一种具有多重安全保护的单晶炉制造技术

本发明专利技术涉及一种具有多重安全保护的单晶炉，其包括下炉室、炉盖、隔离阀、副室、上传动机构、设置在下炉室内的水冷热屏、导流筒、导流筒提升装置、石英埚及下传动机构，还包括触液接触系统，称重系统，CCD监测系统、隔离阀安全监测系统。触液接触系统能够检测到硅液液位过高的异常运行并报警，系统自动高速下降坩埚，并同时提升水冷热屏，避免产生漏水事故。称重系统在拉晶过程中上传动实时检测拉制的硅棒重量，当硅棒重量出现瞬间突增或突减时，系统停止运行，并报警。CCD监测系统能够监测到石英埚中液面位置发生异常变动并报警。隔离阀安全监测系统能够提供晶棒位置监测，提高阀板启闭安全保护。

A Single Crystal Furnace with Multiple Safety Protection

The invention relates to a single crystal furnace with multiple safety protection, which comprises a lower chamber, a furnace cover, an isolation valve, a secondary chamber, an upper transmission mechanism, a water-cooled heat shield, a draft tube, a draft tube lifting device, a quartz pot and a lower transmission mechanism, as well as a contact system, a weighing system, a CCD monitoring system and a isolation valve safety monitoring system. The contact system can detect the abnormal operation of the excessive liquid level of silicon and alarm. The system can automatically drop the crucible at high speed, and at the same time raise the water cooling and heat shield to avoid leakage accidents. The weighing system drives up during the crystallization process to detect the weight of the drawn silicon rod in real time. When the weight of the silicon rod suddenly increases or decreases, the system stops running and alarms. CCD monitoring system can monitor the abnormal change of liquid level in quartz crucible and alarm. Isolation valve safety monitoring system can provide crystal rod position monitoring and improve the safety protection of valve plate opening and closing.

