CN115557677B - 一种石英管的制造方法及石英管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石英管的制造方法及石英管，步骤包括：利用传动机构使模具旋转，利用离心力保证后续投入并成型的石英砂以及熔制石英管过程中熔融石英和未熔化的石英砂保持在成型所需的位置；向模具内投入石英砂形成管状结构；启动热源，将石英砂熔制；在熔制过程中，利用真空系统选择性的向模具内表面施加真空吸附，通过控制真空系统所实现的实际气压大小，控制由石英砂熔化得到的管状结构中的气泡直径分布和/或密度，制得预先设定的气泡富集结构的石英管，制得的石英管纯度高、电能的热效率高、合格率高、品质优，通过控制真空系统在熔制时主动且高效的抽出石英颗粒之间的气体来实现低气泡的透明石英。
Description
技术领域
本发明涉及一种石英管领域，尤其是一种石英管的制造方法及石英管。
背景技术
石英管由于其具有优秀的力学、热学、光学、化学和电学性能，被广泛应用于工业生产和科学研究中。目前石英管的生产，主要采用以电熔法和气炼法为基础的连熔法。这两种方法分别采用了电阻加热和气体燃烧加热的方式将石英原料熔融到石英熔池当中；利用熔融石英的可塑性，通过塑形器将熔融石英拉制成石英管。这两种方法生产的石英管，由于在拉制过程中，塑形器上的杂质和熔池壁上的杂质以及气体燃烧产生的羟基会转移到石英管中，造成在石英管中金属杂质和羟基含量较高。
气炼法为基础的连熔法生产石英管在未经过脱羟工序前，羟基含量通常为400-600ppm，而脱羟工序虽然可以大幅降低羟基含量，但由于基础羟基含量过高，想要将最终产品的羟基含量降低到40ppm以下是非常困难的，而且脱羟工序会大幅加长工序时间和增加生产成本。同时石英熔池壁以及塑形器与石英直接接触也使石英管在杂质含量上有10%～300%的增幅。较高的羟基和金属杂质含量会影响石英管在高温下的性能，特别是使用时接触高纯材料并且同时又处于高温状态的场合，需要金属杂质和羟基含量都较低的石英管。例如，硅单晶生产过程中的“复投料器”，光伏和电子材料行业生产中的“扩散管”，以及高纯石英砂提纯过程中的“高温氯化管”等。
连熔法通过高温使石英熔化到熔池里面且需要长时间保持这种高温的熔化状态，并将熔融石英通过塑形器缓慢拉出，这个过程中很多电能都以热量的方式散失了，电能的利用率较低，增加了生产成本。由于石英在熔融下通过塑形器拉制成型，拉制过程对石英管壁产生较大作用力，成品石英管径和厚度尺寸波动非常大，必须经过后续的进一步热加工才能满足客户公差尺寸需求，而这个热加工会大幅增加成本。另外，连熔法在将熔融石英拉长的过程中，熔融石英中存在的一些缺陷尤其气泡或者黑点也会从一个点装缺陷被拉长成几何尺寸更大的一条气线或黑线而形成不良品，进而增加了成本，或者即使满足合格标准要求但在产品中也无法完全避免存在这种拉长类型的缺陷，这种缺陷存在于管体表面附近时就容易产生线装破裂，这种破裂也会成为管体在振动中破碎的导因，影响了石英管的品质。
在CN1675134A中，提出了一种在氦气气氛下利用电弧制作石英管的方法及其设备，用氦气将石英砂吹入回旋炉模具内，并在氦气合并少量氧气持续吹入炉内的前提下利用分布在炉子两端的两根电极产生贯穿整个回旋炉的细长的电弧，利用电弧熔化石英砂形成管状熔融石英，然后将吹入的气体替换为氩气，并持续提供电弧高温直到被包裹在熔融石英中的氦气（以气泡的方式或者溶解在石英中的方式包裹在熔融石英中）大部分从熔融石英中扩散出去或者从石英管内表面冒出为止。该方法为了实现透明的石英材料，大量使用了极为昂贵的氦气，并且由于被包裹在熔融石英中的氦气高温下扩散出石英的速度比较缓慢，需要加以持续的电弧，需要电能的持续输入和较长的工序时间，以上两点因素大幅增加了产品成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种石英管的制造方法及石英管。
