专利名称：石英管炉结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于化学反应腔室的石英管炉，特别涉及一种石英管炉的开口端密封结构。
背景技术：
石英管炉(Quartz Tube Furnace)具有耐高温，化学性质稳定，使用寿命长等优点，所以，其用途广泛，例如常用于化学气相沉积系统(Chemical VaporDeposition，CVD)，气相外延生长系统，电浆沉积系统等领域。可以说，石英管炉是高温化学反应系统的关键设备之一。
图1为现有技术的化学气相沉积系统的结构示意图。该系统主要包括高温加热炉10，石英管炉20及气体配给系统30。其中，高温加热炉10为中空圆柱状加热设备，其内部设置有加热装置(图未示)，例如电阻丝等；石英管炉20为具有一内部腔室的长圆柱管体，其插入高温加热炉内中空处，并且其两端(输入端21及输出端22)为可开启的密封口，分别伸出高温加热炉外面，另外，石英管炉10可固定于高温加热炉内，或可相对高温加热炉移动。气体配给系统30包括各种气体源31(包括反应气体、保护气体)，这些气体分别相应的通过流量控制器(图未示)以及管道32连接至石英管炉10的输入端21，以提供反应所需。各种反应气体及保护气体流经石英管炉20，被加热、发生反应之后，剩余气体或由反应产生的废气由石英管炉20的输出端22输出外面。待反应的原料、基底以及反应舟可由石英管炉10的输入端21开启后放入，并移动至中心。反应完成之后可由输入端21或输出端22取出。
化学反应需要控制各种反应条件，例如反应温度、反应气体组成、反应气体质量或体积比例、反应腔室内部的气体压力、反应时间等等。从上述结构可以看出，石英管炉20的输入端21及输出端22的密封性能将对反应气体成分、内部腔室的气体压力等条件产生很大影响。因此，石英管炉20的输入端21及输出端22需具有良好密封性。
图2为现有技术石英管炉输入端21或输出端22的密封结构示意图。该输入端21或输出端22密封结构包括设置于石英管端部、并具有公螺纹的内套管23，具有与该内套管配合的母螺纹的外套管24，以及具有弹性的O形密封环25。另外，该外套管24的端部以互相导通的方式连接有气体输入/输出口26，以及用于测量温度的热电偶27。该密封结构通过内套管23及外套管24互相咬合、使所述O形密封环25紧密贴合于内外套管接合处，从而形成密封。使用时，反应气体、反应剩余气体及由反应产生的废气分别经气体输入口、输出口26导入或导出。但是，现有技术尚有不足，其一，气体输入口或输出口分别穿过外套管24，而该外套管24需经常开启/闭合，这样有可能使得气体输入口或输出口容易松动，导致气密性下降或损坏；其二，由于石英管炉20使用温度较高(例如制备奈米碳管时温度高达700～1000度左右)，O形密封环25易于产生变形、扭曲或因老化而失效，使得该密封结构的气密性下降或损坏。因此，现有技术的接头结构及密封方式尚需进一步改良。
实用新型内容为解决现有技术由于O形环易变形、扭曲或老化引起密封性下降等问题，本实用新型的目的在于提供一种具有良好气密性的石英管炉结构。
为实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种石英管炉结构，其包括一石英管炉本体，其具有第一端及第二端；一内套管设于该第一端，该内套管外表面具有第一螺纹结构，其一侧边具有环状边缘；一外套管，其具有一开口端，另一端设有压盖，该开口端的内表面形成有与内套管相配合的第二螺纹结构；及一密封垫片；其中，该密封垫片可抵靠于该内套管侧边的环状边缘，并通过外套管与内套管的螺纹咬合、使外套管的压盖紧压该密封垫片而形成密封。
本实用新型的石英管炉结构进一步包括一气体输入/输出接口，其设置于该石英管炉本体靠近该第一端的管壁上。