【技术实现步骤摘要】
一种具有多重安全保护的单晶炉
本专利技术涉及单晶炉，尤其涉及一种具有多重安全保护的单晶炉。
技术介绍
单晶炉是一种在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。其主要包括上传动、副室、隔离阀、炉盖、炉筒、底座机架、坩埚下传动装置等。现有技术中，采用直拉法与区熔法相结合的工艺来制备单晶硅。拉晶过程是一个液态转化为固态的过程，需要释放大量的热，热量散发过慢会影响晶体的结晶速度，所以必须及时将热量散发掉，形成一个对结晶有利的温度空间。目前的单晶生长炉一般采用直筒型水冷套冷却方式，主要还是通过水冷这一途径进行冷却。其中，石英埚内的硅液温度高达1400度，在拉晶过程中，当发生单晶液位突变、下传动、导流筒等运动异常造成硅液液位过高，淹没导流筒，进而淹没水冷热屏，高温的硅液会瞬间烧毁水冷热屏，导致发生严重漏水事故，因此为了避免出现事故，需要设置相应的安全保护措施。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有多重安全保护的单晶炉。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种具有多重安全保护的单晶炉，其包括下炉室、炉盖、隔离阀、副室、上传动机构、设置在下炉室内的水冷热屏、导流筒、导流筒提升装置、石英埚及下传动机构，其关键技术在于，还包括：触液接触系统，其包括触液丝、密封座及传导丝，所述触液丝通过设置在炉盖上的密封座伸入到下炉室内固定在水冷热屏上，触液丝的下端头与所述石英埚内的硅液之间留有一段安全距离，所述触液丝的上端头与所述传导丝连接，传导丝与控制器连接，正常状态下次系统为开路状态，当触液丝接触到石英埚内硅液时形成通路，控制器控制下传动机构动作下降石英埚，同时控制导流筒提升装置提升水冷热屏；称重系统，所述上传动机构上设置有称重模块，所述称重模块连接控制器。作为本专利技术的进一步改进，还设置有CCD监测系统，所述CCD监测系统包括设置在所述炉盖上的CCD镜头，所述CCD镜头监测所述石英埚内的硅液液面位置，所述CCD镜头连接控制器。作为本专利技术的进一步改进，还设置有隔离阀安全监测系统，所述隔离阀安全监测系统包括固定设置在所述隔离阀两侧的对射传感器，所述对射传感器与控制器连接。作为本专利技术的进一步改进，所述密封座内设置有触液棒，所述触液丝通过连接丝与所述触液棒下端连接，所述触液棒上端与所述传导丝连接。作为本专利技术的进一步改进，所述密封座包括固定设置在所述炉盖上的下密封座、通过锁箍与所述下密封座连接的上密封座以及设置在所述下密封座和上密封座之间的密封圈，所述下密封座内设置有绝缘套管，所述触液棒穿设在所述绝缘套管内。作为本专利技术的进一步改进，所述触液棒上端设置有盲孔，所述盲孔内设置有内螺纹，所述盲孔内设置有传导丝螺丝，所述传导丝与所述传导丝螺丝固定连接。作为本专利技术的进一步改进，所述称重系统包括设置在所述上传动机构上的支撑座，所述支撑座内设置有滑轮，所述滑轮和所述支撑座之间设置有所述称重模块，钨丝绳一端连接单晶硅棒，另一端绕过所述滑轮与所述上传动机构连接。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术所述的单晶炉设置有触液接触检测系统，单晶炉炉体及触液丝上通有电信号，触液丝采用钨丝穿到炉体内部，固定在水冷热屏上，钨丝向下方留出一段安全距离，正常情况下此系统为开路状态，当发生单晶液位突变、下传动机构、导流筒等运动异常造成硅液液位过高，淹没导流筒，进而淹没水冷热屏，发生严重漏水事故时，触液丝触到液面形成通路，系统报警，报警后系统自动高速下降坩埚，并同时提升水冷热屏，避免产生漏水事故。本专利技术所提供的单晶炉中还设置有称重系统，其中上传动机构加装有称重传感器，系统具备称重功能，在拉晶过程中上传动实时检测拉制的硅棒重量，当硅棒重量出现瞬间突增或突减时，系统停止运行，并报警。有效的预防掉棒、卡滞等运行异常带来的危险。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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它的附图。图1是本专利技术的触液接触系统的结构示意图。图2是图1中A部的局部放大结构示意图。图3是本专利技术称重系统的结构示意图。图4是本专利技术阀体安全监测系统结构示意图。图5是阀体安全监测系统的侧视结构示意图。图6是本专利技术CCD监测系统结构示意图。其中：1炉盖、2下炉室、3水冷热屏、4导流筒、5石英埚、7石英埚底座、8埚杆、9触液丝、10隔离阀、11导流筒提升装置、12CCD镜头、13下密封座、14上密封座、15密封圈、16锁箍、17绝缘套管、18传导丝、19上传动机构、20钨丝绳、21支撑座、22滑轮、23称重模块、24单晶硅棒、25下固定环、26上固定环、27连接丝、28对射传感器、29传感器支架、30CCD镜头支架、31触液棒、32传导丝螺丝、33翻板翻转路径。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对专利技术进行清楚、完整的描述，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1-6所示的一种具有多重安全保护的单晶炉，其包括下炉室2、炉盖1、隔离阀10、副室、上传动机构19、设置在下炉室2内的水冷热屏3、导流筒4、导流筒提升装置11、石英埚5及下传动机构，还包括用于保护水冷热屏3避免发生漏水事故的触液接触系统、设置在上传动机构19上的用于预防掉棒、卡滞等运行异常的称重系统等。如图1和2所示，所述触液接触系统包括触液丝9、密封座及传导丝18，触液丝9采用金属钨丝，所述触液丝9通过设置在炉盖1上的密封座伸入到下炉室2内固定在水冷热屏3上，如图1所示，所述触液丝9通过下固定环25、上固定环26固定在水冷热屏3上，其通过多个固定环沿着水冷热屏3内侧壁折弯延伸，以保证其固定的稳定性。触液丝9的下端头与所述石英埚5内的硅液之间留有一段安全距离，此安全距离根据现场拉晶情况设定，也可以根据需要随时进行调整，通常状况下可设定为20mm。所述触液丝9的上端头与所述传导丝18连接，传导丝18与控制器连接，正常状态下次系统为开路状态，当触液丝9接触到石英埚5内硅液时形成通路，单晶炉的控制系统报警，控制器控制下传动机构动作下降石英埚5，同时控制导流筒提升装置11提升水冷热屏3，使硅液和水冷热屏3快速分离，避免硅液将水冷热屏3烧穿，发生漏水事故。所述密封座内设置有触液棒31，所述触液丝9通过连接丝27与所述触液棒31下端连接，所述触液棒31上端与所述传导丝18连接。如图2所示，所述密封座包括固定设置在所述炉盖1上的直筒状的下密封座13、通过锁箍16与所述下密封座13连接的上密封座14以及设置在所述下密封座13和上密封座14之间的密封圈15，所述下密封座13和上密封座14上均设置有相互适配的连接盘口，所述密封圈15被挤压在两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多重安全保护的单晶炉，其包括下炉室（2）、炉盖（1）、隔离阀（10）、副室、上传动机构（19）、设置在下炉室（2）内的水冷热屏（3）、导流筒（4）、导流筒提升装置（11）、石英埚（5）及下传动机构，其特征在于，还包括：触液接触系统，其包括触液丝（9）、密封座及传导丝（18），所述触液丝（9）通过设置在炉盖（1）上的密封座伸入到下炉室（2）内固定在水冷热屏（3）上，触液丝（9）的下端头与所述石英埚（5）内的硅液之间留有一段安全距离，所述触液丝（9）的上端头与所述传导丝（18）连接，传导丝（18）与控制器连接，正常状态下次系统为开路状态，当触液丝（9）接触到石英埚（5）内硅液时形成通路，控制器控制下传动机构动作下降石英埚（5），同时控制导流筒提升装置（11）提升水冷热屏（3）；称重系统，所述上传动机构（19）上设置有称重模块（23），所述称重模块（23）连接控制器。

