CN110983440A - 液动力旋流冷却感应加热真空炉体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液动力旋流冷却感应加热真空炉体，包括内筒、外筒、位于内筒中的热场、上管帽、下管帽；下管帽中，下腔室的内壁内开设有若干下斜切孔，下斜切孔连通下腔室及夹层空间；下管帽还设有与下腔室连通的进液口；上管帽中，上腔室的内壁内开设有若干上斜切孔，该若干上斜切孔围绕上腔室的内壁设置，上斜切孔连通上腔室及夹层空间；上管帽还设有与上腔室连通的出液口。通过设置下斜切孔将冷却液以螺旋方式注入夹层空间，使冷却液在夹层空间内以螺旋状上升形成旋流，使冷却液能够将内筒的热量进行均匀吸热，通过上斜切孔，使冷却液自夹层空间向上腔室螺旋状的排出方式，进而使得内筒内的热场外表圆周方向温度更为均匀，为晶体生长提供更为优越的环境。
Description
技术领域
本发明属于硅晶体材料生长炉技术领域。
背景技术
感应加热真空炉，一般通过炉外感应线圈对炉内热场进行加热，在高真空、高温环境下实现晶体的生长。其炉内温度一般在2000℃以上，最常采用的是双层管夹层液冷方式，将温度降至常温。由于感应加热的原因，炉筒常采用非金属材料制作，很难在夹层内焊接导流条，液体不能在夹层内均匀吸热，导致热场圆周方向温度均匀性不好，从而影响晶体生长的质量。
发明内容
发明目的：本发明提供一种半导体硅材料耗材生长炉，解决如何提高热场圆周方向温度均匀性的问题。
技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：
一种液动力旋流冷却感应加热真空炉体，包括内筒、围绕内筒同轴设置的外筒、位于内筒中的热场、上管帽、下管帽；内筒及外筒之间形成夹层空间；
下管帽固定在内筒及外筒的下部，下管帽包括圆环形的下腔室，该下腔室的内壁围绕内筒且与内筒同轴设置；下腔室的内壁、内筒底部、外筒底部共同封闭夹层空间的底部，下腔室的内壁内开设有若干下斜切孔，该若干下斜切孔围绕下腔室的内壁设置，下斜切孔连通下腔室及夹层空间；下管帽还设有与下腔室连通的进液口；
上管帽固定在内筒及外筒的上部，上管帽包括圆环形的上腔室，该上腔室的内壁围绕内筒且与内筒同轴设置；上腔室的内壁、内筒顶部、外筒顶部共同封闭夹层空间的底部，上腔室的内壁内开设有若干上斜切孔，该若干上斜切孔围绕上腔室的内壁设置，上斜切孔连通上腔室及夹层空间；上管帽还设有与上腔室连通的出液口。
进一步的，下斜切孔入口和出口之间的延伸方向与下腔室的内壁周向之间的夹角为锐角；上斜切孔入口和出口之间的延伸方向与上腔室的内壁周向之间的夹角为锐角。
进一步的，所述下腔室内设有下隔液板，该下隔液板将下腔室的周向阻断；所述上腔室内设有上隔液板，该上隔液板将上腔室的周向阻断。
进一步的，所述下腔室的内壁顶部抵靠于外筒的底部；且下腔室的内壁内侧向内延伸出下凸环抵靠内筒的外侧，该下凸环作为夹层空间的下封闭部件；所述上腔室的内壁底部抵靠于外筒的顶部；且上腔室的内壁内侧向内延伸出上凸环抵靠内筒的外侧，该上凸环作为夹层空间的上封闭部件。
进一步的，还设有围绕外筒的感应线圈，该感应线圈位于上管帽与下管帽之间。
有益效果：相对于现有技术，本发明技术方案的优点为：
通过设置下斜切孔将冷却液以螺旋方式注入夹层空间，使冷却液在夹层空间内以螺旋状上升形成旋流，使冷却液能够将内筒的热量进行均匀吸热，进而使得内筒内的热场外表圆周方向温度更为均匀，为晶体生长提供更为优越的环境。通过上斜切孔，使冷却液自夹层空间向上腔室螺旋状的排出方式，同样对内筒的顶部形成均匀的吸热以进一步使得内筒内的热场外表圆周方向温度更为均匀。
附图说明
图1是本发明中液动力旋流冷却感应加热真空炉体的内部结构示意图。
图2是图1中A-A方向剖视图，展示了上管帽的横剖面。
图3是图1中B-B方向剖视图，展示了下管帽的横剖面。
具体实施方式
请结合图1至图3所示，本实施例公开一种液动力旋流冷却感应加热真空炉体。该真空炉体包括内筒1、围绕内筒1同轴设置的外筒2、位于内筒1中的热场10、上管帽3、下管帽6、围绕外筒1的感应线圈7。内筒1及外筒2之间形成夹层空间8，该夹层空间8作为冷却液自下而上流通的空间以带走内筒1吸收的热量。感应线圈7位于上管帽3与下管帽6之间。
