本申请公开了一种石英管高真空排气系统，包括石英管，所述石英管的开口端连接至真空泵体，所述开口端的内部容纳有套管，排气时所述套管与所述石英管内壁之间具有空隙，排气完成后所述套管与所述石英管内壁烧结成密封状态，所述石英管的封闭端里面容纳有汞源，所述封闭端的外侧利用冷却装置包围，用于保持所述汞源温度为0℃以下，而且所述石英管内部还固定有晶片。本申请还公开了一种石英管高真空排气方法，包括利用所述石英管高真空排气系统对所述石英管抽至高真空；将所述石英管和所述套管烧结在一起形成密封空间。本申请公开的该系统和方法能够抑制汞的挥发，提升石英管的真空度，缩短排气时间。
A quartz tube high vacuum exhaust system and method
【技术实现步骤摘要】
一种石英管高真空排气系统和方法
本专利技术属于热处理设备
，特别是涉及一种石英管高真空排气系统和方法。
技术介绍
碲镉汞是一种重要的红外探测材料，由于其禁带宽度可调，探测光谱范围由短波波段一直延伸到甚长波波段，具有光电探测效率高等优势，因此被广泛应用于预警探测、红外侦察和成像制导等军事和民事领域。碲镉汞红外焦平面器件发展迅速，其中，B+离子注入形成n-on-p结是制备碲镉汞光伏探测器的通常方式，n-on-p技术发展至今已经形成了稳定的工艺技术、高的器件可靠性和较高的产量。需要说明的是，碲镉汞是一种三元化合物，材料生长完成后，通常需要采用汞源热处理工艺来调整材料的化学计量比和组分，让材料的性能满足器件的要求，降低材料缺陷，以达到改善pn结的目的。在闭管热处理工艺中，首先将被处理的碲镉汞材料和汞分别置于石英管中，通过排气将石英管抽至高真空，然后采用真空封管技术将石英管与套管封接。闭管汞源热处理为碲镉汞材料提供了一个在一定温度与一定汞蒸气压下相平衡的工艺环境，这里采用的热处理工艺对于石英管内的真空度要求很高，否则就会在材料表面形成氧化层，虽然氧化程度可能很轻，但是，氧化层对表面层内外原子交流的阻碍作用十分明显，因此，必须尽可能降低石英管内的氧含量，保证石英管内具有高真空度。由于碲镉汞的n型热处理工艺需要在汞氛围中进行，而汞是在常温常压下以液态形式存在的金属，常温下即可挥发出汞蒸气，汞蒸气在石英管内不断产生，导致石英管无法达到预期的真空度，管内大量氧原子在高温下与材料表面的碲镉汞发生反应，形成氧化层，阻碍表面层内外原子交流，影响n型热处理的效果，另外，真空排气台通常会同时对多根石英管排气，汞挥发引起的问题更加突出，不仅无法保证石英管的真空度，而且排气时间较长也会影响工艺的效率。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种石英管高真空排气系统和方法，能够抑制汞的挥发，提升石英管的真空度，缩短排气时间。本专利技术提供的一种石英管高真空排气系统，包括石英管，所述石英管的开口端连接至真空泵体，所述开口端的内部容纳有套管，排气时所述套管与所述石英管内壁之间具有空隙，排气完成后所述套管与所述石英管内壁烧结成密封状态，所述石英管的封闭端里面容纳有汞源，所述封闭端的外侧利用冷却装置包围，用于保持所述汞源温度为0℃以下，而且所述石英管内部还固定有晶片。优选的，在上述石英管高真空排气系统中，所述冷却装置为填充有冰水混合物的冷却槽。优选的，在上述石英管高真空排气系统中，所述冷却装置包括填充有冷却液的冷却槽以及与所述冷却槽连接的制冷机。优选的，在上述石英管高真空排气系统中，所述冷却装置包括填充有液氮的冷却槽。优选的，在上述石英管高真空排气系统中，所述石英管的所述开口端外围套设有平头压环，所述真空泵体的连接管末端设有楔形压环，所述平头压环和所述楔形压环之间还具有密封圈，利用三者的挤压实现所述石英管和所述真空泵体的密封连接。优选的，在上述石英管高真空排气系统中，所述冷却槽的内层为不锈钢层、外层为聚四氟乙烯层，中间层为保温材料层，且所述冷却槽的上方具有盖板。优选的，在上述石英管高真空排气系统中，所述晶片为碲镉汞晶片。本专利技术提供的一种石英管高真空排气方法，包括：利用如上面所述的任一种石英管高真空排气系统，对所述石英管抽至高真空；将所述石英管和所述套管烧结在一起形成密封空间。优选的，在上述石英管高真空排气方法中，所述对所述石英管抽至高真空包括：打开干泵，抽粗真空至10Pa以下；打开分子泵阀门，抽真空至10-2Pa以下；打开离子泵，抽至高真空。优选的，在上述石英管高真空排气方法中，利用氢氧焰将所述石英管和所述套管烧结在一起形成密封空间。通过上述描述可知，本专利技术提供的上述石英管高真空排气系统，由于所述石英管的封闭端里面容纳有汞源，所述封闭端的外侧利用冷却装置包围，用于保持所述汞源温度为0℃以下，因此能够在高真空排气过程中抑制汞的挥发，提升石英管的真空度，缩短排气时间。