本实用新型的石英管炉结构，其中该外套管设有压盖的一端进一步设置有冷却腔室。该冷却腔室具有输入/输出通道，用于导入/导出冷却液。
相对于现有技术，本实用新型通过内外套管的相应螺纹咬合，将密封垫片紧紧抵靠于石英管炉出口边缘，确保密封性，且不会因扭曲或变形而产生泄漏气体的问题；另外，气体输入口及输出口分别固定设置于靠近石英管炉输入端、输出端的管体上，这样，当输入端、输出端开启或闭合时，不会牵动气体输入口及输出口，所以，可避免因开启/闭合而造成松动等不良后果；本实用新型进一步改进在于外套管设有冷却腔室，可供冷却水流通，起到降温作用，可降低密封垫片表面的温度，避免密封垫片因温度过高而软化或加速老化，确保密封性并延长使用寿命。
图1是现有技术化学气相沉积系统的结构示意图。
图2是图1密封结构分解图。
图3是本实用新型第一实施例的结构示意图。
图4是本实用新型第一实施例的密封结构分解图。
图5是本实用新型第二实施例的密封结构分解图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图3所示，本实用新型第一实施例的化学气相沉积系统100主要包括高温加热炉101，石英管炉110及气体配给系统130。
其中，高温加热炉101为中空的圆柱状加热设备，其内部至少设置有加热装置(图未示)，例如电阻丝等，还可设置有温度测量装置，例如热电偶。
结合图4所示，石英管炉110为具有一内部腔室、两端(输入端112及输出端114)密封且可开启的长圆柱管体。所述输入端112及输出端114包括可开启的密封结构，该密封结构由互相配合的内套管116、外套管118以及密封垫片119组成。石英管炉110插入高温加热炉内中空处，并且其两端分别伸出高温加热炉外面，石英管炉110可固定于高温加热炉内，也可相对高温加热炉移动。待反应的原料、基底以及反应舟可由一开口端放入，并移动至中心，反应完成之后可由该开口端或另一开口端取出。
气体配给系统130包括各种气体源131(包括反应气体、保护气体)，这些气体分别相应的通过流量控制器(图未示)以及输入通道132连接至石英管炉的靠近输入端112的管体部位，以提供反应所需，这样，气体输入通道132并未直接穿过石英管炉110的输入端112。同样，气体输出通道133也未穿过石英管炉110的输出端114，而是由靠近该输出端114的管体部引出。
如图4所示，石英管炉110的输入端112亦可采用与该输出端114相同的密封结构。该密封结构包括设置于石英管炉110一端、具有公螺纹的内套管116，具有母螺纹的外套管118，以及具有弹性的圆形密封垫片119。所述内套管116及外套管118可由不锈钢制成，其中内套管116的公螺纹与所述外套管118的母螺纹可互相紧密配合。所述内套管116侧边设有一抵止环115，所述外套管118设有与之相对应的压盖117。所述密封垫片119是一层或多层圆形薄片，其直径较内套管116的内径大，而较外套管118的内径小；该密封垫片119可由耐高温的弹性材料制成，如橡胶或塑料等。装配时，将密封垫片119抵靠于抵止环115、封闭于所述内套管116出口处(即抵止环115的开口)，再将外套管118螺旋拧入、与内套管116形成紧密螺纹咬合，直至外套管118的压盖117紧紧抵压该密封垫片119，从而将该石英管炉110输出端114密封。
使用时，将反应物置于石英管炉110内，将所需各种反应气体及保护气体输入石英管炉110后，加热、发生反应，剩余气体或由反应产生的废气由石英管炉110的气体输出通道133输出外面。
