5，在该第二加热装置5外 侧设有第二保溫层3;所述第二保溫层4外侧设有金属壳体6，在该金属壳体6上设有进气口 8;在所述忍棒9两侧靠近所述石墨中屯、管7的位置设有第=加热装置11;所述喷灯1中屯、设 有内腔13,环绕所述内腔13由内而外依次设有第一屏蔽腔14、中间腔15、第二屏蔽腔16和外 腔17。
[0038] 其中，所述第一加热装置2的加热体为缠绕在所述喷灯1外部的加热电阻丝。采用 电阻加热丝的加热方式对喷灯1内的反应及工艺气体进行预热。通常，所述加热电阻丝的加 热溫度为l〇〇〇°C~1100°C。为了防止热量的向外过度散发，在电阻丝外部包裹一圈石棉保 溫层。
[0039] 其中，所述第二加热装置5的加热体为环绕所述石墨中屯、管7的石墨电阻。采用石 墨电阻对喷吹出喷灯1的混合流体10进行加热，为其水化反应及反应物的团聚提供热源。
[0040] 其中，所述第=加热装置11的加热体为石墨电阻或加热电阻丝。在疏松体沉积区 附近设置的第=加热装置11，为Si化颗粒在疏松体上的沉积建立合适的溫度场条件。需要 说明的是，W上喷灯1及外部热源的结构设计需满足气体及反应物作层流运动的流体力学 条件。
[OOW 当原材料气体和工艺气体间札、出0、Ar等)从喷灯1的出口喷射出来W后，会在喷 灯口的附近发生水化反应从而产生包含Si化、HCl、Ar、SiCU及出0的混合流体10,为了促使 水化反应快速并完全的发生，同时为了反应生成的Si化粉尘迅速团聚成一定直径的颗粒， 需要将混合流体10加热到1700~2000°C。第二加热装置5用于对混合流体10进行加热，为了 防止第二加热装置5和混合流体10之间的石墨中屯、管7被氧化，在其表面沉积了一层SiC薄 膜。第二加热装置5外部设置一层石墨材质的第二保溫层4, W防止第二加热装置5所产生的 热向外过度福射。第二加热装置5和第二保溫层4被金属壳体6和石墨中屯、管7封闭其中，并 通过进气口8向金属壳体6内吹入惰性气体，W减小第二加热装置5和第二保溫层4的氧化。 为了防止金属壳体6被肥1腐蚀，建议将其设计在OVD的沉积腔体之外。
[0042] 混合流体10在流出石墨中屯、管7后会有一段自然降溫的过程，当混合流体10运动 到预制棒疏松体12时，混合流体10及疏松体12沉积区域的溫度均需控制900~1000°C。混合 流体10的溫度可W通过调整石墨中屯、管7出口和疏松体12之间的距离来控制。为了使预制 棒疏松体12的沉积区域溫度控制在900~1000°C，在沉积区域附近设置第=加热装置11，第 =加热装置11的加热体一般选用石墨电阻，其加热量通过功率进行控制。需要注意的是，第 =加热装置11不能阻挡和影响混合流体10的运行方向，同时能够对疏松体12进行有效加 热，通常可W分为两瓣，分别设置在疏松体12的两侧。
[0043] 在生产过程中，喷灯及加热系统保持静止。原材料及工艺气体通过喷灯1喷吹出后 在一系列加热系统所产生的热量的作用下发生水化反应并Si化的团聚，并最终沉积在疏松 体12上。疏松体12-边沿其轴屯、自转W便沿轴向反复运动，使混合流体10中的Si化颗粒均 匀的沉积疏松体12上，并逐渐长大到目标直径。
[0044] 其中，靠近所述喷灯1、W及靠近所述喷灯1出口处、W及靠近所述石墨中屯、管7正 对的忍棒沉积区域分别设有非接触式溫度传感器，对喷灯1、混合流体10及疏松体沉积区域 的溫度进行在线测量，在沉积过程中，根据溫度传感器测试的溫度，调节各加热装置的功 率，使得混合流体溫度和沉积区域的溫度达到目标溫度。
[0045] 下面提供应用上述用于沉积OVD疏松体的装置进行疏松体沉积的方法：
[0046] 在进行沉积时，向中间腔15喷吹SiCU蒸汽，并同时分别向内腔13和外腔17喷吹金 属离子含量< IPPB的此0蒸汽，还同时分别向第一屏蔽腔14和第二屏蔽腔16内喷吹惰性气 体(如Ar)。
[0047] 需要说明的是，用于OVD工艺中与SiCU发生水解反应的原材料气体采用高纯度的 去离子此0蒸汽，其纯度应大于99.9999%，其中金属杂质如Fe、Ni、Cu等金属离子的含量需 要控制的IPPB W下。
