CN203349936U - 应用于mocvd反应室的双波长径向移动比色测温仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于MOCVD反应室的双波长径向移动比色测温仪，包括红外辐射探头盒体，特征是：在红外辐射探头盒体内的中央设有分光片腔，在分光片腔中斜向放置有45度分光片，在红外辐射探头盒体内的上端设有上滤光片和上光感探测器，在红外辐射探头盒体内的右端设有右滤光片和右光感探测器；在微型精密电控平移台上设有步进电机和丝杆，红外辐射探头盒体固定在丝杆的滑块上，丝杆径向安装在MOCVD反应室的石英光学视窗的正上方，使得测温探头的进光孔的下端对准MOCVD反应室的顶板上的石英光学视窗下方的喷头喷孔。在步进电机的驱动下，测温探头可以沿径向探测所有喷孔对应的温度。本实用新型具有采用双波长比色测温法、能精确、细致地测量MOCVD反应室绝对温度分布、不需要对喷孔大小进行校准、操作方便实用的优点。

Description

应用于MOCVD反应室的双波长径向移动比色测温仪

技术领域

本实用新型涉及MOCVD（金属有机化合物化学气相沉积）在线红外监测设备，尤其涉及一种应用于MOCVD反应室、使用双波长比色法在线测量反应室内的温度分布的双波长径向移动比色测温仪。

背景技术：

随着低碳、节能理念的深入人心，以及国家对半导体照明的大力支持，LED产业迅速壮大。作为LED外延片生产的核心设备MOCVD，在装机量上也快速攀升。为了进一步降低成本，61片机甚至更大反应室的MOCVD相继出现。LED外延片的生长温度，一直是优质外延片生长的关键参数之一。欲生产长出更高良率与均匀性的外延片，大型MOCVD反应室内温度分布的精准测量尤显重要。

虽然市场已有类似功能的仪器(如德国AIXTRON公司的ARGUS)，但都采用多个探测器并排固定放置的设计方式。这种设计由于受探测器大小的影响，摆放个数有限，探测孔间距较大，且不能移动，因此，无法测量两探测器之间区域温度，故不能得到精确的温度分布。由于使用了多个传感器,造价高,且校正设备及校正过程非常麻烦。虽红外辐射测温在理论上是科学的，但目前还没有更好的替代品。因而，现有测温仪在测量MOCVD反应室温度分布时存在较为粗糙和需要繁琐的校准修正的不足。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种能准确测量MOCVD反应室绝对温度分布、方便实用的双波长径向移动比色测温仪。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种应用于MOCVD反应室的双波长径向移动比色测温仪，包括“T”形的红外辐射探头盒体，特征是：在红外辐射探头盒体内的中央设有圆柱状的分光片腔，在分光片腔中斜向放置有45度分光片，在红外辐射探头盒体内的上面、下面和右面分别设有与分光片腔相通的上出光孔、进光孔和右出光孔，上出光孔和进光孔在同一直线上，右出光孔与上出光孔、进光孔垂直，在红外辐射探头盒体内的上端、上出光孔的上方设有上滤光片和上光感探测器，在红外辐射探头盒体内的右端、右出光孔的右边设有右滤光片和右光感探测器；在MOCVD反应室喷头上方安装有微型精密电控平移台，在微型精密电控平移台上配有步进电机和丝杆，在受步进电机驱动的丝杆上安装有滑块，红外辐射探头盒体固定在滑块上，红外辐射探头盒体内的探测940nm红外信号的上光感探测器和探测1550nm红外信号的右光感探测器分别通过导线与测温探头电路盒的输入端连接，测温探头电路盒的输出端及步进电机的控制端与上位机的输入端连接，步进电机的丝杆径向安装在MOCVD反应室的石英光学视窗的正上方，使得测温探头电路盒的进光孔的下端对准MOCVD反应室的顶板上的石英光学视窗下发的喷孔。

安装有红外辐射探头盒体和滑块的丝杆沿反应室径向固定在石英光学视窗的正上方，从而保证红外辐射探头盒体在沿径向从石英光学视窗的一端移动至另一端时，红外辐射探头盒体的进光孔能够依次对准石英光学视窗下方的一排喷头喷孔，从而可以测量MOCVD反应室的石墨盘与外延片的温度分布。

工作原理：当MOCVD加热反应室时，石墨盘和外延片的热辐射穿过喷头喷孔，透过石英光学视窗，通过进光孔照射到红外辐射探头盒体内的45度分光片上，通过45度分光片后分成两束，即分别折射和反射到上滤光片和右滤光片上，经过上滤光片和右滤光片的过滤分别滤出940nm、1550nm的红外辐射信号，再分别进入对应的上光感探测器和右光感探测器。上光感探测器和右光感探测器探测到的红外信号进过信号放大电路的处理传至上位机，上位机同时接收和处理石墨盘的旋转的同步信号，进而控制步进电机，使丝杆旋转带动红外辐射滑块和探头盒体移动，让红外辐射探头盒体从石英光学视窗最右端的喷孔上方开始，在石墨盘的一个旋转周期内沿径向运动至邻近喷孔的正上方，使红外辐射探头盒体的进光孔和喷孔正对。在石墨盘的下一个旋转周期内，红外辐射探头盒体静止在喷孔正上方进行探测。如此反复，直至红外辐射探头盒体到达石英光学视窗最左端喷孔，再反向重复；此时，所有喷孔均被两个波长（940nm、1550nm）的上光感探测器和右光感探测器探测，利用双波长比色测温法，即可算得孔对应圆周上的平均比色温度，将所有喷孔的温度值按顺序依次排列就得到MOCVD反应室内的温度分布。上位机根据预先编好的程序将处理后算出的温度值予以显示。

以Thomas Swan CCS的MOCVD喷头为例，本实用新型可以沿径向每间隔3.5mm取一测量点，且可以对MOCVD反应室内沿径向以3.5mm为最小分辨率的任意区域比色温度进行长时间监测。由于本实用新型对探测孔大小变化的不敏感，因此不需要经常校准探测孔的变化，只要加上黑体炉的修正就可测得绝对温度。

因此，本实用新型具有采用双波长比色测温法、移动性好、探测点多、能精确、细致地测量MOCVD反应室绝对温度分布、不需要对喷孔大小进行校准、操作方便实用的优点。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

 图2为本实用新型的红外辐射探头盒的剖面图；

 图3为本实用新型的光路图；

 图4为MOCVD反应室的红外测温原理示意图；

图5为MOCVD喷头石英光学探测窗俯视图。

具体实施方式：

下面结合实施例并对照附图对本实用新型的方法进行进一步的说明。

一种应用于MOCVD反应室的双波长径向移动比色测温仪，包括“T”形的红外辐射探头盒体1，在红外辐射探头盒体1内的中央设有圆柱状的分光片腔9，在分光片腔9中斜向放置有45度分光片10，在红外辐射探头盒体1内的上面、下面和右面分别设有与分光片腔9相通的上出光孔15、进光孔11和右出光孔12，上出光孔15和进光孔11在同一直线上，右出光孔12与上出光孔15、进光孔11垂直，在红外辐射探头盒体1内的上端、上出光孔15的上方设有上滤光片8和上光感探测器16，在红外辐射探头盒体1内的右端、右出光孔12的右边设有右滤光片14和右光感探测器13；在MOCVD反应室喷头顶板石英光学视窗正上方安装有微型精密电控平移台6，在微型精密电控平移台6上设有步进电机4和丝杆3，在受步进电机4驱动的丝杆3上安装有滑块2，红外辐射探头盒体1固定在滑块2上，步进电机4的控制端与上位机5的输出端连接。红外辐射探头盒体1内的探测940nm红外信号的上光感探测器16和探测1550nm红外信号的右光感探测器13分别通过导线与测温探头电路盒7的输入端连接，测温探头电路盒7的输出端与上位机5的输入端连接，步进电机4的丝杆3径向安装在MOCVD反应室19的石英光学视窗2的正上方，使得红外辐射探头盒体1的进光孔11透过MOCVD反应室19顶板上的石英光学视窗20与喷头喷孔21对准。 

当MOCVD加热反应室19时，石墨盘17和外延片18的热辐射穿过喷头喷孔21，透过石英光学视窗20，通过进光孔11照射到红外辐射探头盒体1内的45度分光片10上，通过45度分光片10后分成两束，即分别折射和反射到上滤光片8和右滤光片14上，经过上滤光片8和右滤光片14的过滤分别滤出940nm、1550nm的红外辐射信号，再分别进入对应的上光感探测器16和右光感探测器13。

Claims (2)

1.一种应用于MOCVD反应室的双波长径向移动比色测温仪，包括“T”形的红外辐射探头盒体，特征是：在红外辐射探头盒体内的中央设有圆柱状的分光片腔，在分光片腔中斜向放置有与水平呈45度分光片，在红外辐射探头盒体内的上面、下面和右面分别设有与分光片腔相通的上出光孔、进光孔和右出光孔，上出光孔和进光孔在同一直线上，右出光孔与上出光孔、进光孔垂直，在红外辐射探头盒体内的上端、上出光孔的上方设有上滤光片和上光感探测器，在红外辐射探头盒体内的右端、右出光孔的右边设有右滤光片和右光感探测器；在MOCVD反应室上安装有微型精密电控平移台，在微型精密电控平移台上设有步进电机和丝杆，在步进电机驱动的丝杆上安装有滑块，红外辐射探头盒体固定在滑块上，红外辐射探头盒体内的探测940nm红外信号的上光感探测器和探测1550nm红外信号的右光感探测器分别通过导线与测温探头电路盒的输入端连接，测温探头电路盒的输出端与上位机的输入端连接，步进电机的丝杆安装在MOCVD反应室的石英光学视窗的正上方，使得红外辐射探头的进光孔的下端对准MOCVD反应室的顶板上石英光学视窗下方的喷孔。

2.根据权利要求1所述的双波长径向移动比色测温仪，其特征在于：步进电机的丝杆径向安装在MOCVD反应室的石英光学视窗的正上方。

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