一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置，包括测量脚、石英棒、压力传感器、位移传感器、环节、电机、行程开关、滚珠丝杠、驱动器、控制器和显示屏；所述电机与滚珠丝杠连接，带动滚珠丝杠做正反向旋转，所述滚珠丝杠上设有驱动器，所述驱动器与压力传感器固定相接，所述压力传感器与石英棒相接，所述石英棒与环节活动相接，所述驱动器上设置有位移传感器；所述石英棒下端设置有测量脚；所述滚珠丝杠上下方设置有行程开关；所述控制器内设有可编程数据处理器，其前面板上设置有显示屏和控制面板；本新型通过测量脚和活动环节结构，能够测量多晶硅固液界面的高度和倾斜方向，控制生产过程参数调整，提高产品成品率，减少损失。

【技术实现步骤摘要】
—种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置
本技术涉及一种多晶硅铸锭炉生产技术设备领域，特别涉及一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置。
技术介绍
通常，多晶硅铸锭熔化过程一般是在一种熔炉内进行，而熔化过程中固液界面的高度和形状对硅锭熔化过程的质量至关重要，反过来多晶硅铸锭熔化过程的质量对于多晶硅铸锭熔体的晶体生长的成功是必须的。在熔化过程中，多晶硅铸锭的高度和形状受多个变量的影响，诸如加热器功率、粒状多晶硅料体的状态等等。多晶硅的熔化与长晶均要求在最优条件下完成，所以必须对整个熔化过程或者长晶过程固液界面的高度进行测量。现有的测量系统一类是非接触方式进行测量，如专利技术专利CN102586857A，公开了一种非接触式控制铸锭单晶硅籽晶熔化剩余高度，利用激光测距测量界面高度；缺点是结构复杂，制造成本比较高；另一类是使用石英棒，将石英棒装在炉体顶部的纵轴轴心处，探测硅锭的中心界面，观察多晶硅锭固-液界面的移动情况，适时调节熔化长晶速度，达到合理的温度梯度，起到监控熔化或者定向凝固的目的，技术专利CN203034142U，一种多晶铸锭炉用固液界面移动跟踪装置，技术专利CN202755099U，一种用于硅铸锭炉的固液界面测定装置，均是此类技术。缺陷是多晶硅铸锭固液界面中心位置的高度测量，无法代表整体固液界面的熔化状态；棒体端点特别是同一处点位的反复测量，容易造成点位处温度或物理状态变化；由于大部分坩埚均采用矩形截面体，四周的温度与中心位置的温度分布是完全不同的，通常是多晶硅熔化过程中心高四周低；长晶过程中心低四周高；而为了获得高品质的多晶硅铸锭，就需要了解实际过程中固液界面变化状态，以便于调节和控制参数，从而达到内外温度均匀，熔化与长晶均获得理想的状态，达到合理的温度梯度，获得高质量产品。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置，通过改变测量物的结构，依据实际多晶硅在熔化过程和长晶过程中固液界面均会存在一定的高低变化，而测量和获得这种高低界面状态的数据，对于控制和调节生产工艺条件是非常重要的，不仅可以避免造成损失，而且可以时实调控工艺，从而确保多晶硅铸锭的高品质。为达到上述目的，本技术的技术方案如下:一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置，包括铸锭炉、坩埚、测量脚、石英棒、压力传感器、位移传感器、环节、电机、行程开关、滚珠丝杠、驱动器、硅界面、控制器和显示屏，其特征在于:所述电机为直驱式伺服电机，与滚珠丝杠直接连接，固定于铸锭炉顶部；所述电机通过正反向旋转，带动滚珠丝杠做正反向旋转，所述滚珠丝杠上设置有驱动器，所述驱动器随着滚珠丝杠的正反转，做上升或者下降运动；所述驱动器与压力传感器固定相接，所述压力传感器与石英棒相接并监控石英棒上下运动所产生的压力信号；所述石英棒与环节活动相接，所述驱动器上设置有位移传感器；所述位移传感器监控石英棒在环节中的摆动位移信号；所述石英棒下端设置有矩形截面的测量脚，所述测量脚至少设置有二个，并与石英棒垂直设置，所述测量脚端部底面呈圆弧形；所述电机、压力传感器、位移传感器均与控制器电连接，所述压力传感器和位移传感器通过信号线与控制器相连接，所述驱动器与控制器连接，所述滚珠丝杠上下方设置有行程开关，控制驱动器的上下位置。所述石英棒与环节活动连接，所述石英棒可在环节内摆动，当测量脚在固液界面受到高低不平的固相力作用时，首先是单侧测量脚与固相接触，随着驱动器的下降石英棒会发生倾斜摆动发生位移，所产生的位移量，通过位移传感器测量到位移信号，并将位移信号发送到控制器中，由控制器将位移信号进行处理转化为可视信号或者数据，存储和显示；当测量脚进一步下降，二只测量脚均与固相接触后，测量脚的底面完成与固相接触，些时通过测量脚将固相的反作用压力传递到石英棒上，并经过石英棒将固相的反作用力传递给压力传感器，压力传感器获得的压力信号传递给控制器，经过预置程序，控制器发出指令，停止电机驱动滚珠丝杠；同时按照程序设置，控制器指令电机反向旋转，电机带动滚珠丝杠反方向旋转，则驱动器作上升运动，当上升运动回到行程开关处时，触发停机信号，并使驱动器带动整个石英棒回到初始位置。