本专利技术提供的上述石英管高真空排气方法，由于采用上述排气系统，因此能够提升石英管的真空度，缩短排气时间。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种石英管高真空排气系统的实施例的示意图；图2为楔形压环的示意图；图3为楔形压环和平头压环连接示意图；图4为本专利技术提供的一种石英管高真空排气方法的实施例的示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种石英管高真空排气系统和方法，能够抑制汞的挥发，提升石英管的真空度，缩短排气时间，可以具体用于碲镉汞红外焦平面探测器芯片制备过程中的n型热处理工艺。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供的一种石英管高真空排气系统的实施例如图1所示，图1为本专利技术提供的一种石英管高真空排气系统的实施例的示意图，该系统包括石英管1，石英管1的开口端101连接至真空泵体2，该真空泵体2可以但不限于包括分子泵、干泵和离子泵，开口端101的内部容纳有套管3，排气时套管3与石英管1内壁之间具有空隙，排气完成后套管3与石英管1内壁烧结成密封状态，从而能够保证石英管1内部在后续工艺中一直处于高真空状态，石英管1的封闭端102里面容纳有汞源4，封闭端102的外侧利用冷却装置5包围，用于保持汞源4温度为0℃以下，这样汞源在真空状态下不会挥发，而且石英管1内部还固定有晶片6。需要说明的是，在操作上述系统时，可以先取洁净的石英管1，用天平称量适量的汞源4，汞源4的量必须能够满足石英管1内达到设定温度下的饱和汞蒸气压，然后将晶片6用氮气枪吹干净，放入石英管1内，然后将套管3装入石英管1内，该套管3优选为石英套管，这样能够与石英管更加匹配，结合的效果更好，然后将石英管1垂直安装在排气台上，汞源4位于石英管1的最下端，然后安装密封圈及下平头压环，保证排气台的真空泵体2与石英管1形成良好的密封，然后将汞源4置于冷却装置5中，采用将汞源4冷却的方法来抑制汞的挥发，依据不同真空度需求，可以选择相应的冷却媒介，也就是说，需要抽真空的程度越高，则相应的冷却温度就越低，将真空抽至预设真空度之后，就可以打开氢氧焰，调整合适的火苗，将石英管1和套管3烧结在一起，最后就可以将石英管1放入退火炉中进行退火工艺。通过上述描述可知，本专利技术提供的上述石英管高真空排气系统的实施例中，由于石英管的封闭端里面容纳有汞源，封闭端的外侧利用冷却装置包围，用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石英管高真空排气系统，其特征在于，包括石英管，所述石英管的开口端连接至真空泵体，所述开口端的内部容纳有套管，排气时所述套管与所述石英管内壁之间具有空隙，排气完成后所述套管与所述石英管内壁烧结成密封状态，所述石英管的封闭端里面容纳有汞源，所述封闭端的外侧利用冷却装置包围，用于保持所述汞源温度为0℃以下，而且所述石英管内部还固定有晶片。/n
【技术特征摘要】
1.一种石英管高真空排气系统，其特征在于，包括石英管，所述石英管的开口端连接至真空泵体，所述开口端的内部容纳有套管，排气时所述套管与所述石英管内壁之间具有空隙，排气完成后所述套管与所述石英管内壁烧结成密封状态，所述石英管的封闭端里面容纳有汞源，所述封闭端的外侧利用冷却装置包围，用于保持所述汞源温度为0℃以下，而且所述石英管内部还固定有晶片。
2.根据权利要求1所述的石英管高真空排气系统，其特征在于，所述冷却装置为填充有冰水混合物的冷却槽。
3.根据权利要求1所述的石英管高真空排气系统，其特征在于，所述冷却装置包括填充有冷却液的冷却槽以及与所述冷却槽连接的制冷机。
4.根据权利要求1所述的石英管高真空排气系统，其特征在于，所述冷却装置包括填充有液氮的冷却槽。
5.根据权利要求1-4任一项所述的石英管高真空排气系统，其特征在于，所述石英管的所述开口端外围套设有平头压环，所述真空泵体的连接管末端设有楔形压环，所述平头压环和所述楔形压环之间还具有密封圈，利用...
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京智创芯源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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