CN101799199B - 布里奇曼法大单晶生产车间有毒污染空气准静态置换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种布里奇曼法大单晶生产车间有毒污染空气准静态置换方法，属于单晶生长领域。布里奇曼法大单晶生产车间存在有毒元素污染车间空气问题，本案旨在解决该问题。本案方法其步骤包括在车间的顶部及底部分别架设多孔洞的顶板及多孔洞的地板，将顶板诸多孔洞与诸多等内径、等长度的顶板输气支管连接，将地板诸多孔洞与诸多等内径、等长度的地板输气支管连接，将诸多顶板输气支管的所有的余下的端口与通风机的出风口连接，启动通风机。通过所述步骤，建立了一种布里奇曼法单晶生产车间有毒污染空气准静态置换机制，该机制能够在车间空气温场几乎不受扰动的情形下，对车间空气进行持续更新。
Description
技术领域
本发明涉及一种布里奇曼法大单晶生产车间有毒污染空气准静态置换方法，属于C30B单晶生长领域。
背景技术
布里奇曼单晶生长法是一种常用的单晶生长方法。用于单晶生长用的材料装在圆柱型的坩埚中，缓慢地下降，并通过一个具有一定温度梯度的加热炉，炉温控制在略高于材料的熔点附近。根据材料的性质加热器件可以选用电阻炉或高频炉。在通过加热区域时，坩埚中的材料被熔融，当坩埚持续下降时，坩埚底部的温度先下降到熔点以下，并开始结晶，单晶随坩埚下降而持续长大。
布里奇曼法单晶生产车间通常用来生产大尺寸的工业用途的大单晶，关于这一点，对于单晶生长领域的人员而言，是公知的。
在采用布里奇曼法生产的各型单晶中，有相当一部分涉及有毒元素，所述有毒元素例如铅、镉、碲、汞等，更具体地，相关单晶例如，二氧化碲单晶，钨酸镉单晶、亚碲酸铋单晶，等等。在使用布里奇曼法生产单晶的过程中，为保持单晶生长炉腔区的温场稳定，以期生长出结晶良好的单晶，通常还要求布里奇曼单晶生长装置周边空气的温场稳定，因为，单晶生长炉腔区其空气氛与装置外部空气之间有一个接壤的空气过渡区，装置外部空气温场的稳定通常被认为是有利于在更精细的层面上支持单晶生长炉腔区的温场稳定，基于这一考虑，布里奇曼法单晶生产车间通常是门窗紧闭，处于空气流通不畅、很少更新的状态，在此单晶生长过程中，生产人员仍需要间隔时段地进入所述车间内监察单晶生长情况。多数的单晶生长情形中，所用坩埚是敞口坩埚，而在使用封口坩埚的情形下，由于高温高压及化学侵蚀作用，常发生坩埚封口被突破的情况，此时的封口坩埚与敞口坩埚并无实质上的不同，上文已述及，此单晶生长法常涉及有毒元素，在高温区间，这些有毒元素在与空气接触的条件下，常生成在高温下具有一定挥发性的有毒物质，关于这一点，对于化学专业人员来说，无须赘言，这些挥发性有毒物质顺着炉子内外的所述空气过渡区扩散到所述车间的室内空气中，这类有毒物质其毒性有多大，对于化学专业人员来说，亦无须赘言，这类混杂于车间空气中的有毒物质无色、无味，不易觉察，问题还在于，为保持车间内部空气温场稳定而紧闭车间门窗的习惯性做法使得上述有毒物质在车间空气中进一步积聚到更为有害的浓度。相关生产人员进出于这样的有毒空气氛中，其所受到的健康损害不言而喻。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述布里奇曼法单晶生产车间存在的有毒元素污染车间空气的状况，研发出一种既能够保持车间空气温场基本稳定，又能够保护相关车间生产人员使其免受有毒空气损害的方法。
本发明通过如下方案解决所述技术问题，该方案提供的是一种布里奇曼法大单晶生产车间有毒污染空气准静态置换方法，该置换方法包括以下步骤：
