CN108483872B - 一种大尺寸二氧化硅疏松体的制备装置 - Google Patents
一种大尺寸二氧化硅疏松体的制备装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108483872B CN108483872B CN201810093669.8A CN201810093669A CN108483872B CN 108483872 B CN108483872 B CN 108483872B CN 201810093669 A CN201810093669 A CN 201810093669A CN 108483872 B CN108483872 B CN 108483872B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- deposition
- burner
- reaction
- exhaust port
- sintering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 186
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 25
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 142
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 77
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 121
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 16
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 8
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 1
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000005375 organosiloxane group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1407—Deposition reactors therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B20/00—Processes specially adapted for the production of quartz or fused silica articles, not otherwise provided for
Abstract
本发明是关于一种大尺寸二氧化硅疏松体的制备装置，其中，所述的沉积炉内设置有至少一个或多个反应燃烧器排、至少一个烧结燃烧器、沉积基体和移动平台，其中，每个反应燃烧器排包括至少两个反应燃烧器。优选的，所述的反应燃烧器排为一字型。采用本发明提供的制备装置进行二氧化硅疏松体的制备，得到了密度均匀、边缘和面部都不易开裂的大尺寸疏松体。
Description
技术领域
本发明属于石英玻璃生产技术领域，特别是涉及一种大尺寸二氧化硅疏松体及其制备方法和装置。
背景技术
目前，石英玻璃的制备主要有电熔、气炼、化学气相沉积和等离子化学气相沉积等直接一步法熔制工艺，以及间接合成二步法制备工艺。其中，直接法制备石英玻璃是指在高温条件下将石英砂粉料直接熔制成石英玻璃，或者将含硅化合物经汽化后在氢氧火焰或者等离子体火焰中发生化学反应并沉积形成石英玻璃。间接合成二步法制备工艺是指将含硅化合物经汽化后在低温的燃烧火焰中发生化学反应生成二氧化硅颗粒并沉积形成二氧化硅疏松体，再将二氧化硅疏松体在一定温度下进行烧结玻璃化制得石英玻璃。由于间接合成二步法制备工艺具有沉积温度低、缺陷浓度可控等优点，该工艺技术已成为当今研究热点。
现有的二氧化硅疏松体沉积工艺主要有两种，第一种是轴向化学气相沉积，即通过燃烧器反应生成的二氧化硅颗粒斜向上逐步沉积到垂直并旋转的沉积基础杆上，该工艺技术是依靠基础杆吊拉着沉积的疏松体，难以沉积制备出大尺寸的二氧化硅疏松体，而且，这种工艺制备的疏松体均匀性相对较差；第二种是立式化学气相沉积，即燃烧器向下沉积在旋转的基础靶面上，而且使燃烧器往复长距离移动，但是，这种工艺制备的二氧化硅疏松体极易开裂。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种大尺寸二氧化硅疏松体及其制备方法和装置，所要解决的技术问题是，克服现有的采用间接合成两步法制备石英玻璃过程中，难以制备出大尺寸的疏松体、以及疏松体沉积过程中极易开裂等技术问题。本发明提供的二氧化硅疏松体的制备方法和装置，使疏松体在沉积过程中温度分布均匀，进而制备得到了密度均匀、完整一致的大尺寸的二氧化硅疏松体。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
