一种双气源晶体生长炉自动化充气系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种双气源晶体生长炉自动化充气系统，包括晶体生长炉（1），它还包括第一气源支路（2）、第二气源支路（3）、电磁换向阀（4）、换气支路（5）以及处理器（9），电磁换向阀（4）和电动截止阀（10）同时动作实现第一气源支路（2）与第一单向气路的通断以及第二气源支路（3）与第二单向气路的通断，电动截止阀（10）为常闭阀。本实用新型专利技术根据晶体生长炉内的气体压力，通过电磁换向阀和电动截止阀同时动作实现第一气源支路与第一单向气路的通断以及第二气源支路与第二单向气路的通断，提高了晶体生长炉充气的自动化程度，实现不同气源之间的自动切换，降低了对不同晶体生长的影响，提高了晶体生长的一致性。

An automatic gas charging system of double gas source crystal growth furnace

【技术实现步骤摘要】
一种双气源晶体生长炉自动化充气系统
本技术涉及晶体生长
，特别是涉及一种双气源晶体生长炉自动化充气系统。
技术介绍
直拉单晶制造法（Czochralski，CZ法）是把原料多硅晶块放入石英坩埚中，在单晶炉中加热融化，再将一根直径只有10mm的棒状晶种（称籽晶）浸入融液中。在合适的温度下，融液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。把晶种微微的旋转向上提升，融液中的硅原子会在前面形成的单晶体上继续结晶，并延续其规则的原子排列结构。若整个结晶环境稳定，就可以周而复始的形成结晶，最后形成一根圆柱形的原子排列整齐的硅单晶晶体，即硅单晶锭。当结晶加快时，晶体直径会变粗，提高升速可以使直径变细，增加温度能抑制结晶速度。反之，若结晶变慢，直径变细，则通过降低拉速和降温去控制。拉晶开始，先引出一定长度，直径为3～5mm的细颈，以消除结晶位错，这个过程叫做引晶。然后放大单晶体直径至工艺要求，进入等径阶段，直至大部分硅融液都结晶成单晶锭，只剩下少量剩料。在晶体生长过程中，不同的晶体的生长需要不同的保护性气体供应。为了得到完整性好的晶体，需要控制扩散速度和加惰性气体保护。因此在CZ法晶体生长过程中需要根据晶体生长炉中的气体成分对惰性气体进行补充和切换，但现有的气体补充操作主要还是依赖人工进行，晶体生长的充气过程是靠人工观察真空压力表来开启和关闭充气阀门，自动化程度较低，充气量和压力都会有较大的偏差，晶体一致性不够好，对晶体生长会有较大的影响，并且人工作业效率低下。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种双气源晶体生长炉自动化充气系统，能够克服现有技术的不足，提高晶体生长炉充气的自动化程度，实现不同惰性气体和第二气体的自动切换，降低对不同晶体生长的影响，提高晶体生长的一致性。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种双气源晶体生长炉自动化充气系统，包括晶体生长炉，它还包括第一气源支路、第二气源支路、电磁换向阀、换气支路以及处理器，其中，第一气源支路的一端和第一气源口连通，第一气源支路的另一端和第一电磁换向阀的第一气控口相连，第二气源支路的一端和第二气源口连通，第二气源支路的另一端和电磁换向阀的第二气控口相连，电磁换向阀的出气口通过换气支路与晶体生长炉连通，换气支路上设置有电动截止阀；作为优选的，所述的惰性气体为氩气，晶体生长氩气流量一般推荐用30slpm，压力>4.5kg/cm2。电动截止阀为常闭阀。