CN102877128B - 一种可重复利用的测试棒及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可重复利用的测试棒，用于测量铸锭长晶速率或熔化速率，测试棒包括固定部、连接装置和替代部，连接装置连接所述固定部一端和替代部一端，固定部另一端用于连接在铸锭炉上，替代部另一端用于浸入硅液以测试长晶速率或熔化速率。本发明还公开了该可重复利用测试棒的应用方法。本发明的测试棒及其应用方法操作方便，降低了采购成本，同时也降低了由于测试棒粗细不均，导致测试过程中，空气进入炉体进而影响硅锭品质的几率。

Description

一种可重复利用的测试棒及其应用方法

技术领域

本发明涉及铸锭长晶速率或熔化速率测量领域，尤其涉及一种可重复利用的测试棒及其应用方法。

背景技术

硅晶体材料广泛应用在光伏太阳能、液晶显示和半导体领域。采用多晶硅铸锭技术生长硅晶的过程中，当新购买的多晶硅铸锭炉第一次铸锭，或热场更换，铸锭工艺修改时，本领域的技术人员对多晶硅铸锭炉实际的长晶速率不确切。为了达到合适的长晶速率，需定时监控长晶速率，以作为调整多晶硅铸锭炉工艺参数的依据。另一方面，随着铸锭技术的发展，多数公司都在铸造单晶，该技术也需测量晶体高度，以严格控制硅料的熔化速率，来判断是否熔化到籽晶部位，防止籽晶完全熔化。

目前，测试长晶速率或熔化速率的方法多为：一根测试棒从多晶硅铸锭炉的密封圈定向插入到容置在坩埚内的硅液中，与硅晶实体接触，记录该时刻测试棒的高度，隔段时间后再进行测量，记录另一个时刻的测试棒高度，根据二者的高度差来计算出该时间段的长晶速率或熔化速率，最后测试棒缓慢拔出脱离硅液。采用这种方法时，测试棒一端与铸锭炉的密封圈密合（以避免空气进入炉体，影响硅锭品质）、相对运动，且该端不与硅液接触而不产生变形。而测试棒另一端与硅液接触后脱离硅液，该端由于粘附硅液而易发生腐蚀变形。

通常采用的一种进口测试棒为1.8米，粗细均匀，测试过程中不易漏气的石英棒，一根价值1000人民币。此类石英棒易腐蚀变形，只能使用一至两次，测试成本高。另外，此类石英棒腐蚀变形段较短，其余未变形段较长，造成浪费。另一种国产测试棒为1.8米，粗细相对不均匀，偶尔漏气的石英棒，一根价值340人民币，不能保证采购到的石英棒都能用于测试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可重复利用的测试棒及其应用方法。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种可重复利用的测试棒，用于测量铸锭长晶速率或熔化速率，所述测试棒包括固定部、连接装置和替代部，所述连接装置连接所述固定部一端和所述替代部一端，所述固定部另一端用于连接在铸锭炉上，所述替代部另一端用于浸入硅液以测试长晶速率或熔化速率。

其中，所述连接装置通过锁紧螺钉，石墨线或氧化铝线连接固定所述固定部一端和所述替代部一端。

其中，所述替代部的长度值大于硅液最大高度值。

其中，所述固定部、所述替代部和所述连接装置的材质的熔点高于被测试的熔融硅液的温度。

其中，所述熔融硅液的最高温度为1500摄氏度。

其中，所述固定部的材质包括钢材、石墨、氧化铝或石英。

其中，所述替代部的材质为耐腐蚀材料，且主要组分为含硅的化合物。

其中，所述替代部的材质包括石英。

其中，所述连接装置的材质包括石墨或氧化铝。

另一方面，本发明提供该可重复利用的测试棒的应用方法，包括：

测量时，所述替代部浸入硅液，所述固定部和所述连接装置未浸入硅液；

测量结束后，所述固定部不变，经连接装置更换所述替代部，以进行下一次测量。

采用本发明的测试棒及其应用方法，再次测量晶体高度时，更换替代部，操作方便，降低了采购成本。而且由于测试棒固定部不变，可多次利用，大大降低了由于测试棒固定部粗细不均，导致测试过程中，空气进入炉体进而影响硅锭品质的的几率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明测试棒浸入硅液的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种可重复利用的测试棒10，用于测量铸锭长晶速率或熔化速率，测试棒10包括固定部1，替代部2和连接装置3。连接装置3连接固定部1一端和替代部2一端，固定部1另一端用于连接在铸锭炉上，替代部2另一端用于浸入硅液4以测试长晶速率或熔化速率。

通过连接装置3，固定部1一端与替代部2一端拼接固定。测试长晶速率或熔化速率时，替代部2浸入硅液4，而固定部1和连接装置3未与硅液4接触。固定部1另一端连接在铸锭炉上，更确切的，固定部1另一端连接在铸锭炉的密封圈上，以保证固定部移动时，不产生漏气。