依据本发明提出的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，所述的沉积炉内设置有至少一个或多个反应燃烧器排、至少一个烧结燃烧器、沉积基体，其中，每个反应燃烧器排包括至少两个反应燃烧器。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，其中所述的反应燃烧器排为一字型。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，其中所述的烧结燃烧器，用于疏松体边缘的烧结，提高边缘密度和强度，所述的烧结温度为200-1400℃。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，还包括第一运动轨道，用于为所述的反应燃烧器排或沉积基体提供运动路径。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，其中所述的沉积基体包括沉积底托，沉积底托上部设置有沉积板。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，其中所述的移动平台通过连接构件与所述的沉积底托连接。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，还包括辅助加热装置，所述的辅助加热装置位于所述的沉积底托和沉积板之间。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，其中所述的沉积炉的腔体上设置有排气口，所述的排气口的数量为1个或多个。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，其中所述的排气口至少包括第一排气口和第二排气口，所述的第一排气口和第二排气口对称的设置在沉积炉的腔体的两侧。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，定义所述的第一排气口或第二排气口的水平中线为第一水平线，定义所述的沉积基体的上底面所在的水平线为第二水平线，垂直方向上，所述的第二水平线与所述的第一水平线的距离为0～500mm。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，还包括烧结燃烧器定位装置。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的沉积炉，所述的沉积板上铺设有石英砂。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。
依据本发明提出的一种二氧化硅疏松体的制备方法，将原料气体通入反应燃烧器的火焰中，生成纳米二氧化硅颗粒，其中，所述的反应燃烧器的数量为多个，且，所述的多个反应燃烧器排列成一个或多个反应燃烧器排；沉积基体旋转，同时，沉积基体在水平方向上作第一运动或反应燃烧器排在水平方向上作第二运动，使生成的二氧化硅颗粒在水平方向上沉积；沉积基体在垂直方向上作第三运动或反应燃烧器排在垂直方向上作第四运动，使生成的二氧化硅颗粒在垂直方向上沉积；重复多次，得到所述的二氧化硅疏松体。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的制备方法，水平方向上的第一方向和第二方向，且第一方向为第二方向的反方向，所述的第一运动或第二运动为第一方向至第二方向，再从第二方向返回第一方向的多次往返运动，所述的第一方向或第二方向上至少包括第一点和第二点，所述的第一点与第二点之间的距离为10-800mm，进一步优选为10-200mm。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的制备方法，垂直方向上的第三方向和第四方向，且第三方向垂直向下，第四方向垂直向上，沉积基体沿所述的第三方向作第三运动，运动速度为3-50mm/h，进一步优选为5-50mm/h；或者，反应燃烧器排沿所述的第四方向作第四运动，运动速度为3-50mm/h，进一步优选为5-50mm/h。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体的制备方法，所述的沉积基体旋转的速度为15-100转/min。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的一种二氧化硅疏松体，所述的二氧化硅疏松体中二氧化硅的质量含量大于99％；或者，所述的二氧化硅疏松体中含有掺杂元素，所述的掺杂元素包括硼、铝、氟、铁、钛、铈、钙、镁、钠、钾、钡、钇、镧、锆或锗中的一种或两种以上的组合。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。