所述的晶体生长炉上设置有气体压力传感器，气体压力传感器的信号输出端与处理器实现通讯，处理器的执行信号输出端分别与电磁换向阀以及电动截止阀的继电器电联；电磁换向阀和电动截止阀同时动作实现第一气源支路与第一单向气路的通断以及第二气源支路与第二单向气路的通断，当第一气源支路与第一单向气路为通路状态时，第二气源支路与第二单向气路为断路状态，当第一气源支路与第一单向气路为断路状态时，第二气源支路与第二单向气路为通路。所述的第一气源口为氩气气源口，第二气源口为氮气气源口。所述晶体生长炉的上设置有用于检测惰性气体浓度的第一气体浓度检测仪和用于检测第二气体的第二气体浓度检测仪，第一气体浓度检测仪和第二气体浓度检测仪的信号传输端与处理器通讯，其通讯方式与气体压力传感器通与处理器通讯方式一致。通过第一气体浓度检测仪和第二气体浓度检测仪的辅助显示，可以实时的反应出晶体生长炉内的气体浓度。作为优选的，所述的第一气体浓度检测仪和第二气体浓度检测仪为带液显的检测仪，比如GT200模块化智能型气体报警器，是一种固定式可连续检测作业环境中气体浓度仪器，具有极好的灵敏度和出色的重复性；适宜工厂应用的LED数码显示器实时显示泄漏气体的浓度值，该型号采用标准三线制4-20mA电流信号输出，兼容现有报警控制单元或DCS（分散控制系统），可直接将气体浓度信号传输给处理器。所述的换气支路上设置有单向阀。所述的电磁换向阀为两位三通电磁阀。所述的电动截止阀的两侧还并联连接有手动截止阀。所述的包括晶体生长炉还设置有排气支路，排气支路上设置有排气阀A。所述的第一气源支路和第二气源支路上均依次设置有气体过滤器、流量计、减压阀以及排气阀B，气体过滤器可以有效过滤第一气源口和第二气源口中的气体杂质，有效地提供用于晶体生长的气体纯度，当第一气源支路和第二气源支路中气体压力过大时可以进行减压和排气的操作，进一步提供整个充气系统的安全性能。所述的排气阀B上设置有消音器，在气源支路上的气体流量过大需要排气时进行消音处理，避免因排气带来工作环境的噪声污染。所述的气体压力传感器的信号输出端通过无线/有线的方式与处理器实现通讯，根据现场的实际情况，操作者可以通过有线信号传输和无线信号传送的方式进行。所述的气体压力传感器通过ZigBee、Wi-Fi或Bluetooth的无线通讯方式与处理器通讯。本技术的有益效果是：根据晶体生长炉内的气体压力，通过电磁换向阀和电动截止阀同时动作实现第一气源支路与第一单向气路的通断以及第二气源支路与第二单向气路的通断，提高了晶体生长炉充气的自动化程度，实现不同气源之间的自动切换，降低了对不同晶体生长的影响，提高了晶体生长的一致性。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术处理器的通讯连接示意图；图3为本技术气源切换时的结构示意图；图中，1-晶体生长炉，2-第一气源支路，3-第二气源支路，4-电磁换向阀，5-换气支路，6-第二气体浓度检测仪，7-第一气源口，8-第二气源口，9-处理器，10-电动截止阀，11-手动截止阀，12-排气阀A，13-气体压力传感器，14-气体过滤器，15-流量计，16-减压阀，17-排气阀B，18-消音器，19-第一气体浓度检测仪。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本技术的技术方案，但本技术的保护范围不局限于以下所述。如图1、图2所示，一种双气源晶体生长炉自动化充气系统，包括晶体生长炉1，它还包括第一气源支路2、第二气源支路3、电磁换向阀4、换气支路5以及处理器9，其中，第一气源支路2的一端和第一气源口7连通，第一气源支路2的另一端和第一电磁换向阀4的第一气控口相连，第二气源支路3的一端和第二气源口8连通，第二气源支路3的另一端和电磁换向阀4的第二气控口相连，电磁换向阀4的出气口通过换气支路5与晶体生长炉1连通，换气支路5上设置有电动截止阀10；电动截止阀10为常闭阀。