本发明的技术解决方案是：
一种石英管的制造方法，其步骤是：
S1.利用传动机构使模具旋转，利用离心力保证后续投入并成型的石英砂以及熔制石英管过程中熔融石英和未熔化的石英砂保持在成型所需的位置；
S2.向模具内投入石英砂形成管状结构；
S3.启动热源，将石英砂熔制；
S4.在熔制过程中，利用真空系统选择性的向模具内表面施加真空吸附，通过控制真空系统所实现的实际气压大小，控制由石英砂熔化得到的管状结构中的气泡直径分布和/或密度，制得预先设定的气泡富集结构的石英管。
进一步，通过控制真空系统对应石英管体不同区域石英砂熔融时的实际气压大小，来控制该区域的气泡直径分布和/或密度，从而实现不同区域具有不同气泡富集结构。在石英管熔制过程中，石英砂从管状体内表面开始沿着径向向深层逐渐熔化，在熔化不同深度石英层的过程中，调整整根管压力P的值，就可以制造出径向上透明层或半透明或气泡富集层多层交替的状态石英管，在使用中，该种石英管可以通过调整不同层的透射率以及不同层的厚度和层的数量，来调整整个厚度上的总透射率和辐射吸收能力；
进一步，通过夹持机构控制热源沿管状结构做轴向和/或径向移动，将石英砂熔融成预先设定结构的石英管；所述轴向移动是利用热源的高温区域对所述管状结构在轴向上不同区域做高温加热，所述径向移动是使热源做靠近或者远离管状结构内壁的移动。在石英管熔制过程中，控制热源的高温区域在管状体轴向方向上的长度小于管状体的长度，则可以通过改变熔化不同轴向区域石英砂时相对应的压力P值来形成在轴向方向上透明或半透明或气泡富集的多段交替状态的石英管，该种石英管使用中具有分段不同的透射率，可以满足石英管内物体分区域分段烘烤的需求；综合上述轴向移动和不同区域真空的两种方法，可以制造出在不同径向方向上的层和不同轴向方向上的段分布着透明、半透明、不透明结构的石英管。
在刚启动热源的阶段，管状石英砂结构的内表面还未开始熔化，这时就需要热源与管状结构石英砂内表面距离尽量远，否则高温热对流结合真空带来的气流会对石英砂表面产生振动而使表面走形。当石英砂内表面熔化形成一层熔融态的石英薄膜时，需要热源距离石英砂表面更近，热源高温区域更直接更近的作用于相对应位置的石英砂，这可以使轴向区域的加热范围更为精准，便于工艺控制，同时这也提高了石英砂接收热量的效率。
进一步，所述热源利用电阻通电产生热量或利用电极形成等离子体电弧产生热量。
进一步，当石英砂为单一材料时采取单次投料形成所需的石英砂层；当石英砂为多种不同种类时采取多次投料形成所需的石英砂层，所述不同种类石英砂为不同粒度分布或者不同石英纯度的石英砂；所述多次投料包括轴向投料、径向投料和轴向径向混合投料；所述轴向投料是指不同种类的石英砂沿着模具轴向分布多次投料形成管状；所述径向投料是指不同种类的石英砂沿着模具径向分布多次投料形成管状；所述轴向径向混合投料是指管状结构的部分区域由不同种类的石英砂沿着模具轴向分布投料形成，同时其它部分区域由不同种类的石英砂沿着模具径向分布投料形成。不同纯度的石英砂可以满足客户对于石英管不同轴向区域或者石英管壁不同层的不同纯度的需求；不同粒度分布的石英砂可以满足客户对于石英管不同轴向区域或者石英管壁不同层的气泡大小的需求，石英砂颗粒度大则石英砂颗粒之间的间隙大进而熔化后石英壁内部的微气泡尺度大，石英砂颗粒度小则石英砂颗粒之间的间隙小进而熔化后石英壁内部的微气泡尺度小。
进一步，施加真空时靠近模具内表面的压力P在10~1000mbar的数值范围内，在该数值范围内平均选取3~10个值，以平均选取的压力值熔制石英管，检测石英管内气泡的直径分布和密度；根据压力值与气泡直径分布和/或密度的关系，以线性内插的方法，分别得到真空值与气泡直径分布和/或密度的曲线关系，从而利用真空控制气泡的直径分布和/或密度。
进一步，热源移动的极限位置是热源的前端移动至管状结构的端口时，并且在轴向方向上继续向外移动一定距离，该距离小于等于管状结构内径×1。
一种石英管，包括石英管体，其特征是：石英管本体内具有不同的区域，所述区域不同是指石英的纯度和气泡富集结构两种特征中至少一种特征不同，所述气泡富集结构不同是指气泡直径分布和/或密度不同。一根管在不同区域具有不同纯度可以满足客户在使用中对于石英管不同区域有不同纯度的需求；一根管在不同区域具有不同气泡富集结构可以满足客户在使用中对于石英管不同区域有不同热辐射透射率和辐射吸收能力的需求；
进一步，所述石英管本体内不同的区域是沿石英管本体轴向或径向或轴径两个方向分布。
本发明在高温下石英管的内表面不与任何材料直接接触，也不会像气体燃烧那样产生的羟基，所以利用本发明方法所制作的石英管产品具有高纯度的优势，其羟基含量通常为25-28ppm左右，除非特殊要求，否则无需像连熔法一样必须附加脱羟工序。同时由高温直接作用于已经在模具中的石英砂，热量直接被利用制备石英管，而不像连熔法那样热量用于维持石英熔池中石英的高温状态，没有过多的热量损失，大大提升了电能的热效率，节省了电能。该产品可以在熔制工序后，对外壁进行简单的低成本机械加工无需二次热加工就可以满足客户公差尺寸需求，连熔法制作产品必须要做二次热加工，这个工序通常用氢氧焰，成本很高。同时，但本发明所阐述的方法不存在类似连熔法的石英材料被拉长而产生的狭长缺陷（如气线、黑线等）问题，因此综合产品合格率也要高于连熔法，并且连熔法石英管即使合格的产品也无法避免产品中或多或少存在这种拉长类型的缺陷，这种缺陷存在于管体表面附近时就容易产生线装破裂，这种破裂也会成为管体在振动中破碎的导因，因此本发明中的产品在这个品质点上也优于连熔法产品。综合以上，在相同石英砂原料使用的前提下本发明中的产品与连熔法的产品相比具有更高的品质、更高生产效率以及非常显著的成本优势，且可以根据客户需要通过调整模具就可以任意改变产品结构形状。
本发明的方法及其设备，有效的解决了CN1675134A专利的方法在本专利背景技术中提到的用氦气制备不同气泡富集结构石英管的高成本问题，并且提高了生产效率。本发明中的方法，通过控制真空系统在熔制时主动且高效的抽出石英颗粒之间的气体来实现低气泡的透明石英，无需使用高成本的氦气，更无需等待氦气扩散溢出的时间以及相应电弧持续所需要的电能。
附图说明
图1是本发明的设备结构示意图；
图2是实施例1模具内部结构示意图；
图3是实施例1石英管结构示意图；
图4是实施例1电极接触启动电弧示意图；
图5是实施例2石英管结构示意图；
图6是实施例2电极布置示意图。
图7是实施例2播撒石英砂示意图；
图8是实施例2石英砂层刮料示意图；
图9是实施例3石英管结构示意图；
图10是实施例3电阻加热装置结构示意图。
具体实施方式
以下为描述本发明的实施例，但除非所附权利要求另有指明，并不意味着对本发明的限制。
一种石英管的制造方法，其步骤是：
S1.利用传动机构使模具旋转，利用离心力保证后续投入并成型的石英砂以及熔制石英管过程中熔融石英和未熔化的石英砂保持在成型所需的位置；
S2.向模具内投入石英砂形成管状结构；
S3.启动热源，将石英砂熔制；
S4.在熔制过程中，利用真空系统选择性的向模具内表面施加真空吸附，通过控制真空系统所实现的实际气压大小，控制由石英砂熔化得到的管状结构中的气泡直径分布和/或密度，制得预先设定的气泡富集结构的石英管。
进一步，通过控制真空系统对应石英管体不同区域石英砂熔融时的实际气压大小，来控制该区域的气泡直径分布和/或密度，从而实现不同区域具有不同气泡富集结构。在石英管熔制过程中，石英砂从管状体内表面开始沿着径向向深层逐渐熔化，在熔化不同深度石英层的过程中，调整整根管压力P的值，就可以制造出径向上透明层或半透明或气泡富集层多层交替的状态石英管，在使用中，该种石英管可以通过调整不同层的透射率以及不同层的厚度和层的数量，来调整整个厚度上的总透射率和辐射吸收能力；
进一步，通过夹持机构控制热源沿管状结构做轴向和/或径向移动，将石英砂熔融成预先设定结构的石英管；所述轴向移动是利用热源的高温区域对所述管状结构在轴向上不同区域做高温加热，所述径向移动是使热源做靠近或者远离管状结构内壁的移动。在石英管熔制过程中，控制热源的高温区域在管状体轴向方向上的长度小于管状体的长度，则可以通过改变熔化不同轴向区域石英砂时相对应的压力P值来形成在轴向方向上透明或半透明或气泡富集的多段交替状态的石英管，该种石英管使用中具有分段不同的透射率，可以满足石英管内物体分区域分段烘烤的需求；综合上述轴向移动和不同区域真空的两种方法，可以制造出在不同径向方向上的层和不同轴向方向上的段分布着透明、半透明、不透明结构的石英管。
在刚启动热源的阶段，管状石英砂结构的内表面还未开始熔化，这时就需要热源与管状结构石英砂内表面距离尽量远，否则高温热对流结合真空带来的气流会对石英砂表面产生振动而使表面走形。当石英砂内表面熔化形成一层熔融态的石英薄膜时，需要热源距离石英砂表面更近，热源高温区域更直接更近的作用于相对应位置的石英砂，这可以使轴向区域的加热范围更为精准，便于工艺控制，同时这也提高了石英砂接收热量的效率。
进一步，所述热源利用电阻通电产生热量或利用电极形成等离子体电弧产生热量。
进一步，当石英砂为单一材料时采取单次投料形成所需的石英砂层；当石英砂为多种不同种类时采取多次投料形成所需的石英砂层，所述不同种类石英砂为不同粒度分布或者不同石英纯度的石英砂；所述多次投料包括轴向投料、径向投料和轴向径向混合投料；所述轴向投料是指不同种类的石英砂沿着模具轴向分布多次投料形成管状；所述径向投料是指不同种类的石英砂沿着模具径向分布多次投料形成管状；所述轴向径向混合投料是指管状结构的部分区域由不同种类的石英砂沿着模具轴向分布投料形成，同时其它部分区域由不同种类的石英砂沿着模具径向分布投料形成。不同纯度的石英砂可以满足客户对于石英管不同轴向区域或者石英管壁不同层的不同纯度的需求；不同粒度分布的石英砂可以满足客户对于石英管不同轴向区域或者石英管壁不同层的气泡大小的需求，石英砂颗粒度大则石英砂颗粒之间的间隙大进而熔化后石英壁内部的微气泡尺度大，石英砂颗粒度小则石英砂颗粒之间的间隙小进而熔化后石英壁内部的微气泡尺度小。
进一步，施加真空时靠近模具内表面的压力P在10~1000mbar的数值范围内，在该数值范围内平均选取3~10个值，以平均选取的压力值熔制石英管，检测石英管内气泡的直径分布和密度；根据压力值与气泡直径分布和/或密度的关系，以线性内插的方法，分别得到真空值与气泡直径分布和/或密度的曲线关系，从而利用真空控制气泡的直径分布和/或密度。
进一步，热源移动的极限位置是热源的前端移动至管状结构的端口时，并且在轴向方向上继续向外移动一定距离，该距离小于等于管状结构内径×1。
一种石英管，包括石英管体，其特征是：石英管本体内具有不同的区域，所述区域不同是指石英的纯度和气泡富集结构两种特征中至少一种特征不同，所述气泡富集结构不同是指气泡直径分布和/或密度不同。一根管在不同区域具有不同纯度可以满足客户在使用中对于石英管不同区域有不同纯度的需求；一根管在不同区域具有不同气泡富集结构可以满足客户在使用中对于石英管不同区域有不同热辐射透射率和辐射吸收能力的需求；
进一步，所述石英管本体内不同的区域是沿石英管本体轴向或径向或轴径两个方向分布。
实施例1
如图1，石英管熔制设备由外壳a，模具b，传动机构c，电极夹持机构d，真空系统e，供电系统f，和控制系统g组成。外壳a为不锈钢制成，内嵌水路，通循环水以散热。
如图2所示，模具b本实施例为耐高温铸铁制成，模具b上的透气孔2均匀分布，透气孔2内填充多孔石墨透气塞3，模具内径388mm；模具b和外壳a之间设有两端封闭的环形空腔1，模具b外壁与外壳a内壁之间的距离为3mm；真空系统e包括真空管路和真空泵，所述真空管路与所述空腔1连通，进而通过模具b上的透气孔2上的透气塞3连通模具b内腔。
如图3所示，制作直管形石英管：外径385mm，厚度15mm，长度700mm；管壁分为三层，管壁离轴线近的称为内层，管壁离轴线远的为外层，内外层之间的为中间层，内中外三层厚度相同；两种原料，最内层为气泡含量较低的目测透明层、材质为高纯石英，中间层为气泡含量高的目测不透明层、材质为高纯石英，最外层为气泡含量高的目测不透明层、材质为高铝含量石英。电极为两根且在模具两侧各分布一根，电弧在两根电极间产生。
上料时，模具b水平放置，并以190RPM的速度旋转。同时通过控制真空系统e向模具b内表面施加真空，模具b与外壳a之间的空腔内的气压值维持在200mbar。
原料使用高纯石英砂（杂质含量为15ppm）和高铝石英砂（除Al含量之外的杂质含量和为20ppm，Al含量为60ppm）。采用多次投料径向投料，先在模具内表面形成一层11.5mm厚的高铝石英砂层，然后在高铝石英砂层之上，形成一层20mm厚的高纯石英砂层。然后控制系统g使供电系统f给电极供电，两根电极做轴向运动相互靠近并接触启动电弧，然后再迅速拉开电极尖端距离，如图4所示。具体熔制工艺详见表1。
表1
然后将石英管毛坯外壁浮砂做喷砂处理，此时测量外径为385.5±1mm，再经机械加工打磨到385±0.5mm。然后对石英管的两端外径不达标的部分做机械切割处理，每一端的切割长度在70mm左右，然后经过氢氟酸酸洗和高纯水喷淋，即得到成品。
该实例中成品石英管的内层和中间层杂质含量为16ppm，外层除Al含量之外的杂质含量和为22ppm，羟基含量18ppm，内层透明，中间层和外层不透明。
该实例中管体含有较高铝含量的外石英层可以增强石英管的整体高温强度，低杂质含量的透明层提高了内层的使用性能，并且透明层和不透明层两层的可以满足客户对于热辐射和散射的需求。
而传统的连熔法不但无法实现以上实例中的多层石英管，同时在以下方面也存在明显劣势。
以电熔法为基础的连熔法制备相近外径的石英管为例，在原料石英砂杂质含量22ppm的情况下，毛坯的杂质含量就达到了39ppm，羟基含量达到了60ppm。而且外经尺寸波动很大具有±4mm的公差，需要经过热加工整修。在经过氢氧焰高温整形后外经公差降到±0.5mm，但杂质含量增加到42ppm，羟基含量增加到90ppm；再经过脱羟工序，羟基降到30ppm。
对于同样尺寸的气炼法石英管，同样22ppm杂质含量的石英砂，毛坯的杂质含量达到了30ppm，羟基含量高达300ppm。同样外经尺寸波动很大具有±4的公差，需要经过热加工修整，在经过气体燃烧高温整形后，外经公差降到±0.5mm，但杂质含量增加到32ppm，羟基含量增加到370ppm；再经过脱羟工序，羟基降到35ppm。
电弧法熔制的石英管与电熔法和气炼法生产的石英管相比，工序简单，生产效率高，电能利用率高，成本大幅降低，杂质和羟基含量也有明显优势，同时也不具有连熔法石英管特有的由于存在将熔融石英通过塑形器拉长的过程而将点缺陷拉长成几何尺寸更长的线型的大缺陷的问题。
另外，该实例中的多层石英管，利用专利申请CN1675134A中提及的方法同样不能实现。
实施例2
如图5所示，制作多段多层石英管：外径400mm，长度1000mm，厚度80mm；采用两种原料。熔制设备的结构如实施例1所述，模具b的结构与实施例1相同且由耐高温铸铁制成，模具内径418mm；模具b上的透气孔内填充透气石英棉，模具b外壁和外壳a内壁之间距离为5mm。模具b上的透气孔与空腔1连通，空腔通过真空管路连接真空泵。
如图6所示，模具b两端（左端和右端）分别布置三根电极，电弧在左端三根电极尖端形成，同时另外一个电弧在右端三根电极尖端形成，共两个电弧同时熔制。
上料时，模具b水平放置，并以240RPM的速度旋转。同时通过控制真空系统e向模具b内表面施加真空，模具b与外壳a之间的空腔内的气压值维持在180mbar。
原料使用人造高纯石英砂（杂质含量和为9ppm）和天然高纯石英砂（杂质含量和为24ppm），采用多次投料径向投料，先在模具b内表面播撒一层86mm~92mm厚的天然高纯石英砂，参见图7，用石英刮板将该层石英砂刮到89mm厚；然后在天然高纯石英砂层之上，播撒一层77mm~83mm厚的人造高纯石英砂层，用夹持机构把持石英刮板将该层石英砂刮到80mm厚，参见图8。然后启动电弧熔制石英管h，熔制步骤和工艺详见表2-1和表2-2。
表2-1
表2-2
最后，将石英管毛坯外壁经机械加工打磨到所需尺寸，然后经过氢氟酸酸洗和高纯水喷淋，即得到成品。该实例中成品管为多层多段石英管，内层总杂质含量为9.4ppm，外层杂质含量和为26ppm，羟基含量14ppm，管体中间段为全透明，两侧段内层为透明层、外层为不透明。
管体上以天然石英砂制作的外石英层可以确保石英管的整体高温强度并且一部分天然石英的使用可以降低产品成本，由人造石英组成的低杂质含量内层确保在使用中与管体内表接触的高纯器件（如电子级器件）不被污染。同时，在管体中间段的全透明和两侧段的透明以及不透明分层结构，在使用中可以满足在同一个管子里同时实现不同器件有不同加热和辐射的需求。实例2中的产品，在包括连熔法在内的现有其它方法中并无法实现，本发明提供的方法填补了制备多层、多段石英管体的空白。
实施例3
同样利用如图1所示的电弧熔制设备，但把电极以及电极夹持机构替换成电阻加热装置及其夹持机构。石英管熔制设备由外壳a，模具b，传动机构c，电极夹持机构d，真空系统e，供电系统f，和控制系统g组成。外壳a为不锈钢制成，内嵌水路，通循环水以散热。
如图2所示，模具b由石墨制成且为多孔结构，模具内径403mm，径向长1060mm；模具b和外壳a之间设有两端封闭的环形空腔1，模具b外壁与外壳a内壁之间的距离为3mm；模具b上的透气孔2均匀分布，透气孔2内填充多孔石墨透气塞3，真空系统e包括真空管路和真空泵，所述真空管路与所述空腔1连通，进而通过模具b上的透气孔2上的透气塞3连通模具b内腔。
如图9所示，制作多段多层石英管。外径400mm，长度1000mm，厚度12mm，内层人造石英厚度6mm、外层天然石英厚度6mm，石英管轴向等分三段，每一端轴向长度333mm，中间段为透明的，两边的两端为不透明的气泡层，采用两种原料。
如图10所示，利用高纯石墨电阻（石墨棒）加热装置来熔制石英砂（石墨灰分低于15ppm），石墨棒直径80mm，长333mm。
首先，模具b水平放置，并以170RPM的速度旋转。同时通过控制真空系统e向模具b内表面施加真空，模具b与外壳a之间的空腔内的气压值维持在180mbar。
原料使用人造高纯石英砂（杂质含量和为10ppm）和天然高纯石英砂（杂质含量和为27ppm），采用多次投料径向投料。如6所示，先在模具b内表面播撒一层12.5mm~14.5mm厚的天然高纯石英砂，用石英刮板4将该层石英砂刮到13.5mm厚；然后在天然高纯石英砂层之上，播撒一层11mm~13mm厚的人造高纯石英砂层，用夹持装置把持石英刮板将该层石英砂刮到12mm厚。然后启动电阻熔制石英管h，熔制步骤和工艺在表3给出。
表3
最后，将石英管毛坯外壁经机械加工打磨到所需尺寸，然后经过氢氟酸酸洗和高纯水喷淋，即得到成品。该实例中成品管为多层多段石英管，内层总杂质含量为12ppm，外层杂质含量和为28ppm，羟基含量17ppm。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种石英管的制造方法，其特征是：步骤包括：
S1.利用传动机构使模具旋转，利用离心力保证后续投入并成型的石英砂以及熔制石英管过程中熔融石英和未熔化的石英砂保持在成型所需的位置；
S2.向模具内投入石英砂形成管状结构；
S3.启动热源，将石英砂熔制；
S4.在熔制过程中，利用真空系统选择性的向模具内表面施加真空吸附，通过控制真空系统所实现的实际气压大小，控制由石英砂熔化得到的管状结构中的气泡直径分布和/或密度，制得预先设定的气泡富集结构的石英管；
通过控制真空系统对应石英管体不同区域石英砂熔融时的实际气压大小，来控制该区域的气泡直径分布和/或密度，从而实现不同区域具有不同气泡富集结构；
通过夹持机构控制热源沿管状结构做轴向和/或径向移动，将石英砂熔融成预先设定结构的石英管；所述轴向移动是利用热源的高温区域对所述管状结构在轴向上不同区域做高温加热，所述径向移动是使热源做靠近或者远离管状结构内壁的移动。
2.根据权利要求1所述的一种石英管的制造方法，其特征是：所述热源利用电阻通电产生热量或利用电极形成等离子体电弧产生热量。
3.根据权利要求1或2所述的一种石英管的制造方法，其特征是：当石英砂为单一材料时采取单次投料形成所需的石英砂层；当石英砂为多种不同种类时采取多次投料形成所需的石英砂层，不同种类石英砂为不同粒度分布或者不同石英纯度的石英砂；
所述多次投料包括轴向投料、径向投料和轴向径向混合投料；所述轴向投料是指不同种类的石英砂沿着模具轴向分布多次投料形成管状；所述径向投料是指不同种类的石英砂沿着模具径向分布多次投料形成管状；所述轴向径向混合投料是指管状结构的部分区域由不同种类的石英砂沿着模具轴向分布投料形成，同时其它部分区域由不同种类的石英砂沿着模具径向分布投料形成。
4.根据权利要求1所述的一种石英管的制造方法，其特征是：施加真空时靠近模具内表面的压力P在10～1000mbar的数值范围内，在该数值范围内平均选取3～10个值，以平均选取的压力值熔制石英管，检测石英管内气泡的直径分布和密度；根据压力值与气泡直径分布和/或密度的关系，以线性内插的方法，分别得到真空值与气泡直径分布和/或密度的曲线关系，从而利用真空控制气泡的直径分布和/或密度。
5.根据权利要求1所述的一种石英管的制造方法，其特征是：热源移动的极限位置是热源的前端移动至管状结构的端口时，并且在轴向方向上继续向外移动一定距离，该距离小于等于管状结构内径。
6.如权利要求1所述的一种石英管的制造方法使用的石英管，包括石英管体，其特征是：石英管本体内具有不同的区域，所述区域不同是指石英的纯度和气泡富集结构两种特征中至少一种特征不同，所述气泡富集结构不同是指气泡直径分布和/或密度不同。
7.根据权利要求6所述的石英管，其特征是：所述石英管本体内不同的区域是沿石英管本体轴向或径向或轴径两个方向分布。
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