依据本发明提出的一种石英玻璃，所述的石英玻璃由前述任一项所述的二氧化硅疏松体烧结后得到。
借由上述技术方案，本发明提出的一种大尺寸二氧化硅疏松体及其制备方法和装置，至少具有下列优点：
1、采用本发明提供的装置进行二氧化硅疏松体的制备，可得到大尺寸、且边缘不开裂的疏松体。
本发明提供的二氧化硅疏松体的制备装置中，包括多个烧结燃烧器，采用所述的烧结燃烧器对沉积过程中的疏松体的边缘进行烧结，减小了疏松体边缘与本体的温度差，提高了疏松体的密度，可以得到直径不小于600mm、厚度不小于50mm的大尺寸、边缘不开裂的二氧化硅疏松体，而且规格尺寸上限不受限制。
2、采用本发明提供的装置进行二氧化硅疏松体的制备，提高了疏松体的密度的均匀性。
本发明提供的二氧化硅疏松体的制备装置中，包括多个反应燃烧器，且，所述的多个反应燃烧器呈“一”字形排列，使整个沉积面上均有燃烧器分布，保证各点未离开火焰的燃烧器，减小沉积面的温差，防止沉积的疏松体开裂，同时，保证了疏松体密度分布的均匀一致性。
3、本发明提供的大尺寸二氧化硅疏松体的制备装置中，还包括辅助加热装置，所述的辅助加热装置设置在沉积面的底部，进一步减小了整个沉积面的温度梯度，防止沉积的疏松体开裂，同时，保证了疏松体密度分布的均匀一致性。
4、本发明提供的二氧化硅疏松体的制备装置，通过排气口位置的设置，有利于沉积过程中产生的气体及时排出，保证了沉积炉内气流的稳定性，进一步提高了二氧化硅疏松体密度的均匀性。
本发明通过设置排气口的数量、以及排气口与沉积基底的上底面的位置关系，将沉积过程中产生的气体及时排出，保证了沉积炉内气流的稳定性，进一步提高了二氧化硅疏松体密度的均匀性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明实施例提供的大尺寸二氧化硅疏松体的制备装置的示意图。
1反应燃烧器，2烧结燃烧器，3沉积形成的疏松体，4沉积底托，5烟气排出口，6沉积炉的炉罩，7支撑基础杆(连接构件)，8石英砂，9石英玻璃沉积板，10辅助加热装置，11二维移动平台。
图2是本发明实施例提供的烧结燃烧器的示意图。
图3是本发明实施例提供的沉积炉上的排气口的示意图。
图4是本发明实施例提供的沉积炉上的排气口的另一示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种大尺寸二氧化硅疏松体及其制备方法和装置，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
本实施例提供了一种二氧化硅疏松体的沉积炉。
所述的沉积炉内设置有至少一个或多个反应燃烧器排、至少一个或多个烧结燃烧器，沉积基体和移动平台，其中，每个反应燃烧器排包括至少两个反应燃烧器。
本实施例提供的沉积炉中，包括一个或多个反应燃烧器排，每个反应燃烧器排包括至少两个反应燃烧器。多个反应燃烧器在沉积过程中，同步进行二氧化硅的沉积，使整个沉积面上均有反应燃烧器分布，保证各点未离开火焰的燃烧器，减小沉积面的温差，防止沉积的疏松体从面部开裂，同时，保证了疏松体密度分布的均匀一致性。优选的，所述的反应燃烧器的数量根据待沉积的二氧化硅疏松体的宽度进行设置，具体的，二氧化硅疏松体的宽度每增加20-200mm，所述的反应燃烧器增加1-2个。优选的，所述的反应燃烧器组中的燃烧器出口与沉积板垂直，使二氧化硅垂直沉积在沉积板上。
定义一个反应燃烧器排上相邻的两个反应燃烧器为第一反应燃烧器和第二反应燃烧器，所述的第一反应燃烧器出料口与第二反应燃烧器的出料口之间的距离为20-200mm。
本实施例提供的沉积炉中，包括至少一个烧结燃烧器，所述的烧结燃烧器用于对沉积过程中二氧化硅疏松体的边缘进行烧结。本发明对烧结燃烧器的结构不作限制，即，可提供200-1400℃烧结温度的设备均可作为本申请中的烧结燃烧器，优选的，从效果上，所述的烧结燃烧器可喷射200-1400℃的火焰，以对沉积过程中的二氧化硅疏松体的边缘进行烧结。优选的，从结构上，本发明提供的烧结燃烧器与所述的反应燃烧器的结构相同或类似，或者，二者的却别在于，所述的烧结燃烧器可以不设置原料进料管。可以通过调节烧结燃烧器的烧结角度对疏松体的边缘进行烧结，优选的，所述的烧结燃烧器与沉积板的角度为0-90°。
实施例2
本实施例提供了一种反应燃烧器排的形状。