[0048] 第一屏蔽腔14和第二屏蔽腔16内喷吹的气体作为控制水化反应发生位置的屏蔽 气体，需要指出的是，屏蔽腔的尺寸及屏蔽腔内气体流量大小可W控制SiCU水化反应发生 的位置，由于本实用新型中喷灯的结构设计合理，使得屏蔽效果极佳。
[0049] 本实用新型采用高纯度的去离子水代替此和化成为SiCU水解的反应物，应用3组 加热装置为水解反应和Si化的团聚提供热源，通过合理的溫度场控制来调节目标疏松体的 密度。对喷灯出口到目标疏松体之间的工艺过程的物质迁移、化学反应及溫度场控制进行 单独调整，能够很大程度的提高工艺稳定性和沉积效率，并避免的此和化等燃烧气体的使 用，降低了生产成本，提高了生产安全性。
[0050] W上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用W限制本实用新型，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。
【主权项】
1. 一种用于沉积OVD疏松体的装置，其特征在于:包括石英质喷灯以及喷灯出口处正对 芯棒设置的石墨中心管;所述喷灯外部设有第一加热装置，在该第一加热装置外侧设有第 一保温层;所述石墨中心管外部设有第二加热装置，在该第二加热装置外侧设有第二保温 层;所述第二保温层外侧设有金属壳体，在该金属壳体上设有进气口；在所述芯棒两侧靠近 所述石墨中心管的位置设有第三加热装置;所述喷灯中心设有内腔，环绕所述内腔由内而 外依次设有第一屏蔽腔、中间腔、第二屏蔽腔和外腔。2. 根据权利要求1所述的一种用于沉积0VD疏松体的装置，其特征在于:所述第一加热 装置的加热体为缠绕在所述喷灯外部的加热电阻丝。3. 根据权利要求2所述的一种用于沉积0VD疏松体的装置，其特征在于:所述加热电阻 丝的加热温度为l〇〇〇°C~1100°C。4. 根据权利要求1所述的一种用于沉积OVD疏松体的装置，其特征在于:所述第二加热 装置的加热体为环绕所述石墨中心管的石墨电阻。5. 根据权利要求1所述的一种用于沉积0VD疏松体的装置，其特征在于：所述第三加热 装置的加热体为石墨电阻或加热电阻丝。6. 根据权利要求1所述的一种用于沉积0VD疏松体的装置，其特征在于:所述第一保温 层为石棉保温层。7. 根据权利要求1所述的一种用于沉积0VD疏松体的装置，其特征在于:所述第二保温 层为石墨质保温层。8. 根据权利要求1所述的一种用于沉积0VD疏松体的装置，其特征在于:所述石墨中心 管表面设有碳化硅镀层。9. 根据权利要求1所述的一种用于沉积0VD疏松体的装置，其特征在于:靠近所述喷灯、 以及靠近所述喷灯出口处、以及靠近所述石墨中心管正对的芯棒沉积区域分别设有非接触 式温度传感器。
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于沉积OVD疏松体的装置，包括石英质喷灯以及喷灯出口处正对芯棒设置的石墨中心管；喷灯外部设有第一加热装置，在该第一加热装置外侧设有第一保温层；石墨中心管外部设有第二加热装置，在该第二加热装置外侧设有第二保温层；第二保温层外侧设有金属壳体，在该金属壳体上设有进气口；在芯棒两侧靠近石墨中心管的位置设有第三加热装置；喷灯中心设有内腔，环绕内腔由内而外依次设有第一屏蔽腔、中间腔、第二屏蔽腔和外腔。本实用新型用高纯度的去离子水作为SiCl4水解的反应物，通过合理的温度场控制来调节目标疏松体的密度。工艺稳定性和沉积效率，降低了生产成本，提高了生产安全性。
【IPC分类】C03B37/018
【公开号】CN205115285
【申请号】CN201520910987
【发明人】沈小平, 向德成, 满小忠, 田锦成, 钱昆, 何炳
【申请人】江苏通鼎光棒有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月16日