专利名称：一种用于正压晶体生长炉的操作及观察窗口的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种非金属晶体制造设备中的一个部分，特别涉及一种用于正压晶体生长炉的操作及观察窗口。
背景技术：
晶体生长炉是一种用于人工晶体生长的设备，按照晶体生长氛围压力，可分为负压晶体生长炉、微正压晶体生长炉以及正压晶体生长炉等。正压区熔炉是一种典型的正压单晶硅生长炉，它利用线圈将原料硅棒局部加热熔化，熔区依靠熔硅的表面张力和加热线圈提供的磁托浮力而处于悬浮态，然后从熔区下方利用旋转着的籽晶将熔硅拉制成单晶硅。悬浮区熔时，熔区呈悬浮状态，不与任何物质相接触，因而不会被沾污。此外，由于硅中杂质的分凝效应和蒸发效应，可以获得高纯硅单晶。由于区熔生长法的特殊性，到目前区熔单晶炉自动长晶工艺尚不成熟，区熔硅单晶生长的过程中，需要拉晶人员根据熔区状态进行功率、生长速度和转速等工艺参数的调整，这要求区熔炉提供一个拉晶人员便于观察的观察窗口。同时为了方便炉室清理以及加热线圈等设备的更换和维护，还需要区熔炉提供一个操作及维护窗口。由于区熔炉炉内充满保护气体或掺杂气体，绝对压力达到5bar以上，这对观察窗口的密封性、安全性都提出了很高的要求:掺杂气体泄漏、观察窗口玻璃破碎等都将严重威胁拉晶人员人身安全。传统的晶体生长炉观察窗口中，最典型的是直拉硅单晶炉以及多晶硅铸锭炉观察窗口。中国专利CN 201648563U公开了一种镀金隔热单晶炉视窗，采用双层玻璃结构:内层玻璃为石英玻璃，外层玻璃采用镀金玻璃隔热，中间为空气。这种结构主要用于负压的单晶生长炉观察窗，无法满足正压的密封和承压要求，且镀金玻璃价格高，隔热效果无法达到水冷的效果，无法满足拉晶人员长时间、近距离观察的要求。中国专利CN 102296357A公开了一种拉晶炉观察窗，采用单层镀膜玻璃，也无法满足要求。中国专利CN 102181942A、CN102212886AXN 101274759B等均为单晶炉或多晶硅铸锭炉观察窗口，利用摄像头成像的形式观察，而区熔单晶炉中由于熔区处于线圈中间，摄像机无法成像，这种结构也无法满足要求。而在现有的区熔单晶炉的操作及观察窗口中，操作窗口及观察窗口分别为两个窗口，不利于结构集成，且其观察窗口较小，承受压力较低，无法满足大直径区熔炉中5bar以上压力的要求。实有必要开发一种满足大直径区熔硅单晶炉的操作及观察窗口。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种方便拉晶人员清理炉膛、设备维护和更换的用于正压晶体生长炉的操作及观察窗口。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是:提供一种用于正压晶体生长炉的操作及观察窗口，包括窗口玻璃，所述操作及观察窗口还包括炉室法兰、压板、垫片、观察窗口座和操作窗口座；所述压板包括中层玻璃压板和外层玻璃压板，窗口玻璃包括内层玻璃、中层玻璃和外层玻璃；所述外层玻璃固定在中层玻璃压板和外层玻璃压板之间，中层玻璃固定在观察窗口座和中层玻璃压板之间，内层玻璃固定在观察窗口座上，观察窗口座固定在操作窗口座中间，操作窗口座与炉室法兰连接；窗口玻璃与观察窗口座、压板之间，以及窗口玻璃之间设有垫片；在操作窗口座内设有循环水道，外表面上设有操作窗口进水口和操作窗口出水口 ；中层玻璃压板上设有观察窗口进水口和观察窗口出水口；炉室法兰固定在炉体上。作为进一步的改进，所述观察窗口进水口位于中层玻璃压板的下方，观察窗口出水口位于中层玻璃压板的上方。作为进一步的改进，所述的垫片有5块:内层玻璃与观察窗口座之间的垫片为全氟橡胶垫片，内层玻璃与中层玻璃、中层玻璃与中层玻璃压板、中层玻璃压板与外层玻璃、外层玻璃与外层玻璃压板之间的垫片为聚四氟乙烯垫片。作为进一步的改进，所述中层玻璃压板通过螺钉固定在观察窗口座上，外层玻璃压板通过螺钉固定在中层玻璃压板上。作为进一步的改进，所述操作窗口座与炉室法兰通过铰链连接；操作窗口座与炉室法兰的贴合平面上至少各有2个对应孔位，能通过固定螺钉固定操作窗口座与炉室法