优选的，所述的反应燃烧器排的形状为“一”字型。在二氧化硅颗粒的沉积过程中，“一”字型排列的反应燃烧器排可沉积形成多条平行的由二氧化硅颗粒形成的直线，可见，在此二氧化硅颗粒直线的形成过程中，多条直线同时形成，提高了制备效率，且，在制备过程中，沉积面内可同时受到多个反应燃烧器的热量，提高了沉积面温度的均匀性，防止二氧化硅疏松体的开裂，提高了二氧化硅疏松体密度的均匀性。
实施例3
本实施例提供了一种烧结燃烧器的定位装置。
所述的定位装置用于固定烧结燃烧器，使烧结燃烧器在预设的位置定位烧结。本实施例中不限定定位装置的形状或构造。优选的，定位装置的形状可以是圆形、方形等。本实施例中，烧结燃烧器的数量为大于或等于2。多个燃烧器被固定在所述的定位装置上，同时对沉积形成的二氧化硅疏松体的边缘进行烧结。多个烧结燃烧器在定位装置上均匀分布，如图2所示，均匀分布在定位装置上的第一烧结燃烧器201、第二烧结燃烧器202、第三烧结燃烧器203、第四烧结燃烧器204。优选的，定位装置为圆形，如图2所示，其中的12为烧结燃烧器的定位装置。定位装置的构造可以是支撑件，材质可以是金属。烧结燃烧器通过连接件固定在定位装置上。优选的，烧结燃烧器的个数为1-20个。本发明采用烧结燃烧器对沉积过程中形成的疏松体的边缘进行烧结，提高了疏松体边缘的密度，避免了疏松体边缘产生开裂的问题。可以通过调节烧结燃烧器的烧结角度对疏松体的边缘进行烧结，优选的，所述的烧结燃烧器与沉积板的角度为0-90°。
实施例4
本实施例提供了一种反应燃烧器排的运动轨道。
原料在反应燃烧器中反应，生成二氧化硅颗粒后，沉积在基体上。本发明进一步提供一种用于反应燃烧器排移动的轨道，是反应燃烧器沿着轨道移动，提高了沉积的准确性。例如，反应燃烧器排的运动轨道可以包括支撑杆和滑块。所述的支撑杆水平固定，且与滑块滑动连接，滑块连接反应燃烧器排，由滑块带动反应燃烧器排运动，滑块在支撑杆上运动，进而带动反应燃烧器排运动。优选的，此处的支撑杆优选为直线型。
实施例5
本实施例提供了一种沉积基体的具体结构。
本实施例提供的沉积基体包括沉积底托，所述的沉积底托上设置有沉积板。在二氧化硅疏松体的沉积过程中，二氧化硅颗粒可直接沉积在所述的沉积板上，或者，在沉积板上铺设有石英砂，将二氧化硅颗粒沉积在所述的石英砂上。优选的，所述的石英砂的厚度为1-2mm；进一步的，所述的沉积板为石英玻璃沉积板或刚玉耐火材料沉积板。
实施例6
本实施例提供了一种沉积底托与移动平台的连接方式。
本实施例中，所述的沉积底托通过连接构件与所述的移动平台连接。移动平台通过连接构件带动沉积基体运动，此处的运动可以是水平方向上的，也可以是垂直方向上的。
实施例7
本实施例提供的沉积炉还包括辅助加热装置。
本实施例提供的辅助加热装置位于所述的沉积底托和沉积板之间。本发明采用辅助加热装置对形成的沉积面进行加热，保证了沉积面各点的温度的均匀性，进一步提高了疏松体的密度的均一性。优选的，所述的辅助加热装置可采用电阻丝加热、高温加热棒或感应加热等加热方式。
实施例8
本实施例提供了一种沉积炉炉腔上排气口的设置方式。
本实施例提供的沉积炉的炉体上设置有一个或多个排气口，所述的排气口用于将沉积过程中形成的废气及时排除，保证炉膛内气流的稳定。优选的，所述的排气口的数量为1-8个，优选的，所述的排气口与所述的沉积基体处于同一水平面，或者，所述的排气口略高于所述的沉积基体的水平面，以进一步减少废气的运动路径，使废气及时排出。
定义所述的第一排气口或第二排气口的水平中线为第一水平线，定义所述的沉积基体的上底面所在的水平线为第二水平线，垂直方向上，所述的第二水平线与所述的第一水平线的距离为0～500mm，进一步优选为0～300mm。
需要说明的是，本发明所述的“第二水平线与所述的第一水平线的距离”并不限定两水平线在垂直方向上哪条在上，哪条在下。
优选的，如图3所示，沉积炉的腔体上设置有第一排气口501和第二排气口502，第一排气口与第二排气口对称的设置在腔体两侧。第一排气口的水平中线为第一水平线511，沉积基体的上底面所在的水平线为第二水平线512。
优选的，如图4所示，沉积炉的腔体上设置有第三排气口503、第四排气口504、第五排气口505和第六排气口506。第三排气口和第四排气口对称的设置在沉积炉的腔体两侧，第五排气口和第六排气口对称的设置在沉积炉的腔体两侧。沉积基体的上底面所在的水平线为第二水平线512，第三排气口的水平中线为第三水平线513，第五排气口的水平中线为第四水平线514，垂直方向上，所述的第二水平线位于所述的第三水平线和第四水平线之间。
实施例9
本实施例提供了一种二氧化硅疏松体的制备方法。
