石英管/棒的高纯度化方法、装置、石英管/棒及用途与流程

[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。


背景技术：

[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。


技术实现要素：

[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，发明内容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；15、塑型机构；16、电离机构；17、控制器；其中，
[0036]
31、支撑台；32、电动轴承；33、固定环；34、伸缩驱动部件；35、伸缩端；36、固定板；
[0037]
41、轨道槽；42、移动块；43、驱动部件；44、安装板；45、加热源；
[0038]
51、塑型气缸；52、塑型活塞杆；53、安装架；54、扩管托轮。
[0039]
61、第一电极；62、第二电极。
具体实施方式
[0040]
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0041]
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a 和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0042]
本公开中，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。从而降低石英管内壁的碱金属离子，效率相比直流电高，效果好。
[0043]
本公开的石英玻璃管/棒的高纯度化方法的实施方式是，从石英玻璃管/ 棒外侧的一对电极，对石英玻璃管/棒在径向上施加交流电压，产生交流电弧，使石英玻璃管/棒中碱金属离子移动向石英玻璃管/棒的外壁。
[0044]
在一些实施例中，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℃。
[0045]
在一些实施例中，所述加热源为两个，水平对称布置于石英玻璃管/棒的两侧，所述加热源设置在石英玻璃管/棒横截面直径的延长线上。
[0046]
在一些实施例中，在靠近加热源的位置分别设置有电极，两个电极与加热源在同一个石英玻璃管/棒横截面上，两个电极与石英玻璃管/棒的横截面的圆心的连线形成的角度小于180
°
。
[0047]
两个电极均不与石英玻璃管/棒接触。
[0048]
在一些实施例中，加热源1700℃-1900℃的温度下加热石英玻璃管/棒的同时，供电装置工作，使两个电极之间的空气发生电离，产生电弧放电。当空气发生电离，会沿两个电极的最小路径发生电离，即电弧会对玻璃管形成小于半圆的一侧包围。
[0049]
在一些实施例中，供电装置提供的电源为交流电源，例如其火线与一个电极连接，其零线与另一个电极连接；也可以颠倒过来。电极的材料可以为钨丝/钨棒，以防止杂质从电极侵入玻璃管。
[0050]
在一些实施例中，供电装置输入为交流电，电压为380v；输出为交流电，电压50-200kv，电流为10-200ma。供电装置通过整流滤波、调节电压、逆变回路等控制单元将380v电压通过高压发射装置升至最高电压200kv、最高电流200ma；采用恒流原理在电源工作时瞬时产生最高200kv高压，将电极之间的空气电离，之后产生电弧；随之电压值会被拉低，把电流值控制在设定值范围内，电弧会在稳定的恒流状态下稳定放出。
[0051]
在一些实施例中，整流滤波单元用于将输入的380伏交流电通过整流滤波输出540伏直流电；dc-dc电压调节单元用于将整流滤波单元输出的540 伏直流电进行dc-dc电压调节，输出可调节的540伏直流电；dc-ac逆变模块用于将540伏直流电逆变为低压交流电，交流频率为2khz左右；变压器用于将低压交流电转换为最高200千伏(50-200kv)高压直流电输出。200 千伏高压直流电使两个电极之间的空气发生电离，产生电弧放电。通过加热的导电气体流，可以在使两个电极不与玻璃管接触的情况下纯化玻璃管中的杂质碱金属离子。
[0052]
控制单元用于根据变压器输出的电压和电流参数对dc-dc电压调节单元及dc-ac逆变模块进行控制，同时实现过流保护和拉弧延时保护。在一些实施例中，产生电弧后电压值会被拉低，电流环工作把电流值控制在设定值范围内，电弧会在稳定的恒流状态下稳定放出。其中，电压控制在50-200 千伏，电流控制在80-200ma。电弧本质是两个电极之间的气体在强电场作用下的放电现象，为高温等离子体，等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质。等离子气体中的带电粒子在电场作用下，在电极之间定向运动。电源不断的供给电能，新的带电粒子不断得到补充，形成连续稳定的电弧。
