CN103900729B - 一种气氛隔离的多点测温装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测温装置，具体涉及一种气氛隔离的多点测温装置。该装置包括一根气氛隔离用的气氛隔离保护套管，还包括通过组合固定手柄安装在气氛隔离保护套管内部的多点测温组件；所述多点测温组件包含多支测温用热电偶、一个用于分布所述热电偶的预制多芯管以及用于集成所述热电偶的热电偶接插件。该装置能够有效隔离外界污染、固定各测温点的热电偶，测温准确，同时由于结构紧凑，安装更换方便，可以满足长时在线温度测量的需求。

Description

一种气氛隔离的多点测温装置
技术领域
本发明涉及一种测温装置，具体涉及一种气氛隔离的多点测温装置。
背景技术
传统的测温装置只设有一个感温元件，只能测量某一个点的温度，对于需要测量和控制多个温度点的装置来说，就需要安装多个热电偶装置，设备投资较大，并且结构复杂，不利于实现和具体操作。中国专利CN2911628Y公开了一种多点测温的铠装热电偶装置，特点是在沿着保护管方向设有多只梯度布置的感温元件，可以同时测量分布在同一直线上的多个测温点的温度值。但这种装置热电偶没有固定装置固定，容易相互缠绕干扰，影响温度准确测量。
尤其针对在要求进行气氛隔离温度测量的高洁净半导体、光伏高温加热制程领域，比如高温扩散炉、氧化炉、退火炉等进行多点的温度测量时，常使用热电偶进行温度的测量。在空间狭小，带有工件传动装置时，热电偶极易受到金属及大气等的污染，气氛的有效隔离可以避免金属及大气等的污染，同时测温装置的尺寸也要求越小越好。多点测温时，各支热电偶相互之间的固定管理非常必要，否则更容易出现前述的相互缠绕干扰的问题。
因此，需要一种结构紧凑小巧，操作简单、可行的测温装置，实现不被外界环境干扰，且热电偶之间能够独立地不受干扰地工作。
发明内容
本发明提供了一种气氛隔离的多点测温装置，很好地解决了有效隔离外界污染、能够固定各测温点的热电偶的问题，测温准确，同时由于结构紧凑、安装更换方便，可以满足长时在线温度测量的需求。甚至可以直接取代传统扩散炉、氧化炉、退火炉等使用的拉温区用热偶或直接用于扩散炉、氧化炉、退火炉等的串级温度控制的profile TC而不需另外的气氛隔离套管。
本发明的技术方案如下：
一种气氛隔离的多点测温装置，包括一根气氛隔离用的气氛隔离保护套管，还包括通过组合固定手柄安装在气氛隔离保护套管内部的多点测温组件；所述多点测温组件包含多支测温用热电偶、一个用于分布所述热电偶的预制多芯管以及用于集成所述热电偶的热电偶接插件。所述测温热电偶类型根据温度不同进行选择。所述预制多芯管同时起到热电偶偶丝之间及测温点绝缘的作用。
所述预制多芯管上根据测温点的位置预开有若干个环形槽，每个环形槽对应一个测温点。
所述预制多芯管的管芯每相邻的两个为供一支热电偶穿过的一组；其中两个管芯开在预制多芯管的轴心处，为一组；其余管芯呈圆周等间距地分布在预制多芯管上，且穿过环形槽，每相邻两个管芯为一组；所述管芯的总数量为偶数，且为测温点数的两倍。
所述预制多芯管轴心处的两个管芯一般对应最远测温点。
所述预制多芯管由于其所处环境特殊，选材和制作方法也非常重要，为一体烧结成型的多芯刚玉管或多芯碳化硅管，预制多芯管的测温点尺寸根据实际测量点进行确定后加工烧结而成。
所述管芯孔径较热电偶偶丝的丝径宽0.1~0.2mm；所述热电偶偶丝因为温度较高，所以选用裸丝。
所述气氛隔离保护套管的材料根据耐温性能要求不同一般选用石英或碳化硅。
所述气氛隔离保护套管外部设有与反应腔体相适配的气氛密封装置，所述气氛密封装置可以是标准球头、球碗或密封法兰。
所述组合固定手柄的材料为不锈钢或PTFE材料，组合固定手柄起到连接固定所述预制多芯管及气氛保护套管的作用，固定之前最好使用耐高温特氟龙热缩套管对热电偶偶丝进行绝缘处理。
所述热电偶接插件起到连接热电偶偶丝与补偿导线的作用。
使用时，将热电偶穿入预制多芯管上开好的管芯，最远测温点两根偶丝穿过预制多芯管轴心上的两个管芯。将穿好的偶丝另一端用特氟龙热缩套管进行线束固定绝缘处理，然后将组合有气氛密封装置的气氛隔离保护套管和处理好的测温组件利用组合固定手柄进行组装固定，最后将偶丝连接到热电偶接插件上。
组装完成后的测温装置插入工艺腔内，利用气氛密封装置进行密封连接，开始进行测量。
与现有技术相比，本发明的气氛隔离的多点测温装置，通过外部设置气氛隔离保护套管及内部设置分布热电偶用的特殊材质的预制多芯管，有效地解决了高洁净半导体、光伏高温加热制程领域，比如高温扩散炉、氧化炉、退火炉等，进行多点温度测量时的气氛隔离及热电偶丝之间固定和可靠地绝缘等问题，测温准确；同时，其结构紧凑小巧，安装更换方便，可以满足长时在线温度测量的需求。
附图说明
图1 是本发明的气氛隔离的多点测温装置的剖面结构示意图；
图2是本发明的气氛隔离的多点测温装置的截面结构示意图；
图3是本发明的图1中A部分的局部放大图；
图4是本发明的图1中B部分的局部放大图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细的说明，但不限于本实施例的内容。
实施例1
一种气氛隔离的多点测温装置，如图1、图3和图4所示，包括一根石英材质的气氛隔离用的气氛隔离保护套管1和通过组合固定手柄6安装在气氛隔离保护套管内部的多点测温组件；多点测温组件包含一个用于分布热电偶2的一体烧结成型的多芯刚玉管3、多支测温用的热电偶2以及用于集成所述多支测温用热电偶2的热电偶接插件8。多芯刚玉管3同时起到热电偶偶丝之间及测温点绝缘的作用。所述热电偶接插件8起到连接热电偶偶丝与补偿导线的作用。
多芯刚玉管3上根据测温点的位置预开有五个环形槽4，每个环形槽4对应一个测温点。
如图2所示，多芯刚玉管3的管芯每相邻的两个为供一支热电偶2穿过的一组；其中多芯刚玉管3的轴心处开有两个最远测温点用管芯10，为一组；其余管芯9呈圆周等间距地分布在多芯刚玉管3上，且穿过环形槽4，每相邻两个管芯为一组。
以上管芯（9,10）共计有6组、12个。
管芯（9,10）的孔径较热电偶偶丝的丝径宽0.2mm；热电偶偶丝选用裸丝。
气氛隔离保护套管1外部设有与反应腔体相适配的密封球碗5。
所述组合固定手柄6的材料为PTFE，组合固定手柄6起到连接固定所述多芯刚玉管3及气氛保护套管1的作用，固定之前使用耐高温特氟龙热缩套管7对热电偶偶丝进行绝缘处理。
使用时，将热电偶2穿入多芯刚玉管3上开好的管芯（9,10），将穿好的热电偶偶丝另一端用特氟龙热缩套管7进行线束固定绝缘处理，然后将组合有密封球碗5的气氛隔离保护套管1和处理好的测温组件利用组合固定手柄6进行组装固定，最后将热电偶偶丝连接到热电偶接插件8上。
组装完成后的测温装置插入工艺腔内，利用密封球碗5进行密封连接，开始进行测量。