将原料气体通入反应燃烧器的火焰中，生成纳米二氧化硅颗粒，其中，所述的反应燃烧器的数量为多个，且，所述的多个反应燃烧器排列成一个或多个反应燃烧器排；沉积基体旋转，同时，沉积基体在水平方向上作第一运动或反应燃烧器排在水平方向上作第二运动，使生成的二氧化硅颗粒在水平方向上沉积；沉积基体在垂直方向上作第三运动或反应燃烧器排在垂直方向上作第四运动，使生成的二氧化硅颗粒在垂直方向上沉积；重复多次，得到所述的二氧化硅疏松体。
具体的，本实施例提供的二氧化硅疏松体的制备方法包括以下四种：
1)沉积基体只做旋转和缓慢连续下降，反应燃烧器排沿沉积基体的直径方向做水平往复移动；2)沉积基体只做旋转，反应燃烧器排沿沉积基体的直径方向做水平往复移动且同时做缓慢连续上升移动；3)沉积基体同时做旋转、缓慢连续下降和沿沉积基体的直径方向做水平往复移动，而反应燃烧器排不移动；4)沉积基体同时做旋转和沿沉积基体的直径方向做水平往复移动，反应燃烧器排做缓慢连续上升移动。
上述4中具体方案均可以实现相关效果，需要保证的是反应燃烧器出口与沉积基体之间的沉积距离保持恒定，那么随着沉积过程的持续需要使沉积基体或者反应燃烧器做缓慢下降或者上升的移动；反应燃烧器与沉积基体之间在水平方向应进行一定距离的错位移动，可以是反应燃烧器或者沉积基体沿沉积基体的直径方向做水平往复移动。
进一步的，定义水平方向上的第一方向和第二方向，第一方向为第二方向的反方向，所述的第一运动或第二运动为第一方向至第二方向，再从第二方向返回第一方向的多次往返运动，所述的第一方向或第二方向上至少包括第一点和第二点，所述的第一点与第二点之间的距离为10-800mm。
进一步的，定义垂直方向上的第三方向和第四方向，且第三方向垂直向下，第四方向垂直向上，沉积基体沿所述的第三方向作第三运动，运动速度为3-50mm/h；或者，反应燃烧器排沿所述的第四方向作第四运动，运动速度为3-50mm/h。
优选的，所述的沉积基体旋转的速度为15-100转/min。
优选的，所述的原料可以气化后的含硅原料，或者，含硅原料与掺杂原料的混合物。进一步的，含硅原料气体为SiCl4、硅烷、有机硅烷、有机硅氧烷和聚硅氧烷中的至少一种；所述的掺杂原料包括硼B、铝Al、氟F、铁Fe、钛Ti、铈Ce、钙Ca、镁Mg、钠Na、钾K、钡Ba、钇Y、镧La、锆Zr、锗Ge中的至少一种化合物。
实施例10
本实施例提供了一种大尺寸二氧化硅疏松体的制备装置和方法，其中，制备装置如图1所示。
首先将SiCl4原料气化后通入反应燃烧器排1(由10个燃烧器构成)的所有燃烧器的中心下料管，通过质量流量控制器调节每个反应燃烧器的SiCl4蒸气流量为20g/min，并保持每个反应燃烧器中氢气和氧气等燃料的流量分别为100L/min、70L/min进行燃烧器，四氯化硅蒸气在燃烧的氢氧火焰中发生化学反应，形成二氧化硅颗粒；燃烧器出口与沉积板垂直。
在氢氧火焰中形成的二氧化硅颗粒逐步沉积在旋转的沉积板9上，沉积板上面铺撒了约2mm厚的石英砂8，在沉积板9与沉积底托4之间设置了电阻丝10，加热温度为1000℃；沉积板由一维运动平台11带动其往复移动，移动速度为3mm/min，移动距离为50mm；沉积板直径为直径1200mm；在疏松体边缘对称设置了6个烧结燃烧器2对疏松体边缘进行烧结，烧结燃烧器与沉积板的角度为45°，通过烧结燃烧器的烧结提高疏松体的密度；沉积板以10mm/h的速度匀速下降；沉积时间为40小时，制备得到直径为1200mm、厚为400mm的大尺寸二氧化硅疏松体3。经外观检测，二氧化硅疏松体完整、未产生任何开裂或者起皮脱落现象，而且疏松体沉积面平整度较好；经密度测试，疏松体的有效区域(去除边缘由烧结燃烧器烧结过的位置)内密度偏差在0.05％范围以内。
将二氧化硅疏松体在1500℃、真空条件下烧结玻璃化制备得到羟基含量小于1ppm、全光谱透过T190-3300nm≥85％的无水石英玻璃，其性能优于现有工艺技术制备的石英玻璃相关性能。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。
本发明中所述的数值范围包括此范围内所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值组成的范围值。本发明所有实施例中出现的同一指标的不同数值，可以任意组合，组成范围值。
本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种大尺寸二氧化硅疏松体的沉积炉，其特征在于：
所述的沉积炉内设置有至少一个或多个反应燃烧器排、至少一个烧结燃烧器、沉积基体，
其中，每个反应燃烧器排包括至少两个反应燃烧器；
所述的反应燃烧器排为一字型；
所述的烧结燃烧器，用于疏松体边缘的烧结；
所述的沉积炉的腔体上设置有排气口；所述的排气口至少包括第一排气口和第二排气口，所述的第一排气口和第二排气口对称的设置在沉积炉的腔体的两侧；定义所述的第一排气口或第二排气口的水平中线为第一水平线，定义所述的沉积基体的上底面所在的水平线为第二水平线，垂直方向上，所述的第二水平线与所述的第一水平线的距离为0～500mm；