本实施例中，测试棒10材质为石英，长度为1.8米，直径为0.9厘米。当采用坩埚5的内长宽为840毫米×840毫米，装料质量为480千克时，硅液4最大高度值为29厘米。测试棒10的长度值，由铸锭炉中坩埚底到密封圈的最大高度值决定。

本实施例中，固定部1为将一根废旧石英棒切除变形段后，得到的1.2米的未变形段。由于固定部1未与硅液接触，要求直径粗细均匀，以保证与铸锭炉的密封圈相对运动时，不产生漏气。因而，固定部1可以作为测试棒10的一部分多次使用。本实施例中，熔融硅液的最高温度为1500摄氏度。在其他实施例中，固定部1可选材质的熔点高于被测量的熔融硅液的温度，固定部1可选材质有钢材、石墨、氧化铝或石英。

本实施例中，替代部2为将另一根废旧石英棒切除未变形段后，得到的0.6米的未变形段。替代部2的长度大于硅液4的最大高度值，以防止连接装置3插入到硅液4中。在其他实施例中，替代部2需保证与硅液4接触时，不引入对硅锭品质影响较大的杂质，且能耐高温，耐腐蚀。替代部2的主要组分为含硅的化合物，可选材质的熔点高于待测量的熔融硅液的温度，可选的材质包括石英。

本实施例中，连接装置3用于连接固定部1一端和替代部2一端，连接装置3为长9厘米，直径2厘米的石墨圆柱体，在其中心轴线处设一个直径0.9厘米的第一通孔，以容置且连接固定部1和替代部2。在其他实施例中，连接装置3还可采用胶水，或螺钉的固定连接方式替代。连接装置3可选材质的熔点高于被测量的熔融硅液的温度，如氧化铝。

本实施例中，所述连接装置3的侧面设2至3个M12的第二通孔，以进行攻丝。并采用锁紧螺钉旋紧第二通孔，分别将固定部1和替代部2，与连接装置3固定。在其他实施例中，可采用定位销、卡槽的固定方式替代锁紧螺钉。

本实施例中，固定部1、替代部2和连接装置3，再通过石墨线缠绕固定，防止强行用力，导致测试棒10滑落入硅液4中。在其他实施例中，石墨线也可以其他耐高温材料替代，如氧化铝线。

本发明还提供一种所述测试棒10的应用方法，其具体操作为：

测量时，将测试棒10插入到硅液4中，严格的说，替代部2浸入硅液4，固定部1和连接装置3未浸入硅液4；

测量结束后，将测试棒10拔出，固定部1不变，经连接装置3更换替代部2，以进行下一次测量。

本发明采用二段拼接的方式，固定部1直径相对均匀，未与硅液4直接接触而未变形，可重复使用。替代部2无需与铸锭炉的密封圈接触，故对其均匀直径不做太高要求，可再利用废旧石英棒的未变形段。因而，再次测量时，固定部1不变，经连接装置3更换替代部2，从而达到降低采购成本的目的。另外，也降低了由于固定部1粗细不均，测试过程中空气进入炉体的几率，进而改善了硅锭的品质。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可重复利用的测试棒，用于测量铸锭长晶速率或熔化速率，其特征在于，所述测试棒包括固定部、连接装置和替代部，所述连接装置连接所述固定部一端和所述替代部一端，所述固定部另一端用于连接在铸锭炉上，所述替代部另一端用于浸入硅液以测试长晶速率或熔化速率，所述连接装置的材质包括石墨或氧化铝。

2.如权利要求1所述的一种可重复利用的测试棒，其特征在于，所述连接装置通过锁紧螺钉，石墨线或氧化铝线连接固定所述固定部一端和所述替代部一端。

3.如权利要求1所述的一种可重复利用的测试棒，其特征在于，所述替代部的长度值大于硅液最大高度值。

4.如权利要求1所述的一种可重复利用的测试棒，其特征在于，所述固定部、所述替代部和所述连接装置的材质的熔点高于被测试的熔融硅液的温度。

5.如权利要求4所述的一种可重复利用的测试棒，其特征在于，所述熔融硅液的最高温度为1500摄氏度。

6.如权利要求4所述的一种可重复利用的测试棒，其特征在于，所述固定部的材质包括钢材、石墨、氧化铝或石英。

7.如权利要求4所述的一种可重复利用的测试棒，其特征在于，所述替代部的材质为耐腐蚀材料，且主要组分为含硅的化合物。

8.如权利要求7所述的一种可重复利用的测试棒，其特征在于，所述替代部的材质包括石英。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的可重复利用的测试棒的应用方法，其特征在于，

测量时，所述替代部浸入硅液，所述固定部和所述连接装置未浸入硅液；

测量结束后，所述固定部不变，经连接装置更换所述替代部，以进行下一次测量。