一种单晶炉漏硅检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种单晶炉温度检测装置，属于单晶硅制造技术领域。

背景技术：

单晶硅棒是光伏领域的基础材料，而CZ法是制备单晶硅的主要方法之一。CZ法制备直拉单晶硅是将多晶硅料放入石英坩埚中，加热融化形成硅料熔体，然后经过调温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等步骤，最终自熔体液面向上提拉生长出单晶硅棒。降本增效一直是光伏领域的一个重要研究方向，增大单炉投料量、延长单炉拉晶时间是降低单晶硅生产成本的重要方法。但随着装料量的增多，拉晶时间的延长，坩埚品质逐渐变差，出现破裂的可能性增大，增大了漏硅事故发生的概率。

为了检测漏硅，日本专利文献JP3861561B2公开了一种单晶炉漏硅检测装置，并具体公开了在单晶炉内底部处设置有蝶形件，并将测温仪伸入到蝶形件底表面附近测温，以检测结果来判断是否漏硅。上述技术方案虽然对单晶炉进行漏硅检测，防止较大漏硅事故发生，但是，上述技术方案通过在炉体内部设置蝶形件，而蝶形件的设置会影响热场结构、不利于控制热场温度梯度；此外，该技术方案需要将测温仪穿过炉体底壁的密封件，该方式会对炉体密封结构造成破坏，影响密封性能。

技术实现要素：

为了解决现有技术的单晶炉漏硅检测方法破坏炉体结构、影响热场结构的问题，进而提供一种改进型的单晶炉漏硅检测装置。

本实用新型提供的单晶炉漏硅检测装置，单晶炉上设置有坩埚托杆，单晶炉漏硅检测装置包括温度判断装置、报警装置和至少一个温度感应器，至少一个温度感应器的信号输出端与温度判断装置的信号输入端信号连接，温度判断装置的信号输出端与报警装置的信号输入端信号连接，坩埚托杆穿过单晶炉的底板向外延伸的一端设置有一个温度感应器。

采用上述技术方案，通过在坩埚托杆位于单晶炉外部的部分设置温度感应器，这样在单晶炉发生漏硅后，高温硅液沿坩埚托杆向下流动，高温硅液流动过程中会使坩埚托杆的温度升高，通过温度感应器采集坩埚托杆的温度信息后传输至温度判断装置，温度判断装置接收采集的温度信息，判断是否高于预设温度，如果高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

优选地，所述坩埚托杆位于所述单晶炉外的部分套设有波纹管，所述温度感应器设置于所述坩埚托杆或所述波纹管远离单晶炉的一端。

采用上述技术方案，在坩埚托杆位于所述单晶炉外的部分套设有波纹管，这样单晶炉发生漏硅后，高温硅液会沿波纹管流动，而波纹管的设置会降低高温硅液的流动速度，将温度感应器设置于坩埚托杆或所述波纹管远离单晶炉的一端，也就是温度感应器设置于坩埚托杆距离单晶炉的最远端，或温度感应器设置于波纹管上距离单晶炉的最远端，此处采集到的坩埚托杆或波纹管的温度数值受单晶炉内温度影响小，如果采集的温度数值高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

优选地，温度判断装置的温度报警值设定为T1，40≦T1≦60℃。

采用上述技术方案，当温度感应器设置于坩埚托杆距离单晶炉的最远端，或温度感应器设置于波纹管上距离单晶炉的最远端，温度报警值设定为T1，40≦T1≦60℃时，该温度报警值为坩埚托杆上的最佳的温度报警值，超过该预定值，即可表明单晶炉存在漏硅问题。

优选地，单晶炉的底板上设置有至少一个排气管，至少一个排气管穿过单晶炉底板上的排气孔向外延伸的一端设置有温度感应器。

采用上述技术方案，单晶炉的底板上设置有至少一个排气管，至少一个排气管穿过单晶炉底板上的排气孔向外延伸的一端设置温度感应器，这样在单晶炉发生漏硅后，高温硅液还沿单晶炉下方的排气管向下流动，高温硅液流经排气管的部分温度大幅升高，通过温度感应器采集排气管的温度信息后传输至温度判断装置，温度判断装置接收采集的温度信息，判断是否高于预设温度，如果高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