Claims (5)

1.一种气氛隔离的多点测温装置，包括一根气氛隔离用的气氛隔离保护套管，其特征在于，还包括通过组合固定手柄安装在气氛隔离保护套管内部的多点测温组件；所述多点测温组件包含多支测温用热电偶、一个用于分布所述热电偶的预制多芯管以及用于集成所述热电偶的热电偶接插件；所述预制多芯管上根据测温点的位置预开有若干个环形槽，每个环形槽对应一个测温点；所述预制多芯管为一体烧结成型的多芯刚玉管或多芯碳化硅管；所述预制多芯管的管芯每相邻两个为一组，供一支热电偶穿过；其中两个管芯分布在预制多芯管的轴心处，为一组；其余管芯呈圆周等间距地分布在预制多芯管上，且穿过环形槽；所述管芯的总数量为偶数，且为测温点数的两倍；所述组合固定手柄的材料为不锈钢或PTFE材料。
2.根据权利要求1所述的气氛隔离的多点测温装置，其特征在于所述预制多芯管轴心处的两个管芯对应最远测温点。
3.根据权利要求2所述的气氛隔离的多点测温装置，其特征在于所述管芯孔径较热电偶偶丝的丝径宽0.1～0.2mm；所述热电偶偶丝为裸丝。
4.根据权利要求1所述的气氛隔离的多点测温装置，其特征在于所述气氛隔离保护套管的材料为石英或碳化硅。
5.根据权利要求1所述的气氛隔离的多点测温装置，其特征在于所述气氛隔离保护套管外部设有与反应腔体相适配的气氛密封装置，所述气氛密封装置为标准球头、球碗或密封法兰。
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