石英坩堝氣泡膨脹評價裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種石英坩堝氣泡膨脹評價裝置，包括具有雙層結構的真空鋼包、設在所述真空鋼包內的加熱爐、維持所述真空鋼包內所需壓力的配氣裝置和電氣控制系統，所述真空鋼包中間的夾層內設有水冷腔，所述夾層底端和前端上側均設有進水孔，頂端和前端下側均設有出水孔；所述真空鋼包底部設有進氣孔，頂部設有出氣孔，前端設有將所述真空鋼包門與真空鋼包腔體密封的法蘭，后端與所述配氣裝置連接；所述加熱爐爐體內設有加熱元件，爐體上端設有溫度計；所述電氣控制系統分別與所述溫度計和配氣裝置連接。本實用新型專利技術方便快捷，能模擬單晶拉制環境，觀察石英坩堝透明層氣泡膨脹狀態；為石英坩堝的質量控制及技術改良提供有效的參考依據。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及石英產品制造領域，尤其適用于一種石英坩堝氣泡膨脹評價裝置。技術背景 石英玻璃坩堝是硅單晶拉制必不可少的輔件，在單晶生長過程中，高溫熔融硅液與石英坩堝內表面接觸并發生化學反應，產生的SiO氣體會進入到硅液中。若反應過于劇烈，會影響石英坩堝的使用壽命。反應產生的大量氣體，可能會在爐內冷凝后再次掉入硅液內，作為雜質導致單晶位錯不良，影響成晶率；而且SiO氣體大量溶入硅液后會導致單晶硅棒中氧的含量偏高，影響硅片成品率。為抵御這些不良影響，一般會在石英坩堝內表面施加I 3_厚的透明層，以減緩熔融硅液對石英坩堝的侵蝕。但透明層中也含有微氣泡，在單晶爐低壓高溫環境下會膨脹變大，若與熔融硅液接觸并破裂，會導致氣泡中氣體進入到熔融硅液中，而且會加快熔融硅液對石英坩堝的侵蝕速率。因此透明層的氣泡膨脹性能對石英坩堝性能有非常重要的影響。但是，石英坩堝的氣泡膨脹性能一般要在其使用過之后通過殘片觀察才能發現，不利于及時發現和控制。
技術實現思路
為了克服現有技術中存在的不能及時發現和控制石英坩堝的氣泡膨脹狀況的問題，本技術提供一種石英坩堝氣泡膨脹評價裝置。本技術采用的技術方案是石英坩堝氣泡膨脹評價裝置，其特征在于包括具有雙層結構的真空鋼包、設在所述真空鋼包內的加熱爐、維持所述真空鋼包內所需壓力的配氣裝置和電氣控制系統，所述真空鋼包中間的夾層內設有水冷腔，所述夾層底端和前端上側均設有進水孔，頂端和前端下側均設有出水孔；所述真空鋼包底部設有進氣孔，頂部設有出氣孔，前端設有將所述真空鋼包門與真空鋼包腔體密封的法蘭，后端與所述配氣裝置連接；所述加熱爐爐體內設有加熱元件，爐體上端設有溫度計；所述電氣控制系統分別與所述溫度計和配氣裝置連接。進一步，所述真空鋼包頂端還設有用于測試所述真空鋼包內壓力的壓力計。進一步，所述真空鋼包底端設有萬向輪。進一步，所述加熱元件設在所述加熱爐爐體內的四個側壁上。進一步，所述裝置還包括檢修車，所述檢修車設在所述真空鋼包內，所述加熱爐安裝在所述檢修車上。本技術所述裝置可提供最聞O. 098Mpa的負壓和最聞150CTC的聞溫環境，并能根據需要設定時間。采用本裝置可模擬單晶爐環境，對石英坩堝樣片進行真空高溫處理，然后切取斷面觀測透明層中氣泡膨脹狀況。