优选地，至少一个排气管穿过所述排气孔后向任意方向拐弯，所述温度感应器设置于所述排气管拐弯处。

采用上述技术方案，排气管向任意方向拐弯的设计，将温度感应器设置于排气管的拐弯处，该设计结构可以保证流至排气管上的硅液会汇集至排气管的拐弯处，在该拐弯处设置温度感应器，可以更加准确的采集到变化的温度信息，并将温度数值传输至温度判断装置，温度判断装置接收采集的温度信息，判断排气管拐弯处的温度是否高于预设温度，如果高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

优选地，相对于坩埚托杆的中心轴线，位于坩埚托杆中心轴线左侧的左排气管向左拐弯，所述温度感应器设置于左排气管的左拐弯处相对于排气孔中心轴线远离左侧的一侧。

采用上述技术方案，将温度感应器设置于左排气管拐弯处相对于排气孔中心轴线远离左侧的一侧时，由于漏出的硅液会优先汇集在此处，在该处设置温度感应器时，可以保证温度感应器可以更加灵敏且准确的采集到高温硅液传输至排气管上的温度信息，从而可以更加快速、准确的将采集到变化的温度数值传输至温度判断装置，温度判断装置接收采集的温度信息，判断该处的温度是否高于预设温度，如果高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

优选地，相对于坩埚托杆的中心轴线，位于坩埚托杆中心轴线右侧的右排气管向右拐弯，所述温度感应器设置于右排气管的右拐弯处相对于排气孔中心轴线远离右侧的一侧。

采用上述技术方案，温度感应器设置于右排气管拐弯处相对于排气孔中心轴线远离右侧的一侧时，由于漏出的硅液会优先汇集在此处，在该处设置温度感应器时，可以保证温度感应器可以更加灵敏且准确的采集到高温硅液传输至排气管上的温度信息，从而可以更加快速、准确的将采集到变化的温度数值传输至温度判断装置，温度判断装置接收采集的温度信息，判断该处的温度是否高于预设温度，如果高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

优选地，所述温度感应器为热电偶，所述温度判断装置为多通道温度测量仪或PLC测温模块，所述热电偶与所述多通道温度测量仪或PLC测温模块的不同通道信号连接。

采用上述技术方案，温度感应器采用热电偶、温度判断装置采用多通道温度测量仪或PLC测温模块，两者配套使用，多通道温度测量仪或PLC测温模块可以实时采集热电偶信号，转换为实际温度测量值。此外，热电偶与多通道温度测量仪内不同通道信号连接，对应不同通道内设置不同温度报警值。当任意一处或多处温度超过设定温度，则说明发生了硅液泄漏。此时，多通道温度测量仪或PLC测温模块将信号传递给报警装置，报警装置报警。

优选地，温度判断装置中，与设置于坩埚托杆或波纹管的温度感应器对应的通道内温度报警值设定为T1，40≦T1≦60℃；在坩埚托杆的轴线方向上，至少一个排气管的拐弯处相较于坩埚托杆位于炉外的端部更远离单晶炉的底板；温度判断装置中，与设置于至少一个排气管拐弯处的温度感应器相对应的通道内温度报警值设定为T2，200≦T2≦300℃。

采用上述技术方案，温度感应器设置于所述坩埚托杆或波纹管上时，对应通道内温度报警值设定为T1，40≦T1≦60℃时，该温度报警值为最佳的温度报警值，超过该预定值，即可表明单晶炉存在漏硅问题；当所述温度感应器设置于至少一个排气管拐弯处时，对应通道内温度报警值设定为T2，200≦T2≦300℃，该温度报警值为排气管上的最佳的温度报警值，超过该预定值，即可表明单晶炉存在漏硅问题。

优选地，单晶炉漏硅检测装置，还包括PLC控制系统，PLC控制系统信号连接于所述温度判断装置与报警装置之间，PLC控制系统包括触摸屏，显示报警信息。

采用上述技术方案，通过设置PLC控制系统，将PLC控制系统信号连接于所述温度判断装置与报警装置之间，通过PLC控制系统的触摸屏显示报警信息，该报警方式具有报警信息显示准确、报警迅速的问题。