所述反应燃烧器排设置于沉积基体的上方。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸二氧化硅疏松体的沉积炉，其特征在于：
所述的烧结温度为200-1400℃。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸二氧化硅疏松体的沉积炉，其特征在于：
还包括第一运动轨道，用于为所述的反应燃烧器排或沉积基体提供运动路径。
4.根据权利要求1所述的一种大尺寸二氧化硅疏松体的沉积炉，其特征在于：
所述的沉积基体包括沉积底托，沉积底托上部设置有沉积板。
5.根据权利要求4所述的一种大尺寸二氧化硅疏松体的沉积炉，其特征在于：
还包括移动平台，所述的移动平台通过连接构件与所述的沉积底托连接。
6.根据权利要求4所述的一种大尺寸二氧化硅疏松体的沉积炉，其特征在于：
还包括辅助加热装置，所述的辅助加热装置位于所述的沉积底托和沉积板之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810093669.8A CN108483872B (zh) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | 一种大尺寸二氧化硅疏松体的制备装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810093669.8A CN108483872B (zh) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | 一种大尺寸二氧化硅疏松体的制备装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108483872A CN108483872A (zh) | 2018-09-04 |
| CN108483872B true CN108483872B (zh) | 2024-01-19 |
Family
ID=63343925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810093669.8A Active CN108483872B (zh) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | 一种大尺寸二氧化硅疏松体的制备装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108483872B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0412032A (ja) * | 1990-04-26 | 1992-01-16 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | すす状シリカ体の製造方法、その装置及び該シリカ体を用いた合成石英ガラス |
| JP2008137871A (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Covalent Materials Tokuyama Corp | 合成シリカガラス製造装置、合成シリカガラス製造方法 |
| JP2009132549A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Covalent Materials Tokuyama Corp | 合成石英ガラスの製造装置 |
| CN102985378A (zh) * | 2010-07-09 | 2013-03-20 | 贺利氏石英英国有限公司 | 高纯度合成二氧化硅及由其制造的诸如半导体夹具的物品 |
| CN104926088A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-09-23 | 中国建筑材料科学研究总院 | 高均匀合成石英玻璃砣的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1441992A1 (en) * | 2001-09-27 | 2004-08-04 | Corning Incorporated | Improved methods and furnaces for fused silica production |
| US8137469B2 (en) * | 2005-12-14 | 2012-03-20 | Corning Incorporated | Method and apparatus for making fused silica |
