[实用新型]用于单晶炉的主保温筒

说明书

技术领域

本实用新型属于单晶硅制造设备技术领域，具体涉及用于单晶炉的主保温筒。

背景技术

在单晶硅制造行业中，大多数采用的是直拉法在单晶炉中进行单晶生产。在直拉法生产单晶硅中，均采用上保温筒、主保温筒、下保温筒相互配合的方式进行热场保温，保证单晶生长顺利。其中热场温度的测量，依靠的是炉筒壁上的热电偶测量主保温筒表面的温度，然后通过仪表转换为热场温度。单晶拉制过程中对热场温度要求很高，整个拉制过程须保证热场温度处于一个相对稳定的状态，若热场温度存在波动或滞后性，则会导致拉速和直径不稳定，影响生产单晶质量和单晶品质。

目前主保温筒以石墨为主，因为碳/碳的主保温筒与石墨的主保温筒相比，存在一个致命的缺点。碳/碳制作的主保温筒密度小、表面粗糙，受热后表面热量分布不均匀，且导热系数小，热量传递慢。在单晶拉制过程中，热电偶测量表面温度时存在以下缺点：

1、热电偶直接测量出来的碳/碳主保温筒表面的温度波动较大，转换后反应的热场温度不稳定；

2、热场温度发生变化后，主保温筒表面温度反应慢，热电偶测量后转换出来的热场温度滞后性大，不能及时反映热场温度的变化。

以上两个缺点严重影响直拉单晶硅生产中的拉速和直径，因此在现有生产中主保温筒以石墨为主，但石墨主保温筒存在以下缺点：

1、石墨主保温筒生产工序长，每一个环节都是一个高耗能、高耗材的过程，制成成本较高。

2、石墨主保温筒主要采用等静压高纯石墨制成,要求精度较高,需要使用整块石墨材料进行制作，制作成本较高，尤其是保温筒这类更换周期较短的部件。

3、由于石墨材料的自身强度问题，石墨主保温筒连接部位磨损快,抗机械冲击和振动能力不强。

4、石墨主保温筒抗热冲击能力差，反复急热、急冷使用时容易出现开裂，使用寿命比较短。

5、石墨材料自身在高温条件下会与炉内的硅蒸气发生反应，产生大量杂质，影响拉晶品质。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于单晶炉的主保温筒，解决了碳/碳保温筒不能及时反映热场温度变化的问题。

本实用新型的技术方案是，用于单晶炉的主保温筒，包括碳/碳筒体，该筒体上镶嵌有石墨片。

本实用新型的特点还在于：

石墨片镶嵌在主保温筒与主炉筒上热电偶相对应的位置。

石墨片的形状与主保温筒的筒体相配合，厚度与筒体相同。

石墨片投影圆半径R1为40-60mm。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型在热电偶位置处设有石墨片，热场温度变化后，测温位置表面温度反应快、惰性小，热电偶测量后转换出来的热场温度准确、无滞后性。

2、本实用新型主保温筒配合热电偶，测量的温度波动小，转换出来的热场温度稳定，不存在温度波动和震荡。

3、本实用新型主保温筒由碳/碳基体制备而成，石墨片镶嵌于主保温筒中，与主保温筒形成完整的一体，重量轻，强度高，结构简单，更换方便。

4、本实用新型主保温筒热膨胀系数小,抗热震性好,在急热、急冷环境中使用时不开裂，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型用于单晶炉的主保温筒结构示意图；

图2为本实用新型用于主保温筒上的石墨片结构示意图；

图3为图2俯视图；

图4为本实用新型用于单晶炉的主保温筒立体图。

图5为本实用新型用于单晶炉的主保温筒在单晶硅生产中使用状态示意图。

图中，1.主保温筒，2.石墨片，3.主炉筒，4.热电偶，5.石墨片投影圆半径R1，6.石墨片内壁圆弧半径R2，7.石墨片外壁圆弧半径R3，8.石墨片厚度H。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本实用新型作进一步说明。

用于单晶炉的主保温筒1，参见图1，包括碳/碳筒体，筒体上镶嵌有用于测温的石墨片2。石墨片2镶嵌在对应于主炉筒3上热电偶4的位置处。参见图2、图3，石墨片2的形状与主保温筒1筒体相配合，厚度H8与筒体厚度相同，使石墨片2镶嵌完成后与主保温筒1形成完整的一体，参见图4。

本实用新型用于单晶炉的主保温筒1采用碳/碳编制而成。在编制主保温筒1的过程中，对应主保温筒1安装后与主炉筒3热电偶4测温位置等高的地方镶嵌形状与主保温筒1筒体相配合、厚度与主保温筒1相同的石墨片2，石墨片2投影圆半径R1 5长为40-60mm，石墨片2与主保温筒1形成完整的一体。

参见图5，进入单晶生产环节，进行主保温筒1安装时，石墨片2中心与主炉筒3上用于测温的热电偶4中心对正。单晶生产过程中，热电偶4通过测量石墨片2表面的温度，再经过仪表转换来反应热场温度。