综上所述，采用上述技术方案，温度感应器及温度感应器的测温点设置在坩埚托杆远离单晶炉的一端，或将温度感应器及温度感应器的测温点同时设置在坩埚托杆上套设的波纹管远离单晶炉的一端，或将温度感应器及温度感应器的测温点设置在排气管或排气管的拐弯处的特定位置，上述测温点无论如何设置，均是将测温点设置于炉体腔体的外侧，不破坏炉体结构，也不改变炉体内热场结构，结构简单、使用方便，同时又能及时检测出硅液泄漏。

此外，本申请通过在不同的测温点设置不同的温度报警值，可以快速准确的判断出单晶炉的漏硅问题，具有测试结果准确的有益性能。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个具体实施方式的简化示意图；

图2是根据本实用新型的另一个具体实施方式的简化示意图；

图3是根据本实用新型的又一个具体实施方式的简化示意图；

图4是本实用新型的的温度检测报警流程示意图。

其中：10.漏硅检测装置，11.温度感应器，12.温度判断装置，13.报警装置，14.PLC控制系统，20.单晶炉，21.排气管，210.左排气管，211.右排气管，212.排气孔，22.波纹管，23.坩埚，24.坩埚托杆，25.加热器，26.炉体腔体。

具体实施方式

下面结合附图说明根据本实用新型的具体实施方式。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施方式的限制。

本实施方式中，如图1所示，为了解决现有技术中的单晶炉漏硅检测方法破坏炉体结构、影响热场结构的问题，本实用新型提供了一种单晶炉漏硅检测装置。

本实用新型提供的一个单晶炉20包括排气管21、坩埚23、坩埚托杆24、加热器25、炉体腔体26，在炉体腔体26内设置有坩埚23，坩埚23通过坩埚托杆24支撑，坩埚23内容纳有硅料，加热器25加热硅料形成硅液。拉晶过程中向炉体内通入惰性气体，气体通过排气管21排出。

本实用新型提供的一种单晶炉漏硅检测装置的实施方式中，包括漏硅检测装置10，漏硅检测装置10包括至少一个温度感应器11、温度判断装置12和报警装置13，至少一个温度感应器11的信号输出端与温度判断装置12的信号输入端信号连接，温度判断装置12的信号输出端与报警装置13的信号输入端信号连接，坩埚托杆24穿过单晶炉20的底板向外延伸的一端设置有至少一个温度感应器11。

上述技术方案中，温度感应器可以为现有技术中任意可实现温度感应的装置，例如热电偶、温度传感器等，温度感应器11设置于坩埚托杆24位于单晶炉外部的一端时，可以在该处设置若干个测温点，若干个测温点同时对坩埚托杆24进行测温，这样在单晶炉20发生漏硅后，高温硅液极沿坩埚托杆24向下流动，高温硅液流过处会使坩埚托杆24的温度大幅升高，通过温度感应器11上的若干个测温点同时采集坩埚托杆24的温度信息后传输至温度判断装置12，温度判断装置12接收采集的温度信息，判断是否高于预设温度，如果高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置13，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

在另一可选实施方式中，如图2所示，所述坩埚托杆24位于所述单晶炉外的部分套设有波纹管22，所述温度感应器11设置于所述坩埚托杆24或波纹管22远离单晶炉20的一端。

在上述技术方案中，在坩埚托杆24位于所述单晶炉外的部分套设有波纹管22，这样单晶炉发生漏硅后，高温硅液会沿波纹管22流动，而波纹管22的设置会降低高温硅液的流动速度，此时将温度感应器11设置于所述波纹管22上或穿过波纹管的坩埚托杆上，温度感应器11可以设置于波纹管22上的任意位置，或温度感应器11还可以设置于穿过波纹管22后的坩埚托杆上的任意位置，当然为了获得最佳的测温效果，可以将温度感应器11设置于坩埚托杆24或波纹管22上远离单晶炉的一端，也就是温度感应器11设置于距离单晶炉20的最远端，此处采集到的坩埚托杆24或波纹管22的温度数值受单晶炉内温度影响小，如果采集的温度数值高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

进一步地，在上述实施方式的基础上，作为另一个可选实施方式，温度判断装置12的温度报警值设定为T1，40≦T1≦60℃。

采用上述技术方案，当温度感应器11设置于坩埚托杆24距离单晶炉20的最远端，或温度感应器11设置于波纹管22上距离单晶炉20的最远端，温度报警值设定为T1，40≦T1≦60℃时，该温度报警值为坩埚托杆上的最佳的温度报警值，超过该预定值，即可表明单晶炉存在漏硅问题。

