本发明专利技术提供了一种石英管/棒的高纯度化方法、装置、石英管/棒及用途，其特征在于，包括：高纯度化步骤，所述高纯度化步骤包括对石英玻璃管/棒进行加热，同时在石英玻璃管/棒外部产生连续稳定的电弧，使石英玻璃管/棒中包含的碱金属离子移动向石英玻璃管/棒的外壁。本公开的技术方案，不仅提高了石英玻璃管/棒的纯度，还提高了生成效率，同时对设备要求简单，大大节省了工程成本。大节省了工程成本。大节省了工程成本。
【技术实现步骤摘要】
石英管/棒的高纯度化方法、装置、石英管/棒及用途
[0001]本公开的实施例一般涉及石英玻璃生产领域，并且更具体地，涉及石英管/棒的高纯度化方法、装置、石英管/棒及用途。
技术介绍
[0002]高纯石英材料由于其耐温、耐酸、低膨胀、光透过性等特殊物理性能，成为该领域中不可缺少的载具材料。熔融石英管可作为高纯反应室、气体/ 液体入口或输送管道广泛应用于分批式烧制炉之中。由石英材料制造的扩散管、钟罩等贯穿了半导体制程扩散、氧化、沉积、蚀刻等关键过程。半导体工业对载具材料中碱金属含量的要求苛刻。
[0003]半导体工业中，需要通过扩管工艺生产大型石英管，目前的扩管工艺一般是首先获取具有中间管厚和中间外径的由中间石英管并随后冷却，且其中在第二成型步骤中将冷却的中间石英管的至少一个长度段供应到加热区，在其中逐区加热到软化温度并在围绕其纵轴旋转的同时成型为具有最终管厚和最终外径的大型石英管。
[0004]由于碱金属离子会由高温区向低温区移动，因此，现有扩管工艺会导致大型石英管内壁的碱金属离子含量升高，无法满足导体工业对载具材料中碱金属含量的要求。
[0005]现有技术中还有通过在石英玻璃管内壁和外壁分别设置直流电极进行高纯度化，但这种方法不仅结构复杂，效率低慢，耗能更高，同时电极直接与玻璃管接触，导致玻璃管会在纯化过程中产生电极，并且容易造成玻璃管表面产生缺陷。
技术实现思路
[0006]根据本公开的实施例，提供了一种石英玻璃管/棒的高纯度化方法，包括：高纯度化步骤，所述高纯度化步骤包括对石英玻璃管/棒进行加热，同时在石英玻璃管/棒外部产生连续稳定的电弧，使石英玻璃管/棒中包含的碱金属离子移动向石英玻璃管/棒的外壁。
[0007]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步地，对石英玻璃管/棒加热，是在石英玻璃管/棒的圆周的均匀分布一个或多个加热源，所述加热源是等离子体喷灯、氢氧气火焰喷灯或激光器；对石英玻璃管/棒进行加热的温度为1700℃-1900℃。
[0008]如上所述的方面和任一可能的实现方式，连续稳定的电弧是通过在石英玻璃管/棒外侧设置一对电极，在电极上施加交流电压产生的交流电弧，交流电压为50-200千伏，电流为80-200mA。
[0009]如上所述的方面和任一可能的实现方式，所述一对电极设置在石英玻璃管/棒上的同一个横截面上，或者设置在不同的横截面上。
[0010]如上所述的方面和任一可能的实现方式，所述电弧与石英玻璃管/棒外表面不接触，电极也与石英玻璃管/棒不接触。
[0011]如上所述的方面和任一可能的实现方式，所述石英玻璃管/棒以其心轴作为旋转轴而旋转，转速为30-70r/min；电极和喷灯在石英玻璃管/棒外侧与石英玻璃管/棒轴向平行的方向水平移动，水平移动速度是40-100mm/min。
[0012]如上所述的方面和任一可能的实现方式，石英玻璃管的高纯度化方法在高纯度化步骤之后，还包括：进行扩管，扩管温度为1700℃-1900℃，转速为80-200r/min，喷灯水平移动速度40-100mm/min。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，石英玻璃管的高纯度化方法在高纯度化步骤之前，还包括：进行扩管，扩管温度为1700℃-1900℃，转速为80-200r/min，喷灯水平移动速度40-100mm/min。
[0014]在本公开的第二方面，提供了一种由上述方法制备得到的高纯度化的石英玻璃管/棒，其特征在于，内壁表层锂离子含量为0.5ppm或更低；体杂质锂离子含量为0.1ppm或更低。
[0015]在本公开的第三方面，提供了一种上述石英玻璃管/棒在光纤、半导体、光伏领域的应用。
[0016]在本公开的第四方面，提供了一种石英玻璃管/棒的高纯度化加工装置，包括基台、固定机构、加热机构、塑型机构、电离机构及控制器；其中，
[0017]所述固定机构，设置有两组，设置于所述基台的顶面，用于安装固定石英玻璃管/棒，并驱动所述石英玻璃管/棒以其轴线为轴转动；
[0018]所述加热机构，设置于所述基台的顶面，位于两组所述固定机构之间，用于对所述石英玻璃管/棒进行加热，所述加热机构可沿所述石英玻璃管/棒的轴向移动；
[0019]所述塑型机构，固定设置于所述加热机构上，用于对所述石英玻璃管/ 棒受热后在离心力作用下向外扩张的部分进行定型；
[0020]所述电离机构，固定设置于所述加热机构上，在所述石英玻璃管/棒的径向产生交流电弧；
[0021]所述控制器，设置于所述基台的侧面，所述固定机构、加热机构、塑型机构及电离机构均与所述控制器电连接。