[0053]
在一些实施例中，交流电流用i表示，其瞬时值随时间t变化，每周期过零二次，当动态交流电弧电流i＝0时，电弧自行熄灭，然后，重燃。
[0054]
在一些实施例中，由于玻璃管被加热源加热，温度上升，从而包含在玻璃管内的杂质碱金属离子的扩散系数上升，变得容易向电压梯度为负的方向移动。
[0055]
在一些实施例中，通过玻璃管的旋转，能够在遍及玻璃管的整个范围内到处施加电压，有效地促进杂质碱金属离子的移动，同时，能够使杂质碱金属离子在玻璃管外周面的较大范围内偏析。从而，能够使杂质碱金属离子在玻璃管外周面附近的浅区内偏析，能够有效地扩大玻璃管内部高纯度化的区域。
[0056]
在一些实施例中，两个电极同时以40-100mm/min的速度沿玻璃管的径向方向移动，电极产生的电弧也对玻璃管沿径向方向进行纯化。
[0057]
在一些实施例中，在电离工序之后，可以对玻璃管的外周面进行表面去除操作，去除规定深度，例如2mm，的区域，能够去除在玻璃管的外周面侧偏析的杂质碱金属离子，可得到只保留已高纯度化的部分的玻璃管。所述表面去除操作可以是磨削加工处理、化学蚀刻处理或火焰研磨处理等。
[0058]
下面通过具体的实施例和对比例对本申请的效果进行说明。
[0059]
实施例1
[0060]
首先进行高纯化步骤，对石英玻璃管进行加热，加热源是氢氧气火焰喷灯，加热的温度为1900℃，所述石英玻璃管以其心轴作为旋转轴而旋转，转速为45r/min；通过两个电极在石英玻璃管外部产生连续稳定的电弧，在电极上施加交流电压产生的交流电弧，交流电压为180千伏，电流为120ma，电极和喷灯在石英玻璃管外侧与石英玻璃管轴向平行的方向水平移动，水平移动速度是60mm/min，使石英玻璃管中包含的碱金属离子移动向石英玻璃管的外壁。
[0061]
在高纯度化步骤之后进行扩管，扩管温度为1860℃，转速为130r/min，喷灯水平移动速度60mm/min。
[0062]
比较例1
[0063]
其他与实施例1相同，高纯化步骤替换为对石英玻璃管进行加热，加热源是氢氧气火焰喷灯，加热的温度为1350℃，所述石英玻璃管以其心轴作为旋转轴而旋转，转速为45r/min；通过在石英玻璃管内壁设置一个电极，外壁相对设置一个点击，两个电极通直流电，施加电压为40kv,电极和喷灯在石英玻璃管外侧与石英玻璃管轴向平行的方向水平移动，水平移动速度是 60mm/min，使石英玻璃管中包含的碱金属离子移动向石英玻璃管的外壁。
[0064]
实施例2
[0065]
首先进行扩管步骤，扩管温度为1800℃，转速为85r/min，喷灯水平移动速度50mm/min。
[0066]
扩管后进行高纯化步骤，对石英玻璃管进行加热，加热源是氢氧气火焰喷灯，加热的温度为1880℃，所述石英玻璃管以其心轴作为旋转轴而旋转，转速为45r/min；通过两个电极在石英玻璃管外部产生连续稳定的电弧，在电极上施加交流电压产生的交流电弧，交流电压为150千伏，电流为100ma，电极和喷灯在石英玻璃管外侧与石英玻璃管轴向平行的方向水平移动，水平移动速度是80mm/min，使石英玻璃管中包含的碱金属离子移动向石英玻璃管的外壁。
[0067]
比较例2其他与实施例2相同，高纯化步骤替换为对石英玻璃管进行加热，加热源是氢氧气火焰喷灯，加热的温度为1460℃，所述石英玻璃管以其心轴作为旋转轴而旋转，转速为45r/min；通过在石英玻璃管内壁设置一个电极，外壁相对设置一个点击，两个电极通直流电，施加电压为50kv,电极和喷灯在石英玻璃管外侧与石英玻璃管轴向平行的方向水平移动，水平移动速度是60mm/min，使石英玻璃管中包含的碱金属离子移动向石英玻璃管的外壁。
[0068]
实施例3
[0069]
首先进行高纯化步骤，对石英玻璃管进行加热，加热源是氢氧气火焰喷灯，加热的温度为1880℃，所述石英玻璃管以其心轴作为旋转轴而旋转，转速为55r/min；通过两个电极在石英玻璃管外部产生连续稳定的电弧，在电极上施加交流电压产生的交流电弧，交流
电压为180千伏，电流为160ma，电极和喷灯在石英玻璃管外侧与石英玻璃管轴向平行的方向水平移动，水平移动速度是85mm/min，使石英玻璃管中包含的碱金属离子移动向石英玻璃管/ 棒的外壁。
[0070]
然后进行扩管，扩管温度为1790℃，转速为145r/min，喷灯水平移动速度60mm/min。
[0071]