本技術所述真空鋼包為圓筒形雙層結構，耐壓術O. IMpa，冷卻水由下部通入，上部流出，出水溫度< 60°C。法蘭與腔體間用硅橡膠墊片密封,法蘭外沿分布六個螺栓,使其與真空鋼包緊密連接。本技術所述加熱爐包括爐殼、爐膛和爐襯等，爐殼為長方體，用不銹鋼板焊接而成。爐膛和爐門采用陶瓷纖維板鋪疊而成，爐膛頂部采用吊桿加強。爐襯的底部選用陶瓷纖維板，其它地方選用陶瓷纖維毯密封。爐膛底部鋪耐火材料。本技術所述加熱元件分布于加熱爐2的內部四側。通過電氣系統4提供電源使加熱元件發熱。在設定加熱程序并啟動后，電氣控制系統4將控制加熱爐2自動完成一次加熱過程。本技術所述配氣系統的抽氣裝置選用真空泵，用真空計測量爐內壓力，并采用斷位開關控制爐膛內壓力。進氣、排氣管選用不銹鋼管，加裝不銹鋼閥門，進氣量可由轉子流量計和球閥等控制。該配氣系統維持真空鋼包內需要的壓力，低于設定下限值時真空泵將啟動抽氣，待壓力達到設定上限值時停止抽氣。·本技術所述電氣控制系統為獨立的操作單元，具有連續PID調節、輸出限幅、超溫報警、斷偶指示等功能。本技術使用時,取所需評價石英玻璃相■禍樣片，面積約50mm*50mm,經純水洗凈，HF酸洗凈，超聲波洗凈處理后放置于無塵室干燥，然后將樣片放進上述評價裝置的加熱爐中。配氣裝置采用最大負壓O. 098Mpa的真空泵，設定-O. 085Mpa -O. 090Mpa的壓力范圍，以電氣控制系統輔助控制，對真空鋼包內的壓力進行調節。加熱爐內放置好石英坩堝樣片后，關閉爐門及真空鋼包門，打開冷卻水閥門并檢查循環系統是否正常，關閉進氣孔，打開出氣孔。然后打開電氣控制系統，啟動配氣裝置，按設定程序完成抽氣后真空泵自動關閉。然后啟動加熱程序開始加熱，進行低壓高溫環境下的灼燒，加熱程序運行完畢后關閉該裝置。待樣片冷卻后使用切割機切取樣片橫截面薄片，在低倍率顯微鏡下觀測微氣泡膨脹狀況。同時制作20mm*15mm*9_的表面光滑的樣片，用紅外分光光度計測量其透過率，得到樣片內氣泡膨脹的參考數據。將觀測得到結果與標準樣片結果進行比較，即可判斷測試坩堝氣泡膨脹性能。本技術的有益效果體現在方便快捷，能模擬單晶拉制環境，觀察石英坩堝透明層氣泡膨脹狀態；為石英坩堝的質量控制及技術改良提供有效的參考依據。附圖說明圖I是本技術整體結構示意圖。具體實施方式參照圖1，石英坩堝氣泡膨脹評價裝置，包括具有雙層結構的真空鋼包I、設在所述真空鋼包I內的加熱爐2、維持所述真空鋼包I內所需壓力的配氣裝置3和電氣控制系統4，所述真空鋼包I中間的夾層內設有水冷腔，所述夾層底端和前端上側均設有進水孔5，頂端和前端下側均設有出水孔6 ;所述真空鋼包I底部設有進氣孔7，頂部設有出氣孔8，前端設有將所述真空鋼包門11與真空鋼包I腔體密封的法蘭，后端與所述配氣裝置3連接；所述加熱爐2爐體內設有加熱元件，爐體上端設有溫度計9 ;所述電氣控制系統4分別與所述溫度計9和配氣裝置3連接。進一步，所述真空鋼包I頂端還設有用于測試所述真空鋼包I內壓力的壓力計10。進一步，所述真空鋼包I底端設有萬向輪。進一步，所述加熱元件設在所述加熱爐2爐體內的四個側壁上。