文氏管生长的清洁剂雪状物喷射至目标物的表面；
一个载运气体单元，具有一个与载运气体供应源流体连通的入口、以及一个与所述喷嘴单元的多个入口流体连通的出口而将载运气体与所述清洁剂雪状物混合；以及
一个加热器，用于加热自载运气体供应源供应的所述载运气体。
10.如权利要求9所述的喷嘴，其中，所述喷嘴单元的各文氏管由串连排列的第一和第二文氏管构成。
11.如权利要求10所述的喷嘴，其中，在所述第一和第二文氏管之间安装有一个具有一定内径的中间通道，其利于所述清洁剂雪状物与所述载运气体的混合。
12.如权利要求9所述的喷嘴，其中，所述载运气体单元安装在所述喷嘴单元的入口处，所述清洁剂单元安装在所述喷嘴单元上，并且，与所述清洁剂单元的孔口流体连通的所述喷嘴单元的入口与所述文氏管的一个节流后端流体连通。
13.如权利要求9所述的喷嘴，其中，所述载运气体单元形成为环绕所述清洁剂单元而与所述喷嘴单元的前端相接合。
14.如权利要求9所述的喷嘴，其中，所述喷嘴单元形成为环绕所述文氏管，并进一步包括一个与所述载运气体单元的所述出口流体连通的防霜通道。
15.如权利要求1或9所述的喷嘴，进一步包括一个热电偶传感器，用于在喷射CO2时检测温度变化而确定是否在供应CO2。
16.如权利要求15所述的喷嘴，其中，所述热电偶传感器安装在所述所述清洁剂单元和所述喷嘴单元的其中之一的出口端处。
17.如权利要求16所述的喷嘴，进一步包括一个螺线管阀，用于通过响应电信号的开启/关闭操作来控制CO2的供应。
18.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述清洁剂单元、所述喷嘴单元、以及所述载运气体单元整体地形成为一个单个喷嘴单元。
19.如权利要求18所述的喷嘴，其中，所述喷嘴单元包括：
一个第一通道，用于流动所述清洁剂；
一个第二通道，沿着所述喷嘴单元的内周并朝向所述第一通道的外部而形成，用于所述载运气体的流动；以及
一个清洁剂入口，从所述喷嘴单元的表面延伸至所述第二通道以供应所述清洁剂，
其中，所述清洁剂入口具有一个连接至所述第一通道的孔口形端部，其将所述清洁剂相变至含有可升华固体微粒的雪状物状态，并且在所述第一通道中具有至少一个文氏管形状，其通过绝热膨胀而生长所述清洁剂。
20.如权利要求19所述的喷嘴，其中，所述喷嘴单元包括一个用于引导所述载运气体的引导件，该引导件的外部与所述第二通道流体连通，并通过一个冲压中心孔与所述第一通道流体连通。
21.如权利要求20所述的喷嘴，其中，所述喷嘴单元包括一个安装在所述第二通道处的加热器，其防止在所述喷嘴单元的出口端和所述目标物的表面处由于极低温度的清洁剂雪状物而形成霜。
22.如权利要求21所述的喷嘴，其中，所述喷嘴单元在其出口端处包括一个热电偶传感器，用于确定是否在喷射来自所述清洁剂供应源的CO2。
23.一种使用可升华固体颗粒来清洁表面的方法，包括：
使清洁剂相变至含有可升华固体颗粒的雪状物状态；
在混合所述清洁剂和载运气体之前加热至少一部分所述载运气体；
通过与所述载运气体混合而绝热地膨胀已经相变的清洁剂雪状物；以及
将所述经绝热膨胀的清洁剂和所述载运气体的混合物喷射至目标物的表面上。
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