CN118150472A - 一种还原炉内沉积状态的监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及还原炉技术领域，尤其涉及一种还原炉内沉积状态的监测装置及方法，装置包括：还原炉，还原炉内部具有监测点；测速机构，监测并获取还原炉内的监测点处颗粒运动速度，并形成监测点参数信息；分析机构，对监测点参数信息进行分析判断，确定还原炉内部当前沉积状态；测速机构包括光源发生器、光路组件和处理组件；光源发生器能够发出激光光线；光路组件用于接收激光光线，并形成第一光路和第二光路，分别获得第一光路和第二光路经过监测点处的多普勒频移；处理组件根据多普勒频移，获得多普勒频差，并依据多普勒频差获得监测点处颗粒运动速度，处理组件将获得的参数信息传输至信息处理机构；实现还原炉内实际工作状态的实时监测。

Description

一种还原炉内沉积状态的监测装置及方法

技术领域

本发明涉及还原炉技术领域，尤其涉及一种还原炉内沉积状态的监测装置及方法。

背景技术

目前高纯多晶硅主要采用改良西门子法进行生产，通过将高纯氢气和含硅组分(通常为SiHCl₃、TSC)按一定摩尔比汽化后，通入多晶硅还原炉内发生化学气相沉积反应生产多晶硅棒。

在还原炉内部多晶硅棒的沉积生长过程中，由于还原炉内部气场和流场分布不均以及发热体的安装等原因，容易发生多晶硅棒倾斜、断裂甚至坍塌的现象，甚至引发连续性的多米诺反应，若倒棒砸靠在还原炉钟罩内壁或底盘上，不仅造成多晶硅棒的污染，且还原炉内壁损坏也会带来严重的经济损失；此外，清理倒棒时为避免额外的污染，需要消耗大量的时间和精力，并在清理后，该批硅棒必须经过额外的清洁步骤或者降低质量等级，因此，采取有效的实时监测手段至关重要。

相关技术中，通常采用加速度传感器或者麦克风对还原炉内部情况进行测量，利用采集到的振动反应器产生的机械运动以及空传声转化为电信号进行信息传递，但在测量时，由于还原炉内部的高温环境限制其使用条件，且只能在发生倒棒时确定还原炉内的情况，无法对还原炉内的流场和气场变化进行监测以及时发出预警。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种还原炉内沉积状态的监测装置及方法，实现还原炉内实际工作状态的实时监测。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种还原炉内沉积状态的监测装置，包括：

还原炉，所述还原炉内设置有发热体、石墨座和电极，所述发热体为U型结构，两端通过所述石墨座连接至所述还原炉底部的所述电极上，所述还原炉内部具有监测点；

测速机构，用于监测并获取所述还原炉内的监测点处颗粒运动速度，并形成监测点参数信息；

分析机构，用于对所述测速机构获得的监测点参数信息进行分析判断，确定所述还原炉内部当前的沉积状态；

其中，所述测速机构包括光源发生器、光路组件和处理组件；

所述光源发生器能够发出激光光线；

所述光路组件用于接收所述光源发生器发出的所述激光光线，并使得所述激光光线形成第一光路和第二光路，所述第一光路和所述第二光路均经过所述监测点，分别获得所述第一光路和所述第二光路经过监测点处的多普勒频移；

所述处理组件根据所述第一光路和所述第二光路经过监测点处的多普勒频移，获得所述第一光路和所述第二光路之间的多普勒频差，并依据所述多普勒频差获得监测点处的颗粒运动速度，所述处理组件将获得的监测点处的各个参数转化为监测点参数信息传输至分析机构。

进一步的，所述光源发生器采用氩离子激光器，波长为或/>

进一步的，所述监测点位置可调节设置，位于所述还原炉内部所述第一视镜和所述第二视镜相连的中间位置处。

进一步的，所述光路组件包括发生部和接收部，

所述发生部位于所述监测点和所述光源发生器之间，包括分束器、反射器、汇聚透镜和第一视镜；所述激光光线经过所述分束器时形成所述第一光路和所述第二光路，所述反射器排列设置有多个，所述第一光路和所述第二光路分别经过所述反射器后处于相互平行状态，所述第一视镜固定于所述还原炉上，所述第一光路和所述第二光路经过所述汇聚透镜和所述第一视镜进入所述还原炉中，并相交于所述还原炉中的监测点处；

所述接收部位于所述还原炉背离所述激光发生器的另一侧，包括第二视镜、接收透镜、挡光器、小孔光阑和光电接收器，所述第二透镜固定于所述还原炉上与所述第一透镜相对设置的一侧，所述第一光路和所述第二光路依次经过所述第二视镜、所述接收透镜、所述挡光器和所述小孔光阑进入所述光电接收器中，所述光电接收器将所述第一光路和所述第二光路的光电信号转换为电信号传递至所述处理组件中。

进一步的，所述处理组件包括频率跟踪器和数据转换器；所述频率跟踪器连接所述光电接收器和所述数据转换器，所述频率跟踪器接收所述光电接收器获得的所述第一光路和所述第二光路经过监测点处的多普勒频移，从而获得所述第一光路和所述第二光路之间的多普勒频差，所述数据转换器依据所述多普勒频差获得监测点处的颗粒运动速度，并将获得的监测点处的各个参数转化为监测点参数信息传输至分析机构。

进一步的，所述第一光路和所述第二光路的入射光线在经过监测点处时在S方向上发生散射，形成所述第一光路和所述第二光路对应的散射光线，所述第一光路和所述第二光路对应的散射光线的多普勒频移Δv₁和Δv₂分别为：

式中，λ表示激光光线的波长，表示S方向上散射光线的单位向量，/>表示第一光路的入射光线的单位向量，/>表示第二光路的入射光线的单位向量，/>表示监测点处颗粒的运动速度向量。

进一步的，所述第一光路和所述第二光路对应的散射光线频混后，通过所述频率跟踪器获得所述第一光路和所述第二光路之间的多普勒频差Δv为：

Δv＝Δv₁-Δv₂

式中，Δv₁和Δv₂分别表示第一光路和第二光路对应的散射光线的多普勒频移。

进一步的，所述第一光路和所述第二光路的入射光线相对于所述监测点对称分布，所述监测点处的颗粒运动速度V为：

式中，λ表示激光光线的波长，θ表示所述第一光路和所述第二光路的入射光线与监测点处颗粒表面法线之间的夹角，Δv表示第一光路和所述第二光路之间的多普勒频差。

进一步的，所述分析机构对所述测速机构获得的监测点参数信息进行分析判断，确定所述还原炉内部当前的沉积状态包括：

设定多个稳定值区间[V_a，V_b]_n，若在设定时间段内所述监测点处的颗粒运动速度V始终处于其中一个稳定值区间中且变化稳定，则所述分析机构判定当前还原炉内处于正常沉积状态；

若在设定时间段内所述监测点处的颗粒运动速度V由其中一个稳定值区间进入另一稳定值区间并在当前稳定值区间中变化稳定，则所述分析机构判定当前还原炉内流场和气场发生变化；

若在设定时间段内所述监测点处的颗粒运动速度V突然加快且变化不稳定，则所述分析机构判定当前还原炉内具有发生倒棒的趋势，及时发出警报信号，并根据变化的剧烈程度给出引入措施建议供操作人员参考。

本发明还提供一种还原炉内沉积状态的监测方法，包括以下步骤：

设置还原炉，并将测速机构与分析机构形成通信连接；

确定还原炉内的监测点所在位置，并根据监测点所在位置，设置测速机构并调整测速机构与还原炉的相对位置，使得测速机构能够监测并获取还原炉内监测点处颗粒运动速度；

通过光源发生器发出激光光线，通过光路组件接收光源发生器发出的激光光线，并使得所述激光光线形成第一光路和第二光路，且使得第一光路和所述第二光路均经过所述监测点，分别获得所述第一光路和所述第二光路经过监测点处的多普勒频移；

通过处理组件根据多普勒频移获得第一光路和第二光路之间的多普勒频差，并依据多普勒频差获得监测点处的颗粒运动速度，处理组件将获得的监测点处的各个参数转化为监测点参数信息传输至分析机构；

通过分析机构对测速机构获得的监测点参数信息进行分析判断，确定还原炉内部当前的沉积状态。

本发明的有益效果为：本发明通过在还原炉内部设置监测点，通过测速机构对还原炉中监测点的颗粒运动速度进行非接触式监测，能够适用于还原炉内小尺寸以及高温的测量环境，测量精度高且灵敏性好，通过分析机构对测速机构获得的监测点参数信息进行分析判断，能够确定还原炉内当前的工作状态，并及时发出信号及采取紧急措施，从而大大减小倒棒对还原炉带来的损失。

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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中还原炉内沉积状态的监测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中还原炉的结构示意图；

图3为本发明实施例中监测点处第一光路和第二光路的位置示意图；

图4为本发明实施例中还原炉内不同沉积状态的示意图；

图5为本发明实施例还原炉内沉积状态的监测装方法的流程示意图。

附图标记：1、还原炉；1a、监测点；2、底盘；3、炉筒；4、发热体；5、电极；6、石墨座；7、进气口；8、排气口；9、视镜；10、进水管；11、出水管；12、夹套导流板；21、光源发生器；22、分束器；23、反射器；24、汇聚透镜；25、第一视镜；26、第二视镜；27、接受透镜；28、挡光器；29、小孔光阑；210、光电接收器；211、频率跟踪器；212、数据转换器。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图4所示的还原炉内沉积状态的监测装置，包括：

还原炉1，还原炉1内设置有发热体4、石墨座6和电极5，发热体4为U型结构，两端通过石墨座6连接至还原炉1底部的电极5上，还原炉1内部具有监测点1a；

测速机构，用于监测并获取还原炉1内的监测点1a处颗粒运动速度，并形成监测点1a参数信息；

分析机构，用于对测速机构获得的监测点1a参数信息进行分析判断，确定还原炉1内部当前的沉积状态；

其中，测速机构包括光源发生器21、光路组件和处理组件；

光源发生器21能够发出激光光线；

光路组件用于接收光源发生器21发出的激光光线，并使得激光光线形成第一光路和第二光路，第一光路和第二光路均经过监测点1a，分别获得第一光路和第二光路经过监测点1a处的多普勒频移；

处理组件根据第一光路和第二光路经过监测点1a处的多普勒频移，获得第一光路和第二光路之间的多普勒频差，并依据多普勒频差获得监测点1a处的颗粒运动速度，处理组件将获得的监测点1a处的各个参数转化为监测点1a参数信息传输至分析机构。

本发明通过在还原炉1内部设置监测点1a，通过测速机构对还原炉1中监测点1a的颗粒运动速度进行非接触式监测，能够适用于还原炉1内小尺寸以及高温的测量环境，测量精度高且灵敏性好，通过分析机构对测速机构获得的监测点1a参数信息进行分析判断，能够确定还原炉1内当前的工作状态，并及时发出信号及采取紧急措施，从而大大减小倒棒对还原炉1带来的损失。

需要说明的是，监测点1a处颗粒运动速度发生剧烈且不规则变化，可能发生的是气场和流场调整、硅棒倾倒、发热体4上硅片剥落、横梁断裂，连续性倾倒等情况，通过对监测点1a处颗粒运动速度进行实时检测，利用测量信号的强度和持续时间，能够排除气场和流场调整的影响，及时识别还原炉1内部是否发生异常情况，并及时采取行动，从而保证产品质量，并减少生产损失。

还原炉1包括底盘2和炉筒3，底盘2和炉筒3封闭形成供硅棒生成的内部环境，发热体4通过石墨座6连接设置于底盘2内侧面的电极5上，以保证化学沉积反应能够正常进行；还原炉1的炉筒3为双层空心结构，在炉筒3的底部设置有进水管10，顶部设置有出水管11，且内部设置有多个夹套导流板12，通过进水管10的位置向炉筒3的空心结构中通入冷却水，并在夹套导流板12的作用下填充满炉筒3内部，冷却水经过循环，从顶部的出水管11中引出，从而形成及时快速的热传递效果，减小温度变化对内部化学沉积反应的影响；还原炉1的底盘2上设置有进气口7和出气口，以便于向还原炉1内部通入反应所需气体以及导出废料气体；炉筒3的一侧设置有视镜9，以便于从视镜9位置观察还原炉1内部的反应情况，对硅棒生成条件及时进行调整。

在上述实施例的基础上，由于多普勒频移相对于光源波动频率来说变化很小，因此必须选用频带窄且能量集中的激光作为光源，同时为便于连续工作，将光源发生器21采用氩离子激光器，波长为或/>其功率较大，信号较强，用的最广，能够提供连续稳定的激光光线。

在上述实施例的基础上，光路组件包括发生部和接收部，

发生部位于监测点1a和光源发生器21之间，包括分束器22、反射器23、汇聚透镜24和第一视镜259；激光光线经过分束器22时形成第一光路和第二光路，反射器23排列设置有多个，第一光路和第二光路分别经过反射器23后处于相互平行状态，第一视镜259固定于还原炉1上，第一光路和第二光路经过汇聚透镜24和第一视镜259进入还原炉1中，并相交于还原炉1中的监测点1a处；通过分束器22将激光光线分成强度相等的第一光路和第二光路，并通过多个排列设置的反射器23，将第一光路和第二光路之间处于平行状态，并通过汇聚透镜24形成汇聚作用，在第一视镜259的引导作用下于还原炉1内部的监测点1a处聚焦。

通过发生部的设置，使得形成的第一光路和第二光路的入射光线能够聚焦，以便在监测点1a处形成更好的相交，提高监测点1a出光束功率密度，减小检测点处测点体积以及提高测点的空间分辨率，从而提高后续监测结果的准确性。

接收部位于还原炉1背离激光发生器的另一侧，包括第二视镜269、接收透镜、挡光器28、小孔光阑29和光电接收器210，第二透镜固定于还原炉1上与第一透镜相对设置的一侧，第一光路和第二光路依次经过第二视镜269、接收透镜、挡光器28和小孔光阑29进入光电接收器210中，光电接收器210将第一光路和第二光路的光电信号转换为电信号传递至处理组件中；通过第二视镜269将第一光路和第二光路的散射光线引出还原炉1外部，并被接收透镜27收集至光电接收器210上，同时为了避免其他入射光以及外接的杂散光也进入光电接收器210中，在接收透镜和光电接收器210之间设置挡光器28和小孔光阑29，以保证仅有第一光路和第二光路对应的散射光线到达光电接收器210上，提高后续检测结果的准确性；光电接收器210能够将接收到的差拍信号转换为同频率的电信号，便于后续对检测结果进行分析，优选的，可使用光电倍增管，在此处不进行具体限定。

在上述实施例的基础上，监测点1a位置可调节设置，位于还原炉1内部第一视镜259和第二视镜269相连的中间位置处，使得形成的第一光路和第二光路能够通过第一视镜259和第二视镜269引入还原炉1内部。

需要说明的是，发热体4由三根硅芯搭接形成，其中一根硅芯两端与另外两根硅芯的端部搭接形成横梁，另外两根硅芯的另一端部分别通过对应的石墨座6与还原炉1底部的电极5搭接，整体形成上翻的U型结构；还原炉1内部进行化学气相沉积反应，形成近似圆柱体的硅棒，为保证沉积的均匀性，生成硅棒的质量和形状近似相同；因此，在一般的化学气相沉积反应过程中，通常选择还原炉1内部的中心位置作为监测点1a，第一视镜259和第二视镜269设置于还原炉1炉筒3同一截面同一直径的两端，以保证检测结果的准确性。

在上述实施例的基础上，处理组件包括频率跟踪器211和数据转换器212；频率跟踪器211连接光电接收器210和数据转换器212，频率跟踪器211接收光电接收器210获得的第一光路和第二光路经过监测点1a处的多普勒频移，从而获得第一光路和第二光路之间的多普勒频差，数据转换器212依据多普勒频差获得监测点1a处的颗粒运动速度，并将获得的监测点1a处的各个参数转化为监测点1a参数信息传输至分析机构。

通过采用频率跟踪器211，能够将采集到的多普勒频移信号转变为电压模拟量，输出与气场和流场瞬时流速成正比的瞬时电压，可以实时地测量气场和流场变化频率较快的瞬时流速；同时设置数据转换器212，将检测过程中获得的各个相关参数进行汇总转化，形成监测点1a参数信息传输至分析机构，供分析机构进行分析判断，以及时作出反应措施。

在上述实施例的基础上，第一光路和第二光路的入射光线在经过监测点1a处时在S方向上发生散射，形成第一光路和第二光路对应的散射光线，第一光路和第二光路对应的散射光线的多普勒频移△v₁和△v₂分别为：

式中，λ表示激光光线的波长，表示S方向上散射光线的单位向量，/>表示第一光路的入射光线的单位向量，/>表示第二光路的入射光线的单位向量，/>表示监测点处颗粒的运动速度向量。

当第一光路和第二光路的入射光线经过还原炉1内部监测点1a处的运动颗粒上时，将会在运动颗粒表面发生漫反射现象，即被测颗粒表面形成一个极小的测量光斑；被测颗粒散射回来的光线相对于入射光线频率将会发生一个偏移量，而这个变化的频率和物体的运动速度成正比关系，从而能够获得第一光路和第二光路对应的散射光线的多普勒频移Δv₁和Δv₂。

在上述实施例的基础上，根据光外差原理，第一光路和第二光路对应的散射光线频混后，通过频率跟踪器获得第一光路和第二光路之间的多普勒频差Δv为：

Δv＝Δv₁-Δv₂

式中，Δv₁和Δv₂分别表示第一光路和第二光路对应的散射光线的多普勒频移。

在上述实施例的基础上，第一光路和第二光路的入射光线相对于监测点1a对称分布，监测点1a处的颗粒运动速度V为：

式中，λ表示激光光线的波长，θ表示第一光路和第二光路的入射光线与监测点1a处颗粒表面法线之间的夹角，Δv表示第一光路和第二光路之间的多普勒频差。

由上述可知，多普勒频差Δv只与第一光路和第二光路入射光的夹角、激光波长和运动物体的速度有关，而与散射光的接收方向S无关，故根据测得的多普勒频差就可以求出被测颗粒表面的运动速度，即获得当前瞬时状态下监测点1a处颗粒运动速度，通过持续不断的光路反馈，从而形成设定时间段中连续的颗粒运动速度V。

在上述实施例的基础上，如图4所示，分析机构对测速机构获得的监测点1a参数信息进行分析判断，确定还原炉内部当前的沉积状态包括：

设定多个稳定值区间[V_a，V_b]_n，若在设定时间段内监测点1a处的颗粒运动速度V_始终处于其中一个稳定值区间中且变化稳定，则分析机构判定当前还原炉1内处于正常沉积状态；

若在设定时间段内监测点1a处的颗粒运动速度V由其中一个稳定值区间进入另一稳定值区间并在当前稳定值区间中变化稳定，则分析机构判定当前还原炉1内流场和气场发生变化；

若在设定时间段内监测点1a处的颗粒运动速度V突然加快且变化不稳定，则分析机构判定当前还原炉1内具有发生倒棒的趋势，及时发出警报信号，并根据变化的剧烈程度给出引入措施建议供操作人员参考。

还原炉1内部可能会存在正常沉积状态、流场气场波动状态、倒棒状态，由于喷嘴压力变化以及多晶硅棒电流电压调整而导致的气场和流场变化，当由正常沉积状态进入气场流场波动状态时，需要进行及时检测和调控，如果变化得不到控制就会导致还原炉1内发生倒棒现象，若发现还原炉1具有从流场气场波动状态进入倒棒状态的趋势，可立即采取措施，沉积过程也可以停止，并且可以立即开始准备移除已经倒下的支撑体或调整DCS气体流量，这不仅缩短了还原炉1的停机时间，而且还能保证产品质量。

如图5所示，本发明还提供一种还原炉1内沉积状态的监测方法，包括以下步骤：

设置还原炉1，并将测速机构与分析机构形成通信连接；

确定还原炉1内的监测点1a所在位置，并根据监测点1a所在位置，设置测速机构并调整测速机构与还原炉1的相对位置，使得测速机构能够监测并获取还原炉1内监测点1a处颗粒运动速度；

通过光源发生器21发出激光光线，通过光路组件接收光源发生器21发出的激光光线，并使得激光光线形成第一光路和第二光路，且使得第一光路和第二光路均经过监测点1a，分别获得第一光路和第二光路经过监测点1a处的多普勒频移；

通过处理组件根据多普勒频移获得第一光路和第二光路之间的多普勒频差，并依据多普勒频差获得监测点1a处的颗粒运动速度，处理组件将获得的监测点1a处的各个参数转化为监测点1a参数信息传输至分析机构；

通过分析机构对测速机构获得的监测点1a参数信息进行分析判断，确定还原炉1内部当前的沉积状态。

以上方法的具体过程已经在上述实施例中具体阐述，此处不再赘述。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种还原炉内沉积状态的监测装置，其特征在于，包括：

还原炉，所述还原炉内设置有发热体、石墨座和电极，所述发热体为U型结构，两端通过所述石墨座连接至所述还原炉底部的所述电极上，所述还原炉内部具有监测点；

测速机构，用于监测并获取所述还原炉内的监测点处颗粒运动速度，并形成监测点参数信息；

分析机构，用于对所述测速机构获得的监测点参数信息进行分析判断，确定所述还原炉内部当前的沉积状态；

其中，所述测速机构包括光源发生器、光路组件和处理组件；

所述光源发生器能够发出激光光线；

所述光路组件用于接收所述光源发生器发出的所述激光光线，并使得所述激光光线形成第一光路和第二光路，所述第一光路和所述第二光路均经过所述监测点，分别获得所述第一光路和所述第二光路经过监测点处的多普勒频移；

所述处理组件根据所述第一光路和所述第二光路经过监测点处的多普勒频移，获得所述第一光路和所述第二光路之间的多普勒频差，并依据所述多普勒频差获得监测点处的颗粒运动速度，所述处理组件将获得的监测点处的各个参数转化为监测点参数信息传输至分析机构。

2.根据权利要求1所述的还原炉内沉积状态的监测装置，其特征在于，所述光源发生器采用氩离子激光器，波长为或/>

3.根据权利要求1所述的还原炉内沉积状态的监测装置，其特征在于，所述光路组件包括发生部和接收部，

所述发生部位于所述监测点和所述光源发生器之间，包括分束器、反射器、汇聚透镜和第一视镜；所述激光光线经过所述分束器时形成所述第一光路和所述第二光路，所述反射器排列设置有多个，所述第一光路和所述第二光路分别经过所述反射器后处于相互平行状态，所述第一视镜固定于所述还原炉上，所述第一光路和所述第二光路经过所述汇聚透镜和所述第一视镜进入所述还原炉中，并相交于所述还原炉中的监测点处；

所述接收部位于所述还原炉背离所述激光发生器的另一侧，包括第二视镜、接收透镜、挡光器、小孔光阑和光电接收器，所述第二透镜固定于所述还原炉上与所述第一透镜相对设置的一侧，所述第一光路和所述第二光路依次经过所述第二视镜、所述接收透镜、所述挡光器和所述小孔光阑进入所述光电接收器中，所述光电接收器将所述第一光路和所述第二光路的光电信号转换为电信号传递至所述处理组件中。

4.根据权利要求3所述的还原炉内沉积状态的监测装置，其特征在于，所述监测点位置可调节设置，位于所述还原炉内部所述第一视镜和所述第二视镜相连的中间位置处。

5.根据权利要求4所述的还原炉内沉积状态的监测装置，其特征在于，所述处理组件包括频率跟踪器和数据转换器；所述频率跟踪器连接所述光电接收器和所述数据转换器，所述频率跟踪器接收所述光电接收器获得的所述第一光路和所述第二光路经过监测点处的多普勒频移，从而获得所述第一光路和所述第二光路之间的多普勒频差，所述数据转换器依据所述多普勒频差获得监测点处的颗粒运动速度，并将获得的监测点处的各个参数转化为监测点参数信息传输至分析机构。

6.根据权利要求5所述的还原炉内沉积状态的监测装置，其特征在于，所述第一光路和所述第二光路的入射光线在经过监测点处时在S方向上发生散射，形成所述第一光路和所述第二光路对应的散射光线，所述第一光路和所述第二光路对应的散射光线的多普勒频移△v₁和△v₂分别为：

式中，λ表示激光光线的波长，表示S方向上散射光线的单位向量，/>表示第一光路的入射光线的单位向量，/>表示第二光路的入射光线的单位向量，/>表示监测点处颗粒的运动速度向量。

7.根据权利要求6所述的还原炉内沉积状态的监测装置，其特征在于，所述第一光路和所述第二光路对应的散射光线频混后，通过所述频率跟踪器获得所述第一光路和所述第二光路之间的多普勒频差Δv为：

Δv＝Δv₁-Δv₂

式中，△v₁和△v₂分别表示第一光路和第二光路对应的散射光线的多普勒频移。

8.根据权利要求7所述的还原炉内沉积状态的监测装置，其特征在于，所述第一光路和所述第二光路的入射光线相对于所述监测点对称分布，所述监测点处的颗粒运动速度V为：

式中，λ表示激光光线的波长，θ表示所述第一光路和所述第二光路的入射光线与监测点处颗粒表面法线之间的夹角，Δv表示第一光路和所述第二光路之间的多普勒频差。

9.根据权利要求8所述的还原炉内沉积状态的监测装置，其特征在于，所述分析机构对所述测速机构获得的监测点参数信息进行分析判断，确定所述还原炉内部当前的沉积状态包括：

设定多个稳定值区间[V_a,V_b]_n，若在设定时间段内所述监测点处的颗粒运动速度V始终处于其中一个稳定值区间中且变化稳定，则所述分析机构判定当前还原炉内处于正常沉积状态；

若在设定时间段内所述监测点处的颗粒运动速度V由其中一个稳定值区间进入另一稳定值区间并在当前稳定值区间中变化稳定，则所述分析机构判定当前还原炉内流场和气场发生变化；

若在设定时间段内所述监测点处的颗粒运动速度V突然加快且变化不稳定，则所述分析机构判定当前还原炉内具有发生倒棒的趋势，及时发出警报信号，并根据变化的剧烈程度给出引入措施建议供操作人员参考。

10.一种还原炉内沉积状态的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置还原炉，并将测速机构与分析机构形成通信连接；

确定还原炉内的监测点所在位置，并根据监测点所在位置，设置测速机构并调整测速机构与还原炉的相对位置，使得测速机构能够监测并获取还原炉内监测点处颗粒运动速度；

通过光源发生器发出激光光线，通过光路组件接收光源发生器发出的激光光线，并使得所述激光光线形成第一光路和第二光路，且使得第一光路和所述第二光路均经过所述监测点，分别获得所述第一光路和所述第二光路经过监测点处的多普勒频移；

通过处理组件根据多普勒频移获得第一光路和第二光路之间的多普勒频差，并依据多普勒频差获得监测点处的颗粒运动速度，处理组件将获得的监测点处的各个参数转化为监测点参数信息传输至分析机构；

通过分析机构对测速机构获得的监测点参数信息进行分析判断，确定还原炉内部当前的沉积状态。