进一步地，在上述实施方式的基础上，作为另一个可选实施方式，单晶炉的底板上设置有至少一个排气管21，至少一个排气管21穿过单晶炉20底板上的排气孔212后向外延伸的一端还可以设置温度感应器11。

采用上述技术方案，在单晶炉发生漏硅后，高温硅液沿单晶炉下方的排气管21向下流动，高温硅液流经排气管21的部分温度大幅升高，在位于单晶炉20外部的排气管21上设置温度感应器11，可以通过温度感应器11采集排气管21的温度信息后传输至温度判断装置12，温度判断装置12接收采集的温度信息，判断是否高于预设温度，如果高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置13，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

在另一可选实施方式中，至少一个所述排气管21穿过所述排气孔212后向任意方向拐弯。所述温度感应器11设置于所述排气管21拐弯处。具体地，在坩埚托杆24的轴线方向上，至少一个所述排气管21的拐弯处相较于坩埚托杆24位于炉外的端部更远离单晶炉20的底板。

采用上述技术方案，也就是，单晶炉20可以包括一个或多个排气管21，排气管21穿过排气孔212后可以向任意方向拐弯。温度感应器11可以设置于所述排气管21拐弯处的任意点进行温度采集。该结构设计为排气管21向任意方向拐弯，尤其是，在坩埚托杆24的轴线方向上，至少一个所述排气管21的拐弯处相较于坩埚托杆24位于炉外的端部更远离单晶炉20的底板时，可以优先保证流至排气管21上的硅液会汇集至排气管的拐弯处，在该拐弯处设置温度感应器11，温度感应器11可以在此处更加准确的采集到排气管21温度变化信息，并将温度数值传输至温度判断装置12，温度判断装置12接收采集的温度信息，判断排气管拐弯处的温度是否高于预设温度，如果高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

进一步地，在上述实施方式的基础上，作为另一个优选实施方式，本实施方式中，相对于坩埚托杆24的中心轴线，位于坩埚托杆24中心轴线左侧的左排气管210向左拐弯，所述温度感应器设置于左排气管210的左拐弯处相对于排气孔212中心轴线远离左侧的一侧。

采用上述技术方案，将温度感应器11设置于左排气管210拐弯处相对于排气孔212中心轴线远离左侧的一侧时，由于漏出的硅液会优先汇集在此处，在该处设置温度感应器11时，可以保证温度感应器11可以更加灵敏且准确的采集到高温硅液传输至排气管上的温度信息，从而可以更加快速、准确的将采集到变化的温度数值传输至温度判断装置12，温度判断装置12接收采集的温度信息，判断该处的温度是否高于预设温度，如果高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置13，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

进一步地，在上述实施方式的基础上，作为另一个优选实施方式，如图3所示，本实施方式中，相对于坩埚托杆24的中心轴线，位于坩埚托杆24中心轴线右侧的右排气管211向右拐弯，所述温度感应器11设置于右排气管211的右拐弯处相对于排气孔212中心轴线远离右侧的一侧。

上述技术方案中，具体结构设置如下，排气管21包括左排气管210和右排气管211，左排气管210和右排气管211均穿过单晶炉20的底部设置的排气孔212向外延伸。本实施方式中，左排气管210穿过排气孔212后向左拐弯，右排气管211穿过排气孔212后向右拐弯。优选可以将温度感应器11设置于左排气管210拐弯处相对于排气孔中心轴线远离左侧的一侧，以及右排气管211拐弯处相对于排气孔中心轴线远离右侧的一侧，本实施方式中，左排气管210和右排气管211中“左、右”仅是相对附图而言，对排气管位置并无限制。

采用上述技术方案，在左排气管210拐弯处相对于排气孔中心轴线远离左侧的一侧，以及在右排气管211拐弯处相对于排气孔中心轴线远离右侧的一侧，易积攒硅液。在该拐弯处可以设置温度感应器11，可以保证温度感应器11更加快速且准确的采集到高温硅液传输至排气管21上的温度信息，从而可以更加快速、准确的将采集到变化的温度数值传输至温度判断装置12，温度判断装置12可以更加准确的采集到变化的温度信息，判断排气管拐弯处的温度是否高于预设温度，如果高于预设温度，则判断有漏硅现象发生，同时将判断结果传输至报警装置13，进行报警，提醒工作人及时进行处理，反之，则不进行报警预警。