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~O作为进一步的改进，所述内层玻璃是厚度不少于35_的硼硅酸或者铝硅酸玻璃。作为进一步的改进，所述中层玻璃和外层玻璃是厚度不少于5mm的石英玻璃。作为进一步的改进，所述操作窗口座是中间设有沉肩的不锈钢材质的圆盘，厚度不少于30mm。作为进一步的改进，所述沉肩的直径不小于200mm，深度大于内层玻璃的厚度。作为进一步的改进，所述操作窗口座内表面设有至少一个燕尾槽型的O型圈槽和O型圈。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:为拉晶人员提供了一个清理炉膛、设备维护和更换的操作及观察窗口，操作空间大，观察视野开阔，方便设备的维护和生产。同时，将操作窗口和观察窗口集成在一起，布局紧凑、合理，强度高，密封性好，安全性高，为安全生产提供保证。
图1为本实用新型的立体图。图2为本实用新型的剖视图。图中的附图标记为:1炉室法兰；2操作窗口座；3观察窗口座；4垫片；5内层玻璃；6中层玻璃；7外层玻璃；8中层玻璃压板；9外层玻璃压板；10 O型圈；11铰链；12操作窗口进水口 ； 13操作窗口出水口 ； 14观察窗口进水口 ； 15观察窗口出水口。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述:图1、2中的一种用于正压晶体生长炉的操作及观察窗口，包括固定在炉体上的炉室法兰1、观察窗口组件和操作窗口座2。操作窗口座2是中间设有沉肩的不锈钢材质的圆盘，其厚度不少于30mm，以保证高炉膛压力下操作窗口座2的强度和刚度。所述沉肩的直径不小于200mm，深度大于内层玻璃5的厚度。操作窗口座2与炉室法兰I通过铰链11连接，可沿铰链11中心旋转，且因为操作窗口座2与炉室法兰I的贴合平面上各均布有不少于24个的对应孔位，可通过固定螺钉使操作窗口座2与炉室法兰I固定。在操作窗口座2内设有循环水道，外表面上设有操作窗口进水口 12和操作窗口出水口 13，为操作窗口提供冷却。操作窗口座2内表面还设有燕尾槽型的O型圈槽及O型圈10，由于操作窗口需要经常打开、关闭，O型圈槽采用燕尾槽型可防止O型圈10掉落。操作窗口座2中间设有观察窗口组件，包括观察窗口座3、窗口玻璃和垫片4。所述观察窗口座3固定在操作窗口座2中间。所述压板包括中层玻璃压板8和外层玻璃压板9，中层玻璃压板8通过螺钉固定在观察窗口固定座上，外层玻璃压板9通过螺钉固定在中层玻璃压板8上。窗口玻璃包括内层玻璃5、中层玻璃6和外层玻璃7。外层玻璃7固定在中层玻璃压板8和外层玻璃压板9之间，中层玻璃6固定在观察窗口座3和中层玻璃压板8之间，内层玻璃5固定在观察窗口座3上。中层玻璃压板8上设有观察窗口进水口 14和观察窗口出水口 15，观察窗口进水口 14位于中层玻璃压板8的下方，观察窗口出水口 15位于中层玻璃压板8的上方，防止炉膛内高温溶液对拉晶人员造成光热辐射伤害。所述的垫片4有5块:内层玻璃5与观察窗口座3之间的垫片4为全氟橡胶垫片，内层玻璃5与中层玻璃6、中层玻璃6与中层玻璃压板8、中层玻璃压板8与外层玻璃7、外层玻璃7与外层玻璃压板9之间均为聚四氟乙烯垫片。全氟橡胶垫片密封性、耐高温性、耐老化性好，聚四氟乙烯垫片可以起到较好的密封和缓冲作用。本实用新型中采用三层玻璃结构:内层玻璃5主要起到承压作用，内层玻璃5和中层玻6璃之间为空气，中层玻璃6和外层玻璃7之间通水，这种结构内层承压玻璃5里层和外层温差较小，布局合理，安全可靠。内层玻璃5是厚度不少于35mm的硼娃酸或者招娃酸玻璃，起到承受晶体生长炉内正压的作用。中层玻璃6和外层玻璃7是厚度不少于5mm的透明石英玻璃，且中层玻璃6和外层玻璃7之间通水，防止拉晶人员被炉内高温溶液辐射造成人身伤害。在传统观察窗口中，只有内层玻璃5和外层玻璃7，内层承压玻璃与外层玻璃7之间通冷却水，这样内层玻璃5里层直接受到高温溶液辐射而温度高，外层接触冷却水而温度低，内层玻璃5里、外层温差大，反复拉晶生产后内层玻璃5容易变形、产生裂纹甚至爆炸，对拉晶人员人身安全造成严重的威胁。