a，在布里奇曼法单晶生产车间的顶部架设均匀分布着许多孔洞的顶板，将所述顶板上的每一个孔洞分别与对应的一支顶板输气支管连接，顶板上的许多的孔洞对应着许多支的顶板输气支管，所述许多支的顶板输气支管是有着相同长度和相同内径的管道；
b，在布里奇曼法单晶生产车间的底部架设均匀分布着许多孔洞的地板，将所述地板上的每一个孔洞分别与对应的一支地板输气支管连接，地板上的许多的孔洞对应着许多支的地板输气支管，所述许多支的地板输气支管是有着相同长度和相同内径的管道；
c，将所述许多支的顶板输气支管的所有的余下的端口与通风机的出风口连接；
d，启动所述通风机。
将所述许多支的顶板输气支管设置成具有相同长度和相同内径的管道，其目的是，使各个顶板输气支管的进气端与出气端的气压差彼此相同，还使气流输送阻力相同，如此，可以控制来自顶板各孔洞的输入新空气的气流均衡稳定的分布，换句话说，可以使各顶板孔洞输出的气流流量及流速保持彼此相同，经由此方式，将新空气从车间的顶部向下呈面状均衡的形态推出。
将所述许多支的地板输气支管设置成具有相同长度和相同内径的管道，其目的是，使各个地板输气支管的进气端与出气端的气压差彼此相同，还使气流输送阻力相同，如此，可以控制来自地板各孔洞的受污染的有毒空气均衡稳定地排出，换句话说，可以使经由各地板孔洞排出的有毒空气的气流流量及流速保持彼此相同，通过这一方式，将受污染的有毒空气从车间的底部向下呈面状均衡的形态排出。
将有毒污染空气从车间的底部排出，而非从顶部排出，是基于这样一个因素，即所述污染空气内的有毒元素主要是一些无机的重元素，这一类有毒气体成分具有下沉的趋势，从车间的底部排出受污染空气更为有效。
所述顶板输气支管被设置成具有相同长度和相同内径的管道，其具体的长度不限，其具体长度可以是任意的根据需要设定的长度，所述顶板输气支管的长度例如5米，6米，9米，12米，16米，25米；所述顶板输气支管的内径不限，其具体内径尺寸可以是任意的根据需要设定的内径尺寸，所述顶板输气支管的内径尺寸例如0.5厘米，1.0厘米，1.5厘米，2.0厘米，2.5厘米，3.0厘米，3.5厘米。
所述地板输气支管被设置成具有相同长度和相同内径的管道，其具体的长度不限，其具体长度可以是任意的根据需要设定的长度，所述地板输气支管的长度例如5米，6米，9米，12米，16米，25米；所述地板输气支管的内径不限，其具体内径尺寸可以是任意的根据需要设定的内径尺寸，所述地板输气支管的内径尺寸例如0.5厘米，1.0厘米，1.5厘米，2.0厘米，2.5厘米，3.0厘米，3.5厘米。
所述许多支的地板输气支管的所有的余下的端口可以直接通往车间外部，与车间外部的空气联通，此情形下，启动所述与顶板输气支管联通的通风机，在新空气输入车间的同时，受气压的作用，有毒的受污染的空气就可以从车间底部的所述许多孔洞向车间外部排出，如此更新空气，保持了车间内部的空气温场基本稳定，这是一种准静态的均衡的空气置换方法。为了在车间门被临时打开的情形下仍然能够保持空气的准静态均衡置换，本案方法还可以进一步包括以下步骤：
e，将所述许多支的地板输气支管的所有的余下的端口与另一台通风机的进风口连接；
f，启动所述另一台通风机。
如此，可以形成车间上、下的进、出气流的联动式的流动更新。所述另一台通风机其相关连接及启动不是必需的。
所述通风机一词本身的技术含义是公知的。
本案方法当然还可以包括一些其它步骤，所述其它步骤例如，在所述通风机与顶板输气支管的连接处加装气体过滤网，用于阻止车间外部的尘土之类的东西进入车间；所述其它步骤又例如，在所述与顶板输气支管连接的通风机的出风口位置安装用于观测通风量的气体流量表；所述其它步骤还例如，在顶板上的若干孔洞位置贴附装设一些用于指示通风状况的飘带，等等。