扩管后再次进行高纯化步骤，对石英玻璃管进行加热，加热源是氢氧气火焰喷灯，加热的温度为1880℃，所述石英玻璃管以其心轴作为旋转轴而旋转，转速为55r/min；通过两个电极在石英玻璃管外部产生连续稳定的电弧，在电极上施加交流电压产生的交流电弧，交流电压为180千伏，电流为 160ma，电极和喷灯在石英玻璃管外侧与石英玻璃管轴向平行的方向水平移动，水平移动速度是85mm/min，使石英玻璃管中包含的碱金属离子移动向石英玻璃管的外壁。
[0072]
比较例3其他与实施例3相同，高纯化步骤替换为对石英玻璃管进行加热，加热源是氢氧气火焰喷灯，加热的温度为1460℃，所述石英玻璃管以其心轴作为旋转轴而旋转，转速为45r/min；通过在石英玻璃管内壁设置一个电极，外壁相对设置一个点击，两个电极通直流电，施加电压为50kv,电极和喷灯在石英玻璃管外侧与石英玻璃管轴向平行的方向水平移动，水平移动速度是60mm/min，使石英玻璃管中包含的碱金属离子移动向石英玻璃管的外壁。
[0073]
实施例4
[0074]
进行高纯化步骤，对石英玻璃棒进行加热，加热源是氢氧气火焰喷灯，加热的温度为1800℃，所述石英玻璃棒以其心轴作为旋转轴而旋转，转速为 45r/min；通过两个电极在石英玻璃棒外部产生连续稳定的电弧，在电极上施加交流电压产生的交流电弧，交流电压为180千伏，电流为120ma，电极和喷灯在石英玻璃棒外侧与石英玻璃棒轴向平行的方向水平移动，水平移动速度是60mm/min，使石英玻璃棒中包含的碱金属离子移动向石英玻璃棒的外壁。
[0075]
表1实施效果比较
[0076][0077]
[0078]
另，参考图1～图5，本公开的实施例还提供了一种石英玻璃管/棒的高纯度化加工装置，包括基台12、固定机构13、加热机构14、塑型机构15、电离机构16及控制器17；其中，
[0079]
固定机构13，设置有两组，设置于基台12的顶面，用于安装固定石英玻璃管/棒11，并驱动石英玻璃管/棒11以其轴线为轴转动；
[0080]
加热机构14，设置于基台12的顶面，位于两组固定机构13之间，用于对石英玻璃管/棒11进行加热，加热机构14可沿石英玻璃管/棒11的轴向移动；
[0081]
塑型机构15，固定设置于加热机构14上，用于对石英玻璃管/棒11受热后在离心力作用下向外扩张的部分进行定型；
[0082]
电离机构16，固定设置于加热机构14上，在石英玻璃管/棒11的径向产生交流电弧；
[0083]
控制器17，设置于基台12的侧面，固定机构13、加热机构14、塑型机构15及电离机构16均与控制器17电连接。
[0084]
在本实施例中，两组固定机构13分别用于固定石英玻璃管/棒11的两端，通过同步的驱动装置驱动石英玻璃管/棒11转动。为使两组固定机构13之间的距离可适应各种长度的石英玻璃管/棒11，可将一组固定机构13设置为固定的，另一组设置为可沿石英玻璃管/棒11的轴向移动的。通过移动一组固定机构13，调整两组固定机构13之间的距离，以适应石英玻璃管/棒11的长度尺寸。可移动的固定机构13可通过在固定机构13底面设置电动轮，在基台12顶面设置滑槽，通过电动轮与滑槽配合实现。提高了装置的适用范围。
[0085]
加热机构14可对石英玻璃管/棒11进行加热。在石英玻璃管/棒11的高速旋转形成的离心力作用下，石英玻璃管/棒11受热软化的部分向外扩展，管壁变薄，外径增大，完成扩管加工。加热机构14可沿石英玻璃管/棒11的一端至另一端移动，实现对石英玻璃管/棒11逐段加热扩管。
[0086]
塑型机构15配合加热机构14可限制石英玻璃管/棒11的扩管尺寸，以获得所需外径尺寸的石英玻璃管/棒11。
[0087]
电离机构16可使石英玻璃管/棒11外侧的空气发生电离，产生电弧放电。清理石英玻璃管/棒11内的杂质，确保产品的质量。
[0088]
在一优选实施例中，如图1和图2所示，固定机构13包括固定设置于基台12顶面的支撑台31，支撑台31的顶面固定设置有电动轴承32，电动轴承32的内环面上固定设置有固定环33，固定环33内沿环向均匀嵌入设置有不少于2个的伸缩驱动部件34，伸缩驱动部件34的伸缩端35伸向固定环33 的中心设置，伸缩端35的端部固定连接有的固定板36。
[0089]
在本实施例中，各个固定板36的弧形面位于同一圆周上，各个伸缩驱动部件34的伸缩端35同步伸缩驱动，确保了各个固定板36能够配合固定夹持住石英玻璃管/棒11。伸缩驱动部件34可以是气缸、液压伸缩杆或电动伸缩杆等常用的自动控制伸缩装置。
[0090]
为确保对石英玻璃管/棒11的有效夹持，固定板36优选适应石英玻璃管 /棒11的弧形结构。伸缩驱动部件34设置的数量越少，对石英玻璃管/棒11 的固定效果越差，且石英玻璃管/棒11周向的受力越不均匀。伸缩驱动部件 34的数量优选设置4-6个。为进一步增加固定效果，在固定板36远离伸缩端35的板面上设置一层防滑层。