【技术特征摘要】
1.一种具有多重安全保护的单晶炉，其包括下炉室（2）、炉盖（1）、隔离阀（10）、副室、上传动机构（19）、设置在下炉室（2）内的水冷热屏（3）、导流筒（4）、导流筒提升装置（11）、石英埚（5）及下传动机构，其特征在于，还包括：触液接触系统，其包括触液丝（9）、密封座及传导丝（18），所述触液丝（9）通过设置在炉盖（1）上的密封座伸入到下炉室（2）内固定在水冷热屏（3）上，触液丝（9）的下端头与所述石英埚（5）内的硅液之间留有一段安全距离，所述触液丝（9）的上端头与所述传导丝（18）连接，传导丝（18）与控制器连接，正常状态下次系统为开路状态，当触液丝（9）接触到石英埚（5）内硅液时形成通路，控制器控制下传动机构动作下降石英埚（5），同时控制导流筒提升装置（11）提升水冷热屏（3）；称重系统，所述上传动机构（19）上设置有称重模块（23），所述称重模块（23）连接控制器。2.根据权利要求1所述的一种具有多重安全保护的单晶炉，其特征在于：还设置有CCD监测系统，所述CCD监测系统包括设置在所述炉盖（1）上的CCD镜头（12），所述CCD镜头（12）监测所述石英埚（5）内的硅液液面位置，所述CCD镜头（12）连接控制器。3.根据权利要求1所述的一种具有多重安全保护的单晶炉，其特征在于：还设置有隔离阀安全监测系统，所述隔离阀安全监测系统包括固定设置在所述隔离阀（...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世杰，赵京通，李润飞，李永哲，侯颖，张路法，王瑞贤，张松，高志民，
申请(专利权)人：河北晶龙阳光设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13