[发明专利]一种用于石英坩埚氢氧化钡涂层的装置及方法

说明书

 

技术领域

本发明属于石英容器涂层领域，特别涉及一种用于石英坩埚氢氧化钡涂层的装置及方法。

背景技术

石英坩埚本身是非晶质的介态能，在适当的条件下他会发生相变化而形成稳定的白矽石结晶态，随着单晶拉制时间的增加，可能使得白矽石结晶整个剥落。这些剥落的白矽石颗粒，随着流动而飘动在溶液中。大部分的颗粒，在一定时间之后即可完全溶解于溶液内。然而仍有些几率，部分较大的颗粒在未完全溶解之前，即撞倒晶棒的表面，而导致位错的产生。产生位错的机率随着石英坩埚的使用时间及温度增加而增加。

近来研究发现，将石英坩埚壁涂上一层含有结晶水的氢氧化钡（Ba(OH)₂.8H₂O）,这层氢氧化钡会与空气中的二氧化碳反应形成碳酸钡。而当这种石英坩埚在单晶炉上被加热时，碳酸钡会分解形成氧化钡，随着氧化钡与石英坩埚反应形成矽酸钡（BaSiO₃）。由于矽酸钡的存在，使得石英坩埚壁上形成一层致密微小的白矽石结晶。这种微小的白矽石结晶很难被溶液渗入而剥落，即使剥落也很快被溶液溶解掉，因此可以大幅度的改善石英坩埚的使用寿命及长晶良率。另外在石英坩埚内壁表面形成一层白矽石结晶的好处，是它可以增加石英坩埚的强度，减少高温软化现象。

在本发明作出之前，以往石英坩埚氢氧化钡涂层工艺一般采用人工涂层的办法，配制好的氢氧化钡溶液未在氮气的保护下且一般采用的喷涂罐的载气为压缩空气，且人工操作时受个人主观因素的影响，不能实现涂层薄膜的均匀和稳定性。实用新型“石英坩埚涂层机”（专利号 ZL 200920014435.6）介绍了一种用于石英坩埚氢氧化钡涂层的设备，但是该设备中氢氧化钡溶液采用二氧化碳直接驱动喷涂，喷涂工艺较简单，二氧化碳与氢氧化钡储液罐中的溶液容易起反应，影响喷涂效果，且该方法中喷雾方式采用的不是二流体压力雾化系统，不能形成雾化均匀的、雾化颗粒小的雾化效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于石英坩埚氢氧化钡涂层的装置。 

本发明的另一个目的是提供一种用于石英坩埚氢氧化钡涂层的方法。

本发明采用的技术方案是：一种用于石英坩埚氢氧化钡涂层的装置，包括喷雾系统、石英坩埚旋转支撑机构和雾化喷嘴上下往复运行机构；

所述喷雾系统包括药液循环加热机构、氮气保护机构、供液机构和二氧化碳供应机构；

所述循环加热机构包括气动隔膜泵、药液箱、温度传感器和U型加热管，所述气动隔膜泵通过管道分别与药液箱的上、下方连接，药液箱内设有测量药液箱内液体温度的温度传感器和U型加热管；

所述氮气保护机构包括第一进氮气管道、排空气管道、氮气流量调节阀、水箱、药液箱上方手动阀、水箱上方手动阀和排气阀，所述第一进氮气管道分别与水箱和药液箱连接，第一进氮气管道上设有氮气流量调节阀，所述排空气管道分别与水箱和药液箱连接，排空气管道上设有药液箱上方手动阀、水箱上方手动阀和排气阀；

所述供液机构包括第二进氮气管道、氮气压力调节阀、氮气进气电磁阀、喷液电磁阀、喷水电磁阀、带刻度透明药液管、带刻度透明水管、药液箱下方手动阀、水箱下方手动阀和雾化喷嘴，所述药液箱下方手动阀和水箱下方手动阀分别与第二进氮气管道连接，第二进氮气管道上设有氮气压力调节阀和氮气进气电磁阀，所述药液箱下方手动阀通过带刻度透明药液管与喷液电磁阀连接，水箱下方手动阀通过带刻度透明水管与喷水电磁阀连接，喷液电磁阀和喷水电磁阀通过管道与雾化喷嘴连接；

所述二氧化碳供应机构包括进二氧化碳管道、二氧化碳压力调节阀和二氧化碳进气电磁阀，所述进二氧化碳管道与雾化喷嘴连接，进二氧化碳管道上设有二氧化碳压力调节阀和二氧化碳进气电磁阀；

所述石英坩埚旋转支撑机构包括固定夹具、托盘和旋转轴，所述旋转轴上安装有托盘，托盘上设有用于放置石英坩埚的可调式固定夹具；

所述雾化喷嘴上下往复运行机构包括固定安装支架、汽缸、汽缸上限位和汽缸下限位，所述雾化喷嘴安装在固定安装支架上，固定安装支架与汽缸连接，汽缸上设有汽缸上限位和汽缸下限位。

作为优选，所述石英坩埚旋转支撑机构的固定夹具为可调式固定夹具，可以调节可调式固定夹具的位置固定不同尺寸的石英坩埚。

作为优选，所述雾化喷嘴固定安装支架为一个可旋转调节雾化喷嘴角度的L型机构。

一种使用上述装置进行石英坩埚氢氧化钡涂层的方法，工艺步骤如下：

（1）    药液箱、水箱和管道的清洗