图5为本实用新型第二实施例的石英管炉110密封结构示意图。该密封结构包括设置于石英管炉110一端、具有公螺纹的内套管116，具有母螺纹的外套管118，以及具有弹性的圆形密封垫片119。所述内套管116及外套管118可由不锈钢制成，其中内套管116的公螺纹与所述外套管118的母螺纹可互相紧密配合。所述内套管116侧边设有一抵止环115，所述外套管118设有与之相对应的压盖(图未示)。所述密封垫片119是一层或多层圆形薄片，其直径较内套管116的内径大，而较外套管118的内径小；该密封垫片119可由耐高温的弹性材料制成，如橡胶或塑料等。该密封垫片119抵靠于所述内套管116的抵止环115，并被外套管118的压盖内侧顶压、扣紧，从而将该石英管炉110输出端密封。另外，该外套管118进一步设置有冷却腔室120，该冷却腔室120形成于压盖的另一侧，且开设有输入水管121、输出水管122，用于导入及导出冷却水。当冷却水流过该冷却腔室120时，可带走热量并降低压盖及密封垫片119的温度。
本实用新型的优点在于首先，通过内外套管116、118的螺纹耦合，将密封垫片119紧紧抵靠于石英管炉110出口，确保密封性，且不会因扭曲或变形而产生泄漏气体的问题；其次，气体输入口及输出口分别固定设置于靠近石英管炉输入端112、输出端114的管体中，这样，当输入端、输出端开启或闭合时，不会牵动气体输入口及输出口，因此，可避免因开启/闭合而造成松动等不良后果；再次，本实用新型进一步改进在于外套管118设有冷却腔室120，可供冷却水流通，起到降温作用，可降低密封垫片119表面的温度，避免密封垫片119因温度过高而软化或加速老化，确保密封性并延长使用寿命。
权利要求1.一种石英管炉结构，其包括一石英管炉本体，其具有第一端及第二端；一内套管设于该第一端，该内套管外表面具有第一螺纹结构，其一侧边具有环状边缘；一外套管，其具有一开口端，另一端设有压盖，该开口端的内表面形成有与内套管相配合的第二螺纹结构；其特征在于，该石英管炉本体还包括一密封垫片，该密封垫片可抵靠于该内套管侧边的环状边缘，并通过外套管与内套管的螺纹咬合、使外套管的压盖紧压该密封垫片而形成密封。
2.如权利要求1所述的石英管炉结构，其特征在于该内套管及外套管为不锈钢制成。
3.如权利要求1所述的石英管炉结构，其特征在于该密封垫片为一层或多层圆形薄片。
4.如权利要求3所述的石英管炉结构，其特征在于该密封垫片由耐高温的弹性材料制成。
5.如权利要求1所述的石英管炉结构，其特征在于还包括一气体输入/输出接口，其设置于该石英管炉本体靠近该第一端的管壁上。
6.如权利要求1所述的石英管炉结构，其特征在于该外套管设有压盖的一端进一步设置有冷却腔室。
7.如权利要求6所述的石英管炉结构，其特征在于该冷却腔室具有输入/输出通道，用于导入/导出冷却液。
8.如权利要求1所述的石英管炉结构，其特征在于还包括一气体配制系统。
9.如权利要求8所述的石英管炉结构，其特征在于该气体配制系统的导气管道连接于靠近石英管炉输入端的管体上。
专利摘要本实用新型提供一种石英管炉结构，其包括一石英管炉本体，其具有第一端及第二端；一内套管设于该第一端，该内套管外表面具有第一螺纹结构，其一侧边具有环状边缘；一外套管，其具有一开口端，另一端设有压盖，该开口端的内表面形成有与内套管相配合的第二螺纹结构；及一密封垫片；其中，该密封垫片可抵靠于该内套管侧边的环状边缘，并通过外套管与内套管的螺纹咬合、使外套管的压盖紧压该密封垫片而形成密封。本实用新型进一步改进在于，该外套管设有压盖的一端设置有冷却腔室，以降低温度。本实用新型提供的石英管炉结构具有良好密封性以及较长使用寿命。
文档编号F27B3/00GK2736724SQ20042009368
公开日2005年10月26日 申请日期2004年9月25日 优先权日2004年9月25日
发明者黄全德, 黄文正, 翁维襄 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司