-
2018
- 2018-01-30 CN CN201810093669.8A patent/CN108483872B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0412032A (ja) * | 1990-04-26 | 1992-01-16 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | すす状シリカ体の製造方法、その装置及び該シリカ体を用いた合成石英ガラス |
| JP2008137871A (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Covalent Materials Tokuyama Corp | 合成シリカガラス製造装置、合成シリカガラス製造方法 |
| JP2009132549A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Covalent Materials Tokuyama Corp | 合成石英ガラスの製造装置 |
| CN102985378A (zh) * | 2010-07-09 | 2013-03-20 | 贺利氏石英英国有限公司 | 高纯度合成二氧化硅及由其制造的诸如半导体夹具的物品 |
| CN104926088A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-09-23 | 中国建筑材料科学研究总院 | 高均匀合成石英玻璃砣的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108483872A (zh) | 2018-09-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1227171C (zh) | 从合成硅石制取玻璃锭的方法和设备 | |
| CN102557596B (zh) | 一种激光送粉法制备氧化铝基共晶陶瓷的方法 | |
| CN105936584B (zh) | 一种石英玻璃的制备方法 | |
| CN104926088B (zh) | 高均匀合成石英玻璃砣的制备方法 | |
| CN105386037A (zh) | 一种采用选区激光熔化成形技术成形功能梯度零件的方法 | |
| EP2067751A1 (en) | Method and device for manufacturing silica glass | |
| CN106915898B (zh) | 一种大规格二氧化硅疏松体的生产方法 | |
| CN113683291A (zh) | 一种生产大尺寸、高均匀性合成石英玻璃砣的方法 | |
| CN105948468B (zh) | 一种石英玻璃的制备装置 | |
| CN108483872B (zh) | 一种大尺寸二氧化硅疏松体的制备装置 | |
| CN108467186B (zh) | 一种防止大尺寸二氧化硅疏松体开裂的方法 | |
| CN108467184A (zh) | 一种大尺寸高均匀石英玻璃的制备方法和装置 | |
| JP5595607B2 (ja) | 火炎溶融法でアルミナ粉末を焼結してサファイア結晶生産用アルミナブロック材料にする方法 | |
| CN113512717A (zh) | 一种化学气相沉积炉 | |
| CN208182839U (zh) | 一种反应燃烧器组合部件和二氧化硅疏松体的沉积炉 | |
| CN108298798B (zh) | 一种大尺寸的二氧化硅疏松体的制备装置和方法 | |
| CN108467185A (zh) | 一种大尺寸二氧化硅疏松体及其制备方法和装置 | |
| CN207987326U (zh) | 一种二氧化硅疏松体的沉积炉 | |
| CN208182838U (zh) | 一种二氧化硅疏松体的沉积炉 | |
| JP2014177390A (ja) | 多孔質ガラス母材製造用のバーナ | |
| CN208308668U (zh) | 一种石英玻璃沉积炉 | |
| CN104926087B (zh) | 制备合成石英玻璃砣的沉积炉 | |
| CN109437551B (zh) | 一种利用尾料制备高纯石英材料的方法 | |
| CN105502898B (zh) | 熔制石英玻璃的沉积炉 | |
| CN117776505A (zh) | 大尺寸高均匀合成石英玻璃锭沉积炉及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |