CN202214441U - 一种用于区域熔炼提纯装置和用于该装置的提纯石英管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于区域熔炼提纯装置和用于该装置的提纯石英管，包括由多个弧形石英管构成的提纯石英管，沿提纯石英管布置的用于形成熔区的加热装置，还包括用于驱动提纯石英管围绕圆心转动的驱动装置。由于采用了由多个弧形石英管构成的提纯石英管，成圆环状，节省了空间；同时，加热装置在驱动装置的帮助下，转动圆环形提纯石英管，使得加热装置一直在圆环形石英管内，避免不必要的行程，节省能量，提高工作效率。

Description

一种用于区域熔炼提纯装置和用于该装置的提纯石英管
技术领域
本实用新型涉及一种用于区域熔炼提纯装置，以及运用于该区域熔炼提纯装置的提纯石英管。
背景技术
区熔提纯是1952年蒲凡(W.G.Pfann)提出的一种物理提纯方法。它是利用含杂质的晶态物质熔化后再结晶时，杂质在结晶的固体和未结晶的液体中浓度是不同的这种现象，将物料局部熔化形成狭窄的熔区，并令其沿锭长从一端缓慢地移动到另一端，重复多次使杂质尽量被集中在尾部或头部，进而达到提纯材料的目的，是制备超纯半导体材料、高纯金属的重要方法。
区域熔炼的典型方法是将被提纯的材料制成长度为0.5～3m(或更长些)的细棒，通过高频感应加热，使一小段固体熔融成液态，熔融区液相温度仅比固体材料的熔点高几度，稍加冷却就会析出固相。熔融区沿轴向缓慢移动(每小时几至十几厘米)。杂质的存在一般会降低纯物质的熔点，所以熔融区内含有杂质的部分较难凝固，而纯度较高的部分较易凝固，因而析出固相的纯度高于液相。随着熔融区向前移动，杂质也随着移动，最后富集于棒的一端，予以切除。一次区域熔炼往往不能满足所要求的纯度，通常须经多次重复操作，或在一次操作中沿细棒的长度依次形成几个熔融区。
目前，区熔熔炼提纯设备如图1所示，是利用电机2带动加热线圈3进行缓慢直线运动(1-3mm/hr)，通过加热线圈和提纯材料之间的相对直线运动，来实现狭窄熔区(20mm-50mm)的移动，这种区域熔炼设备所采用的石英管为总长度约为500mm条状圆柱形石英管，当多个熔区(如4个熔区，总宽度300mm)同时进行区熔时，则加热线圈的实际行程为石英管的总长度与多个熔区的总长度，会导致加热线圈会多走一段无效行程，延长了提纯时间。同时，现有设备结构较为复杂且占地面积较大，部分加热线圈热量浪费，而且对于熔区宽度和加热温度的稳定控制难度较大。同时，由于在工作时，是加热装置在移动，这使得连接在加热装置电线、冷却管也需要跟着移动，从而对电线和管道的布线要求较高，系统可靠性偏低。
实用新型内容
本实用新型的第一个目的是为了消除加热装置不必要的行程，节省电能，提高效率而提出的一种用于区域熔炼提纯装置。本实用新型的另一个目的是提出了一种应用区域熔炼提纯装置的提纯石英管。
为了实现本实用新型的第一个目的，本实用新型第一个方案的技术特征如下：
一种用于区域熔炼提纯装置，包括提纯石英管和加热装置，提纯石英管为圆环形，加热装置沿提纯石英管均匀分布设置，还包括用于驱动提纯石英管围绕圆心转动的驱动装置。
为了实现本实用新型的第二个目的，本实用新型的第二个方案技术特征如下：
一种用于区域熔炼提纯装置的提纯石英管，圆环形石英管是由多个弧形石英管真空密封连接而成。
由于采用了由多个弧形石英管构成的提纯石英管，成圆环状，节省了空间；同时，加热装置且在驱动装置的帮助下，转动圆环形提纯石英管，使得加热装置一直在圆环形石英管内，避免了不必要的行程，节省了能量，提高了工作效率。
附图说明
图1背景技术所使用的条形石英管区域熔炼装置示意图；
图2本实用新型所使用的用于区域熔炼提纯装置；
图3本实用新型所使用的提纯石英管；
图4本实用新型所使用的弧形石英管；
图5本实用新型所使用的提纯石英管的横截面。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型公布的用于区域熔炼提纯装置，包括提纯石英管1和加热装置3，所述提纯石英管1为圆环形，所述加热装置3沿所述提纯石英管1均匀分布设置，还包括用于驱动提纯石英管围绕圆心转动的驱动装置2。如图3和图4所示，提纯石英管1由两个或两个以上弧形石英管11真空密封连接而成。如图5所示，提纯石英管1的横截面可以是圆形。
如图2所示，在实际运用中，针对需要多次提纯的情况，可以沿所述提纯石英管1，以一定的角度布置多个加热装置3，每个加热装置3就相当于一次提纯。同时，为了提纯石英管1更加平稳的转动，可以沿提纯石英管1按一定的角度布置的支持装置4。
在使用本实用新型的区域熔炼提纯装置进行区域熔炼提纯，是以以下的步骤实现的：
1、将所要提纯原料装入两个弧形石英管11中，弧形石英管11直径在30-100mm左右，利用真空泵对提纯石英管1进行抽真空，真空度达到1Pa以下，利用氢氧焰将提纯石英管1接口融化和焊接在一起，形成提纯石英管1。
2、将提纯石英管1放置于支撑装置4和驱动装置2之上，保证提纯石英管1可以在支撑装置4上由电机驱动旋转。
3、对于加热装置3，采用电阻丝，感应线圈或其它加热方式通电升温，加热提纯石英管内部1的提纯材料，待温度达到提纯材料熔点以上20～50°时，恒温保持5-10分钟，确保出现20-60mm宽度的熔区，并保持稳定
4、启动驱动装置2，驱动提纯石英管1缓慢旋转，旋转速度约为5-50mm/hr，确保熔区宽度稳定，熔区宽度不随着提纯石英管1的旋转而发生明显变动。
5、根据材料提纯的纯度要求，决定密闭石英管1旋转的周数，一般在1周到20周之间
6、提纯完成后断电，提纯石英管1停止旋转，加热装置3降温，待材料温度降低到室温时取出提纯石英管1，打碎提纯石英管1，取出内部的提纯材料。即为提纯过程结束。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (7)

1.一种用于区域熔炼提纯装置，其特征在于，包括提纯石英管和加热装置，所述提纯石英管为圆环形，所述加热装置沿所述提纯石英管均匀分布设置，还包括用于驱动提纯石英管围绕圆心转动的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于区域熔炼提纯装置，其特征在于，所述提纯石英管由两个或两个以上弧形石英管真空密封连接而成。
3.根据权利要求1所述的一种用于区域熔炼提纯装置，其特征在于，所述提纯石英管的横截面为圆形。
4.根据权利要求1所述的一种用于区域熔炼提纯装置，其特征在于，所述加热装置为多个，并成一定的角度沿所述提纯石英管布置。
5.根据权利要求1所述的一种用于区域熔炼提纯装置，其特征在于，还包括多个按一定角度布置的支撑装置。
6.一种用于权利要求1所述装置的提纯石英管，其特征在于，所述圆环形石英管是由多个弧形石英管真空密封连接而成。
7.根据权利要求6所述的提纯石英管，其特征在于，所述提纯石英管的横截面为圆形或梯形。
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