如图3所示，下管帽6固定在内筒1及外筒2的下部，作为内筒1、外筒2下部的封严部件。下管帽6包括圆环形的下腔室61，该下腔室的内壁62围绕内筒1且与内筒1同轴设置。下腔室的内壁62、内筒1底部、外筒2底部共同封闭夹层空间8的底部。结合图2的剖视图，下腔室61的内壁内开设有若干下斜切孔63，该若干下斜切孔63围绕下腔室的内壁62设置。下斜切孔63连通下腔室61及夹层空间8。下管帽6还设有与下腔室61连通的进液口64。下腔室61内设有下隔液板65，该下隔液板65将下腔室61的周向阻断，以利于冷却液尽快进入下斜切孔63。该下斜切孔63的具体设置为，下斜切孔入口和出口之间的延伸方向与下腔室的内壁62周向之间的夹角为锐角，且每个下斜切孔63的的形状及延伸角度均相同，以能够当下腔室61不断自进液口64进入冷却液时，使下腔室61内的冷却液在压力下通过下斜切孔63以螺旋的进入方向进入夹层空间8内，并在进液口64源源不断以大压力进液的情况下使冷却液在夹层空间8内以螺旋状上升形成旋流，使冷却液能够将内筒1的热量进行均匀吸热，进而使得内筒1内的热场10外表圆周方向温度更为均匀，为晶体生长提供更为优越的环境。
如图2所示，上管帽3固定在内筒1及外筒2的上部，作为内筒1、外筒2上部的封严部件。上管帽3包括圆环的上腔室31，该上腔室的内壁32围绕内筒1且与内筒1同轴设置；所述上腔室31内设有上隔液板35，该上隔液板将上腔室的周向阻断。上腔室的内壁32、内筒1底部、外筒2底部共同封闭夹层空间8的底部，上腔室的内壁32内开设有若干上斜切孔33，该若干上斜切孔33围绕上腔室的内壁32设置，上斜切孔入口和出口之间的延伸方向与上腔室31的内壁周向之间的夹角为锐角。上斜切孔33连通上腔室31及夹层空间8。上管帽3还设有与上腔室31连通的出液口34。自夹层空间8上升的冷却液通过上斜切孔33以螺旋状进入上腔室31内并自出液口34排出。冷却液自夹层空间8向上腔室31螺旋状的排出方式同样对内筒1的顶部形成均匀的吸热以进一步使得内筒1内的热场10外表圆周方向温度更为均匀。
并由于下管帽6作为内筒1、外筒2下部的封严部件，而上管帽3作为内筒1、外筒2上部的封严部件，故需要对封严部分的密封性进行设计。所述下腔室的内壁62顶部抵靠于外筒2的底部。且下腔室的内壁62内侧向内延伸出下凸环66抵靠内筒1的外侧。该下凸环66作为夹层空间8的下封闭部件。所述上腔室的内壁32底部抵靠于外筒2的顶部；且上腔室的内壁32内侧向内延伸出上凸环36抵靠内筒1的外侧，该上凸环36作为夹层空间8的上封闭部件。在上管帽3与内筒1、外筒2的需要密封的位置，以及下管帽6与内筒1、外筒2的需要密封的位置，通过密封圈4、5辅助密封。
本发明具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种液动力旋流冷却感应加热真空炉体，其特征在于，包括内筒、围绕内筒同轴设置的外筒、位于内筒中的热场、上管帽、下管帽；内筒及外筒之间形成夹层空间；
下管帽固定在内筒及外筒的下部，下管帽包括圆环形的下腔室，该下腔室的内壁围绕内筒且与内筒同轴设置；下腔室的内壁、内筒底部、外筒底部共同封闭夹层空间的底部，下腔室的内壁内开设有若干下斜切孔，该若干下斜切孔围绕下腔室的内壁设置，下斜切孔连通下腔室及夹层空间；下管帽还设有与下腔室连通的进液口；
上管帽固定在内筒及外筒的上部，上管帽包括圆环形的上腔室，该上腔室的内壁围绕内筒且与内筒同轴设置；上腔室的内壁、内筒顶部、外筒顶部共同封闭夹层空间的底部，上腔室的内壁内开设有若干上斜切孔，该若干上斜切孔围绕上腔室的内壁设置，上斜切孔连通上腔室及夹层空间；上管帽还设有与上腔室连通的出液口。
2.根据权利要求1所述的真空炉体，其特征在于：下斜切孔入口和出口之间的延伸方向与下腔室的内壁周向之间的夹角为锐角；上斜切孔入口和出口之间的延伸方向与上腔室的内壁周向之间的夹角为锐角。
3.根据权利要求1或2所述的真空炉体，其特征在于：所述下腔室内设有下隔液板，该下隔液板将下腔室的周向阻断；所述上腔室内设有上隔液板，该上隔液板将上腔室的周向阻断。
4.根据权利要求1或2所述的真空炉体，其特征在于：所述下腔室的内壁顶部抵靠于外筒的底部；且下腔室的内壁内侧向内延伸出下凸环抵靠内筒的外侧，该下凸环作为夹层空间的下封闭部件；所述上腔室的内壁底部抵靠于外筒的顶部；且上腔室的内壁内侧向内延伸出上凸环抵靠内筒的外侧，该上凸环作为夹层空间的上封闭部件。
5.根据权利要求4所述的真空炉体，其特征在于：还设有围绕外筒的感应线圈，该感应线圈位于上管帽与下管帽之间。
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