所述的晶体生长炉1上设置有气体压力传感器13，气体压力传感器13的信号输出端与处理器9实现通讯，处理器9的执行信号输出端分别与电磁换向阀4以及电动截止阀10的继电器电联；电磁换向阀4和电动截止阀10同时动作实现第一气源支路2与第一单向气路的通断以及第二气源支路3与第二单向气路的通断，当第一气源支路2与第一单向气路为通路状态时，第二气源支路3与第二单向气路为断路状态，当第一气源支路2与第一单向气路为断路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双气源晶体生长炉自动化充气系统，包括晶体生长炉（1），其特征在于，它还包括第一气源支路（2）、第二气源支路（3）、电磁换向阀（4）、换气支路（5）以及处理器（9），其中，第一气源支路（2）的一端和第一气源口（7）连通，第一气源支路（2）的另一端和第一电磁换向阀（4）的第一气控口相连，第二气源支路（3）的一端和第二气源口（8）连通，第二气源支路（3）的另一端和电磁换向阀（4）的第二气控口相连，电磁换向阀（4）的出气口通过换气支路（5）与晶体生长炉（1）连通，换气支路（5）上设置有电动截止阀（10）；/n所述的晶体生长炉（1）上设置有气体压力传感器（13），气体压力传感器（13）的信号输出端与处理器（9）实现通讯，处理器（9）的执行信号输出端分别与电磁换向阀（4）以及电动截止阀（10）的继电器电联；/n电磁换向阀（4）和电动截止阀（10）同时动作实现第一气源支路（2）与第一单向气路的通断以及第二气源支路（3）与第二单向气路的通断，电动截止阀（10）为常闭阀，当第一气源支路（2）与第一单向气路为通路状态时，第二气源支路（3）与第二单向气路为断路状态，当第一气源支路（2）与第一单向气路为断路状态时，第二气源支路（3）与第二单向气路为通路；/n所述晶体生长炉（1）的上设置有用于检测惰性气体浓度的第一气体浓度检测仪（19）和有用于检测第二气体的第二气体浓度检测仪（6），第一气体浓度检测仪（19）和第二气体浓度检测仪（6）的信号传输端与处理器（9）通讯。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双气源晶体生长炉自动化充气系统，包括晶体生长炉（1），其特征在于，它还包括第一气源支路（2）、第二气源支路（3）、电磁换向阀（4）、换气支路（5）以及处理器（9），其中，第一气源支路（2）的一端和第一气源口（7）连通，第一气源支路（2）的另一端和第一电磁换向阀（4）的第一气控口相连，第二气源支路（3）的一端和第二气源口（8）连通，第二气源支路（3）的另一端和电磁换向阀（4）的第二气控口相连，电磁换向阀（4）的出气口通过换气支路（5）与晶体生长炉（1）连通，换气支路（5）上设置有电动截止阀（10）；
所述的晶体生长炉（1）上设置有气体压力传感器（13），气体压力传感器（13）的信号输出端与处理器（9）实现通讯，处理器（9）的执行信号输出端分别与电磁换向阀（4）以及电动截止阀（10）的继电器电联；
电磁换向阀（4）和电动截止阀（10）同时动作实现第一气源支路（2）与第一单向气路的通断以及第二气源支路（3）与第二单向气路的通断，电动截止阀（10）为常闭阀，当第一气源支路（2）与第一单向气路为通路状态时，第二气源支路（3）与第二单向气路为断路状态，当第一气源支路（2）与第一单向气路为断路状态时，第二气源支路（3）与第二单向气路为通路；
所述晶体生长炉（1）的上设置有用于检测惰性气体浓度的第一气体浓度检测仪（19）和有用于检测第二气体的第二气体浓度检测仪（6），第一气体浓度检测仪（19）和第二气体浓度检测仪（6）的信号传输端与处理器（9）通讯。


2.根据权利要求1所述的一种双气源晶体生长炉自动化充气系统，其特征在于：所述的第一气源口（7）...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，
申请(专利权)人：成都晶九科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51