此外，上述实施方式中，温度感应器11可以选择为热电偶，温度判断装置12可以为多通道温度测量仪或PLC测温模块，提供的多通道温度测量仪为四通道温度测量仪，与热电偶配套使用，实时采集热电偶信号，转换为实际温度测量值。上述实施方式中温度感应器11选择热电偶，温度判断装置12选择四通道温度测量仪，所述热电偶与四通道温度测量仪内不同通道信号连接，根据热电偶的测温点位置设置温度报警值，对应不同通道内设置不同温度报警值，当任意一处或多处温度超过设定温度，则说明发生了硅液泄漏。此时，多通道温度测量仪或PLC测温模块将信号传递给报警装置13，报警装置13报警。当然，多通道温度测量仪也可以为六通道温度测量仪等多通道温度测量仪。

进一步地，在上述实施方式的基础上，作为另一个可选实施方式，所述温度感应器（即热电偶）设置于所述波纹管22远离单晶炉20的一端时，所述多通道温度测量仪或PLC测温模块对应通道内温度报警值设定为T1，40≦T1≦60℃；在坩埚托杆的轴线方向上，至少一个排气管的拐弯处相较于坩埚托杆位于炉外的端部更远离单晶炉的底板；所述温度感应器（热电偶）设置于至少一个排气管21拐弯处时，所述多通道温度测量仪或PLC测温模块对应通道内温度报警值设定为T2，200≦T2≦300℃。

采用上述技术方案，如图4所示，为本实用新型的温度检测报警流程示意图，热电偶采集排气管拐弯处相较于坩埚托杆位于炉外的端部更远离单晶炉的底板的温度，和/或波纹管远离单晶炉一端的温度，多通道温度测量仪将热电偶采集的信号转换为实际温度测量值，判断实际温度测量值与温度报警值的大小。如果测量出左排气管拐弯处相对于排气孔中心轴线远离左侧的一侧和/或右排气管拐弯处相对于排气孔中心轴线远离右侧的一侧的温度大于等于T2，T2具体可以为220℃，和/或测量出波纹管远离单晶炉一端的温度大于等于T1，T1具体可以为45℃，即测量出左排气管拐弯处相对于排气孔中心轴线远离左侧的一侧、右排气管拐弯处相对于排气孔中心轴线远离右侧的一侧、波纹管远离单晶炉一端中任意一处或多处温度超过设定温度，则说明发生了硅液泄漏。此时，多通道温度测量仪或PLC测温模块将信号传递给报警装置，报警装置报警。

如果测量出左排气管拐弯处相对于排气孔中心轴线远离左侧的一侧、右排气管拐弯处相对于排气孔中心轴线远离右侧的一侧温度小于T2和测量出波纹管远离单晶炉一端温度小于T1，则多通道温度测量仪或PLC测温模块将信号传递给报警装置，报警装置不报警。

当然，温度报警值T1可以设定为其他具体值，如T1为50℃、55℃或60℃，满足40≦T1≦60℃即可；T2可以设定为其他具体值，如T2为210℃、250℃、280℃或300℃，满足200≦T2≦300℃即可。温度报警值T1和T2根据正常晶体生长时测温点实际温度与漏硅事故发生时测温点实际温度进行合理确定。

进一步地，在上述实施方式的基础上，作为另一个可选实施方式，单晶炉漏硅检测装置，还包括PLC控制系统14，所述报警装置13与PLC控制系统14信号连接，所述PLC控制系统14包括触摸屏，显示报警信息。当然，报警装置13也可以选择报警灯。

采用上述技术方案，通过设置PLC控制系统14，将报警装置13与PLC控制系统14信号连接，通过PLC控制系统14的触摸屏即可以显示报警信息，该报警方式具有报警信息显示准确、报警迅速的问题。此外，上述技术方案中的报警装置13也可以选择为报警灯，通过观察报警灯的信号，即可方便的获得报警信息。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。