[0091]
固定环33通过过盈配合固定安装到电动轴承32的内环面上，用于安装各个伸缩驱动部件34。通过电动轴承32可驱动被固定板36夹持的石英玻璃管/棒11转动，进行高纯化操
作时，转速为30-70r/min，进行扩管操作时，转速为80-200r/min,使其产生离心力。两组固定机构13的电动轴承32驱动同步旋转，确保石英玻璃管/棒11稳定转动。
[0092]
在一优选实施例中，如图1、3和4所示，加热机构14包括设置于基台 12顶面位于两组固定机构13之间的轨道槽41，轨道槽41沿石英玻璃管/棒 11的轴向设置，轨道槽41的上方设置有移动块42，移动块42的底面设置有嵌入轨道槽41内的驱动部件43，移动板42的顶面位于石英玻璃管/棒11的两侧对称的设置有安装板44，安装板44靠近石英玻璃管/棒11的板面上均设置有加热源45，加热源45与石英玻璃管/棒11等高设置，加热源45为等离子体喷灯、氢氧气火焰喷灯或激光器。
[0093]
在本实施例中，驱动部件43带动移动块42以40-100mm/min的速度沿石英玻璃管/棒11的轴线方向移动，以对石英玻璃管/棒11进行扩管。驱动部件43可以是电动滚轮，履带或链条等驱动机构。加热源45对称分布在石英玻璃管/棒11的两侧，确保石英玻璃管/棒11均匀受热。加热源45工作在 1700℃-1900℃的温度下对石英玻璃管/棒11进行加热。
[0094]
在一优选实施例中，如图3～图5所示，塑型机构15包括可沿靠近或远离石英玻璃管11方向移动的扩管托轮54，扩管托轮54同轴向的设置于石英玻璃管11的下方，扩管托轮54为石墨轮，用于在扩管操作中对石英玻璃管 11进行限位。
[0095]
在本实施例中，驱动扩管托轮54进行移动的部件可选取塑型气缸51，固定设置于移动块42的顶面位于石英玻璃管11的下方。塑型气缸51的塑型活塞杆52竖直向上设置，塑型活塞杆52的顶端固定连接有安装架53，安装架53上通过轴承可转动的安装扩管托轮54扩管托轮54的顶面突出安装架 53设置，确保其顶面能与石英玻璃管11接触。
[0096]
同样的，塑型气缸51可选用液压伸缩杆或电动伸缩杆等部件替代。
[0097]
通过控制器17控制塑型气缸51的塑型活塞杆52的伸缩，可调整扩管托轮54的顶面距石英玻璃管11的轴线的距离。该距离即扩管后的石英玻璃管11的半径尺寸。确保了石英玻璃管11的扩管尺寸为可控的。
[0098]
在一优选实施例中，如图4所示，电离机构16包括交流电源及与交流电源电连接的第一电极61和第二电极62，第一电极61和第二电极62分别固定设置于加热机构14上对称的分布于石英玻璃管/棒11的两侧，并贴近石英玻璃管/棒11设置。
[0099]
在本实施例中，第一电极61和第二电极62可随加热机构14移动，实现对整根石英玻璃管/棒11的电离纯化。第一电极61和第二电极62可分别固定安装到加热源45上，也可直接固定安装到安装板44上。
[0100]
交流电源电压为380v，输出为交流电。交流电源通过整流滤波、调节电压、逆变回路等控制单元将380v电压通过高压发射装置升至输出电压为 50-200kv、输出电流为10-200ma；采用恒流原理在电源工作时瞬时产生最高200kv高压，将两个电极61之间的空气电离，之后产生电弧；随之电压值会被拉低，把电流值控制在设定值范围内，电弧会在稳定的恒流状态下稳定放出。通过加热的导电气体流，可以在使电极61不与石英玻璃管/棒11接触的情况下，纯化石英玻璃管/棒11中的杂质碱金属离子等，确保了石英玻璃管/棒11的加工质量。
[0101]
根据本公开的实施例，实现了以下技术效果：
[0102]
本公开的技术方案，首先高纯化效率高，节省时间，并且不会对玻璃管/ 棒的表面进行损坏，由于时间相对较短，对玻璃管扩管的变形量容易控制，不易产生偏差。电极与玻
璃管/棒保持一定距离，不会使得电极中的元素污染石英玻璃管/棒，保证了更高的洁净度，适合高精尖应用领域，同时不接触石英玻璃管/棒，也是的玻璃管/棒的表面质量优于直流电高纯过程中由于接触导致的缺陷。总之，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。
[0103]
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0104]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0105]
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。