—般的拉晶过程包括:拉晶准备一晶体生长一开炉清理过程，结合生产过程中操作及观察窗口的操作，能够方便对本实用新型的理解:拉晶准备工作中，拉晶人员需要从炉室法兰I进入炉膛进行炉室清理以及设备更换和维护操作；准备工作完成后旋转操作窗口座2使其与炉室法兰I贴合，拧紧固定螺钉，开始进入晶体生长阶段，拉晶过程中，拉晶人员透过观察窗口观察熔区状态，并进行相应的功率、生长速度和转速等工艺参数的调整；完成晶体生长过程后，拧开操作观察窗口座3的固定螺钉，旋开操作窗口座2，开炉清理。需要指出的是，以上实施案例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种用于正压晶体生长炉的操作及观察窗口，包括窗口玻璃，其特征在于，所述操作及观察窗口还包括炉室法兰、压板、垫片、观察窗口座和操作窗口座；所述压板包括中层玻璃压板和外层玻璃压板，窗口玻璃包括内层玻璃、中层玻璃和外层玻璃；所述外层玻璃固定在中层玻璃压板和外层玻璃压板之间，中层玻璃固定在观察窗口座和中层玻璃压板之间，内层玻璃固定在观察窗口座上，观察窗口座固定在操作窗口座中间，操作窗口座与炉室法兰连接；窗口玻璃与观察窗口座、压板之间，以及窗口玻璃之间设有垫片；在操作窗口座内设有循环水道，外表面上设有操作窗口进水口和操作窗口出水口 ；中层玻璃压板上设有观察窗口进水口和观察窗口出水口；炉室法兰固定在炉体上。
2.根据权利要求1所述的操作及观察窗口，其特征在于，所述观察窗口进水口位于中层玻璃压板的下方，观察窗口出水口位于中层玻璃压板的上方。
3.根据权利要求1所述的操作及观察窗口，其特征在于，所述的垫片有5块:内层玻璃与观察窗口座之间的垫片为全氟橡胶垫片，内层玻璃与中层玻璃、中层玻璃与中层玻璃压板、中层玻璃压板与外层玻璃、外层玻璃与外层玻璃压板之间的垫片为聚四氟乙烯垫片。
4.根据权利要求1所述的操作及观察窗口，其特征在于，所述中层玻璃压板通过螺钉固定在观察窗口座上，外层玻璃压板通过螺钉固定在中层玻璃压板上。
5.根据权利要求1所述的操作及观察窗口，其特征在于，所述操作窗口座与炉室法兰通过铰链连接；操作窗口座与炉室法兰的贴合平面上至少各有2个对应孔位，能通过固定螺钉固定操作窗口座与炉室法兰。
6.根据权利要求1所述的操作及观察窗口，其特征在于，所述内层玻璃是厚度不少于35mm的硼娃酸或者招娃酸玻璃。
7.根据权利要求1所述的操作及观察窗口，其特征在于，所述中层玻璃和外层玻璃是厚度不少于5mm的石英玻璃。
8.根据权利要求1所述的操作及观察窗口，其特征在于，所述操作窗口座是中间设有沉肩的不锈钢材质的圆盘，厚度不少于30_。
9.根据权利要求8所述的操作及观察窗口，其特征在于，所述沉肩的直径不小于200mm，深度大于内层玻璃的厚度。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的操作及观察窗口，其特征在于，所述操作窗口座内表面设有至少一个燕尾槽型的O型圈槽和O型圈。
专利摘要本实用新型涉及非金属晶体制造设备中的一个部分，旨在提供一种用于正压晶体生长炉的操作及观察窗口。该操作及观察窗口包括观察窗口组件、炉室法兰、压板和操作窗口座，炉室法兰固定在炉体上，观察窗口组件包括观察窗口座、窗口玻璃和垫片；观察窗口组件之间以及窗口玻璃与压板之间设有垫片；在操作窗口座内设有循环水道，外表面上设有操作窗口进水口和操作窗口出水口；压板上设有观察窗口进水口和观察窗口出水口。本实用新型操作空间大，观察视野开阔，方便设备的维护和生产，同时，将操作窗口和观察窗口集成在一起，布局紧凑、合理，强度高，密封性好，安全性高，为安全生产提供保证。
文档编号C30B13/00GK202913081SQ20122058018
公开日2013年5月1日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者曹建伟, 傅林坚, 欧阳鹏根, 石刚, 陈明杰, 王丹涛, 邱敏秀, 蒋庆良 申请人:浙江晶盛机电股份有限公司