本发明的优点是，通过所述步骤，建立了一种布里奇曼法单晶生产车间空气置换机制，该置换机制既保持了所述车间空气温场基本稳定，又对所述车间空气进行持续更新，及时地排除混杂了有毒元素的受污染的空气，本案方法能够保护相关车间生产人员使其免受有毒空气损害。
附图说明
图1是有助于理解本案所述方法及其运作方式的示意图，该图没有绘出所述通风机及顶板输气支管和地板输气支管，图中出现的上、下两排箭头显示进、出气流的流动、置换方式。
图中，1是布里奇曼法单晶生产车间，2是安置于车间内的布里奇曼法单晶生长炉，3是埋置布里奇曼法单晶生长坩埚的外部陶瓷质套筒，所述坩埚埋置其内，4是布里奇曼法单晶生长炉的支脚，5是用于控制布里奇曼法单晶生长坩埚升降的电动机械装置。
具体实施方式
图1展示本案方法启动后的车间空气置换运作情形，该空气置换方法包括以下步骤：a，在布里奇曼法单晶生产车间1的顶部架设均匀分布着许多孔洞的顶板，将所述顶板上的每一个孔洞分别与对应的一支顶板输气支管连接，顶板上的许多的孔洞对应着许多支的顶板输气支管，所述许多支的顶板输气支管是有着相同长度和相同内径的管道；b，在布里奇曼法单晶生产车间1的底部架设均匀分布着许多孔洞的地板，将所述地板上的每一个孔洞分别与对应的一支地板输气支管连接，地板上的许多的孔洞对应着许多支的地板输气支管，所述许多支的地板输气支管是有着相同长度和相同内径的管道；c，将所述许多支的顶板输气支管的所有的余下的端口与通风机的出风口连接；d，启动所述通风机。之后，即形成如图1所显示的车间空气置换运作情形。
为缓解因车间门偶尔敞开造成的车间空气温场的严重扰动，也可以增加以下步骤：e，将所述许多支的地板输气支管的所有的余下的端口与另一台通风机的进风口连接；f，启动所述另一台通风机。
所述顶板输气支管的优选长度在5米～25米之间，所述顶板输气支管的优选内径在0.5厘米～3.5厘米之间，所述地板输气支管的优选长度在5米～25米之间，所述地板输气支管的优选内径在0.5厘米～3.5厘米之间。
Claims (3)
1.布里奇曼法大单晶生产车间有毒污染空气准静态置换方法，该置换方法包括以下步骤：
a，在布里奇曼法大单晶生产车间的顶部架设均匀分布着许多孔洞的顶板，将所述顶板上的每一个孔洞分别与对应的一支顶板输气支管连接，顶板上的许多的孔洞对应着许多支的顶板输气支管，所述许多支的顶板输气支管是有着相同长度和相同内径的管道；
b，在布里奇曼法大单晶生产车间的底部架设均匀分布着许多孔洞的地板，将所述地板上的每一个孔洞分别与对应的一支地板输气支管连接，地板上的许多的孔洞对应着许多支的地板输气支管，所述许多支的地板输气支管是有着相同长度和相同内径的管道；
c，将所述许多支的顶板输气支管的所有的余下的端口与通风机的出风口连接；
d，启动所述通风机。
2.根据权利要求1所述的布里奇曼法大单晶生产车间有毒污染空气准静态置换方法，其特征在于，该置换方法的步骤还包括：
e，将所述许多支的地板输气支管的所有的余下的端口与另一台通风机的进风口连接；
f，启动所述另一台通风机。
3.根据权利要求1所述的布里奇曼法大单晶生产车间有毒污染空气准静态置换方法，其特征在于，所述顶板输气支管的长度在5米～25米之间，所述顶板输气支管的内径在0.5厘米～3.5厘米之间，所述地板输气支管的长度在5米～25米之间，所述地板输气支管的内径在0.5厘米～3.5厘米之间。
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