[0022]进一步地，所述固定机构包括固定设置于所述基台顶面的支撑台，所述支撑台的顶面固定设置有电动轴承，所述电动轴承的内环面上固定设置有固定环，所述固定环内沿环向均匀嵌入设置有不少于2个的伸缩驱动部件，所述伸缩驱动部件的伸缩端伸向所述固定环的中心设置，所述伸缩端的端部固定连接有弧形的固定板，所述固定板远离所述伸缩端的板面上设置有防滑层。
[0023]进一步地，所述加热机构包括设置于所述基台顶面位于两组固定机构之间的轨道槽，所述轨道槽沿所述石英玻璃管/棒的轴向设置，所述轨道槽的上方设置有移动块，所述移动块的底面设置有嵌入所述轨道槽内的驱动部件，所述移动板的顶面位于所述石英玻璃管/棒的两侧对称的设置有安装板，所述安装板靠近所述石英玻璃管/棒的板面上均设置有加热源，所述加热源与石英玻璃管/棒等高设置。
[0024]进一步地，所述加热源为等离子体喷灯、氢氧气火焰喷灯或激光器。
[0025]进一步地，所述塑型机构包括可沿靠近或远离所述石英玻璃管方向移动的扩管托轮，所述扩管托轮同轴向的设置于所述石英玻璃管的下方。
[0026]进一步地，所述扩管托轮为石墨轮。
[0027]进一步地，所述电离机构包括交流电源及与所述交流电源电连接的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别固定设置于所述加热机构上对称的分布于所述石英
玻璃管/棒的两侧，并贴近所述石英玻璃管/棒设置。
[0028]应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
[0029]结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
[0030]图1示出了石英玻璃管/棒的高纯度化加工装置的结构示意图；
[0031]图2示出了固定机构的侧视结构示意图；
[0032]图3示出了加热机构的剖面结构示意图；
[0033]图4示出了加热机构的侧视结构示意图；
[0034]图5示出了塑型机构的结构示意图。
[0035]图中标号：11、石英玻璃管/棒；12、基台；13、固定机构；14、加热机构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石英玻璃管/棒的高纯度化方法，其特征在于，包括：高纯度化步骤，所述高纯度化步骤包括对石英玻璃管/棒进行加热，同时在石英玻璃管/棒外部产生连续稳定的电弧，使石英玻璃管/棒中包含的碱金属离子移动向石英玻璃管/棒的外壁。2.根据权利要求1所述的石英玻璃管/棒的高纯度化方法，其特征在于，对石英玻璃管/棒加热，是在石英玻璃管/棒的圆周的均匀分布一个或多个加热源，所述加热源是等离子体喷灯、氢氧气火焰喷灯或激光器；对石英玻璃管/棒进行加热的温度为1700℃-1900℃。3.根据权利要求1或2所述的石英玻璃管/棒的高纯度化方法，其特征在于，连续稳定的电弧是通过在石英玻璃管/棒外侧设置一对电极，在电极上施加交流电压产生的交流电弧，交流电压为50-200千伏，电流为80-200mA。4.根据权利要求3所述的石英玻璃管/棒的高纯度化方法，其特征在于，所述一对电极设置在石英玻璃管/棒上的同一个横截面上，或者设置在不同的横截面上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的石英玻璃管/棒的高纯度化方法，其特征在于，所述石英玻璃管/棒以其心轴作为旋转轴而旋转，转速为30-70r/min；电极和喷灯在石英玻璃管/棒外侧与石英玻璃管/棒轴向平行的方向水平移动，水平移动速度是40-100mm/min。6.根据权利要求1至4中任一项所述的石英玻璃管/棒的高纯度化方法，其特征在于，石英玻璃管的高纯度化方法在高纯度化步骤之后，还包括：进行扩管，扩管温度为1700℃-1900℃，转速为80-200r/min，喷灯水平移动速度40-100mm/min。7.根据权利要求1至4中任一项所述的石英玻璃管/棒的高纯度化方法，其特征在于，石英玻璃管的高纯度化方法在高纯度化步骤之前，还包括：进行扩管，扩管温度为1700℃-1900℃，转速为80-200r/min，喷灯水平移动速度40-100mm/min。8.一种由权利要求1-7之一所述的方法制备得到的高纯度化的石英玻璃管/棒，其特征在于，内壁表层锂离子含量为0.5ppm或更低；体杂质锂离子含量为0.1ppm或更低。9.一种如权利要求8所述的石英玻璃管/棒在光纤、半导体、光伏领域的应用。10.一种石英玻璃管/棒的高纯度化装置，其特征在于，包括基台、固定机构、加热机构、塑型机构...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈士斌，厉广强，王东超，刘守科，徐新奎，钱卫刚，
申请(专利权)人：江苏太平洋石英股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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