進一步，所述裝置還包括檢修車12，所述檢修12設在所述真空鋼包I內，所述加熱爐2安裝在所述檢修車12上。本技術所述裝置可提供最聞O. 098Mpa的負壓和最聞150CTC的聞溫環境，并能根據需要設定加熱時間。采用本裝置可模擬單晶爐環境，對石英坩堝樣片進行真空高溫處理，然后切取斷面觀測透明層中氣泡膨脹狀況。本技術所述真空鋼包I為圓筒形雙層結構，耐壓術O. IMpa，冷卻水由下部通入，上部流出，出水溫度< 60°C。法蘭與真空鋼包I腔體間用硅橡膠密封，法蘭外沿分布六個螺栓，使其與真空鋼包緊密連接。本技術所述加熱爐2包括爐殼、爐膛和爐襯等，爐殼為長方體，用不銹鋼板焊接而成。爐膛和爐門采用陶瓷纖維板鋪疊而成，爐膛頂部采用吊桿加強。爐襯的底部選用陶瓷纖維板，其它地方選用陶瓷纖維毯密封。爐膛底部鋪耐火材料。本技術所述加熱元件分布于加熱爐2的內部四側。通過電氣系統4提供電源使加熱元件發熱。在設定加熱程序并啟動后，電氣控制系統4將控制加熱爐2自動完成一次加熱過程。本技術所述配氣裝置3的抽氣裝置選用真空泵，用真空計測量爐內壓力，并采用斷位開關控制爐膛內壓力。進氣、排氣管選用不銹鋼管，加裝不銹鋼閥門，進氣量可由轉子流量計和球閥等控制。該配氣系統3維持真空鋼包I內需要的壓力，低于設定下限值時真空泵將啟動抽氣，待壓力達到設定上限值時停止抽氣。本技術所述電氣控制系統4為獨立的操作單元，具有連續PID調節、輸出限幅、超溫報警、斷偶指示等功能。本技術使用時，取所需評價石英玻璃坩堝樣片，面積約50mm*50mm，經純水洗凈，HF酸洗凈，超聲波洗凈處理后放置于無塵室干燥，然后將樣片放進上述評價裝置的加熱爐2中。配氣裝置3采用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
石英坩堝氣泡膨脹評價裝置，其特征在于：包括具有雙層結構的真空鋼包、設在所述真空鋼包內的加熱爐、維持所述真空鋼包內所需壓力的配氣裝置和電氣控制系統，所述真空鋼包中間的夾層內設有水冷腔，所述夾層底端和前端上側均設有進水孔，頂端和前端下側均設有出水孔；所述真空鋼包底部設有進氣孔，頂部設有出氣孔，前端設有將所述真空鋼包門與真空鋼包腔體密封的法蘭，后端與所述配氣裝置連接；所述加熱爐爐體內設有加熱元件，爐體上端設有溫度計；所述電氣控制系統分別與所述溫度計和配氣裝置連接。

【技術特征摘要】
1.石英坩堝氣泡膨脹評價裝置，其特征在于包括具有雙層結構的真空鋼包、設在所述真空鋼包內的加熱爐、維持所述真空鋼包內所需壓力的配氣裝置和電氣控制系統，所述真空鋼包中間的夾層內設有水冷腔，所述夾層底端和前端上側均設有進水孔，頂端和前端下側均設有出水孔；所述真空鋼包底部設有進氣孔，頂部設有出氣孔，前端設有將所述真空鋼包門與真空鋼包腔體密封的法蘭，后端與所述配氣裝置連接；所述加熱爐爐體內設有加熱元件，爐體上端設有溫度計；所述電氣控制系統分別與所述溫度計和配氣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉百明，吳偉華，袁江，李常國，周勇，
申請(專利權)人：杭州先進石英材料有限公司，
類型：實用新型
國別省市：