所述控制器与电源相连接，通过电源开关控制整个装置；所述控制器开机后，首先是自检与复位，开始测量指令后，并按照预置程序执行操作，起动电机，进一步的电机带动滚珠丝杠旋转，进一步的滚珠丝杠带动驱动器下降运动，则石英棒与测量脚一同下降运动，当触及到固相界面时，单侧测量脚触及固相，石英棒发生位移，位移传感器获得位移信号；进一步的双侧测量脚触及固相，压力上升，通过石英棒压力传递到压力传感器，压力信号被送到控制器，通过数据处理获得固相的高度数据和倾斜数据；进一步的由控制器发出停机指令，进一步的发出相反方向旋转指令，并直到复位结束。所述控制器内设置有可编程数据处理器，其前面板上设置有显示屏和控制面板，用于显示固液界面的高度数据，所述高度数据是通过前后二次测量的位置数据差获得的，初始高度数据采集于空置坩埚底面数据；所述固液界面高低信号及高低方向性判定数据，是通过位移传感器测量获得的石英棒位移数据，通过石英棒与测量脚之间的结构关系换算获得，所述石英棒上标识的与测量脚相对应的标识，可以识别测量脚方向信号，而固液界面的高低方向性由石英棒位移的方向即可获得，而测量信号可容易的通过正负信号来区分，而石英棒位移量的大小，直接反应了固液界面的倾斜度大小，通过对信号最大值的测量即可得到相关的固相界面倾斜角度数据。通过上述技术方案，本技术技术方案的有益效果是:通过设置石英棒触点端的结构，能够测量多晶硅固液界面的高度和倾斜方向，从而判断出固液界面中心与四周围的高低位置关系，及时对熔化过程或者长晶过程的参数进行调整，提高产品成品率，减少损失。【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例所公开的一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置结构示意图；图2为本技术实施例所公开的一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置环节示意图；图3为本技术实施例所公开的一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置硅界面测量示意图。图中数字和字母所表示的相应部件名称:1.铸锭炉2.坩埚3.测量脚 4.石英棒5.压力传感器 6.位移传感器 7.环节8.电机9.行程开关 10.滚珠丝杠 11.驱动器 12.硅界面13.控制器14.显示屏【具体实施方式】下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。根据图1和图2，本技术提供了一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置，包括铸锭炉1、坩埚2、测量脚3、石英棒4、压力传感器5、位移传感器6、环节7、电机8、行程开关9、滚珠丝杠10、驱动器11、硅界面12、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置，其特征在于，包括铸锭炉、坩埚、测量脚、石英棒、压力传感器、位移传感器、环节、电机、行程开关、滚珠丝杠、驱动器、硅界面、控制器和显示屏；所述电机为直驱式伺服电机，与滚珠丝杠直接连接，固定于铸锭炉顶部；所述电机通过正反向旋转，带动滚珠丝杠做正反向旋转，所述滚珠丝杠上设置有驱动器，所述驱动器随着滚珠丝杠的正反转，做上升或者下降运动；所述驱动器与压力传感器固定相接，所述压力传感器与石英棒相接并监控石英棒上下运动所产生的压力信号；所述石英棒与环节活动相接，所述驱动器上设置有位移传感器；所述位移传感器监控石英棒在环节中的摆动位移信号；所述石英棒下端设置有测量脚；所述电机、压力传感器、位移传感器均与控制器电连接，所述压力传感器和位移传感器通过信号线与控制器相连接，所述驱动器与控制器连接，所述滚珠丝杠上下方设置有行程开关，控制驱动器的上下位置；所述控制器内设置有可编程数据处理器，其前面板上设置有显示屏和控制面板。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅铸锭炉固液界面测量装置，其特征在于，包括铸锭炉、坩埚、测量脚、石英棒、压力传感器、位移传感器、环节、电机、行程开关、滚珠丝杠、驱动器、硅界面、控制器和显示屏；所述电机为直驱式伺服电机，与滚珠丝杠直接连接，固定于铸锭炉顶部；所述电机通过正反向旋转，带动滚珠丝杠做正反向旋转，所述滚珠丝杠上设置有驱动器，所述驱动器随着滚珠丝杠的正反转，做上升或者下降运动；所述驱动器与压力传感器固定相接，所述压力传感器与石英棒相接并监控石英棒上下运动所产生的压力信号；所述石英棒与环节活动相接，所述驱动器上设置有位移传感器；所述位移传感器监控石英棒在环节中的摆动位移信号；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴贤，
申请(专利权)人：常州兆晶光能有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32