一種多晶矽棒生長直徑的測量裝置製造方法
2023-06-19 00:09:51
一種多晶矽棒生長直徑的測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種多晶矽棒生長直徑的測量裝置，包括：測微尺，其水平地固定在還原爐的視窗外；光學鏡片單元，能夠沿測微尺水平移動，用於將其視野拉近以放大或者推遠以縮小通過其觀察到的多晶矽棒，並能得出縮放倍數，且光學鏡片單元的背離視窗一側的鏡片上設置有標記，以標定其視野內的多晶矽棒的左、右邊緣的位置；計算單元，與顯示單元相連，用於根據標記分別對準多晶矽棒的左邊緣位置處和右邊緣位置處時，光學鏡片單元沿測微尺水平移動的距離和光學鏡片單元的縮放倍數計算出多晶矽棒的生長直徑，並輸出至顯示單元；顯示單元，用於顯示多晶矽棒的生長直徑。本實用新型所述裝置能夠在多晶矽的生產過程中準確測量多晶矽棒的生長直徑。
【專利說明】—種多晶矽棒生長直徑的測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及矽生產【技術領域】，具體涉及一種多晶矽棒生長直徑的測量裝置。
【背景技術】
[0002]多晶矽是太陽能光伏行業的基礎材料，其主要生產工藝是改良西門子法，即三氯氧娃還原法:SiHCl3+H2 — Si+3HC1,原理是使用二氣氧娃和氧氣在還原爐中進行反應,並在1200°C左右通過氣相沉積的方式產生棒狀多晶矽。
[0003]現有技術中，需要根據多晶矽的生長規律預先制定出進料生長曲線和電流\電壓曲線，然後再生產多晶矽。在多晶矽的生產過程中，操作人員需通過還原爐上的視窗觀察並監測多晶矽的生長情況，例如監測原料矽棒的生長直徑，並根據多晶矽的實際生長情況來優化實際的進料生長曲線和電流\電壓曲線。然而，目前的情況是，對原料矽棒的生長直徑的監測大多依賴於操作人員的觀察及經驗，即，操作人員通過肉眼觀察原料矽棒，並憑藉其經驗估算出原料矽棒的生長直徑。這種估算方式對操作人員的經驗的要求比較高，估算結果也因人而異，誤差較大，對優化實際的進料生長曲線和電流\電壓曲線造成一定的影響；此外，在工藝測試調整過程中，無法提供準確的原料矽棒的生長直徑也會給工藝優化帶來一定影響；而且，這種估算方式還會導致在原料矽棒的生產過程中存在太多不確定性，例如，導致原料矽棒的生長直徑過粗或過細，原料矽棒可用長度太少等，造成較大的成本損失。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中所存在的上述缺陷，提供一種多晶矽棒生長直徑的測量裝置，能夠在多晶矽的生產過程中準確測量多晶矽棒的生長直徑。
[0005]解決本實用新型技術問題所採用的技術方案是:
[0006]所述多晶矽棒生長直徑的測量裝置，其特徵在於，包括:測微尺、光學鏡片單元、計算單元和顯示單元，
[0007]所述測微尺水平地固定在還原爐的視窗外；
[0008]所述光學鏡片單元能夠沿測微尺水平移動，用於將其視野拉近以放大通過其觀察到的多晶矽棒，或者推遠以縮小通過其觀察到的多晶矽棒，並能得出縮放倍數，且光學鏡片單元的背離所述視窗一側的鏡片上設置有標記，以標定其視野內的多晶矽棒的左、右邊緣的位置；
[0009]所述計算單元與顯示單元相連，用於根據所述標記分別對準光學鏡片單元視野內的多晶矽棒的左邊緣位置處和右邊緣位置處時，光學鏡片單元沿測微尺水平移動的距離和光學鏡片單元的縮放倍數計算出多晶矽棒的生長直徑，並輸出至顯示單元；
[0010]所述顯示單元用於顯示多晶矽棒的生長直徑。
[0011]優選地，所述裝置還包括固定架，用於將測微尺水平地固定在還原爐的視窗外。
[0012]優選地，所述固定架包括與還原爐的視窗平行設置的方框，和垂直設置在方框和還原爐的視窗之間的多根支撐杆；所述測微尺的兩端分別固定在所述方框的兩條豎邊上。
[0013]優選地，所述光學鏡片單元套裝在測微尺上。
[0014]優選地，所述光學鏡片單元與測微尺相接觸的位置處設置有滑軌。
[0015]優選地，所述固定架還包括位於方框和還原爐的視窗之間的保持件，所述保持件與支撐杆垂直設置，所述光學鏡片單元靠近所述視窗的一端放置在所述保持件上。
[0016]優選地，所述保持件與光學鏡片單元相接觸的位置處設置有滑軌。
[0017]優選地，所述標記採用十字標記或一字標記。
[0018]優選地，所述測微尺的刻度範圍為O?150mm。
[0019]優選地，所述測微尺的最小刻度值為0.lmm、0.5mm或1mm。
[0020]有益效果:
[0021]本實用新型所述多晶矽棒生長直徑的測量裝置能夠在多晶矽的生產過程中隨時、準確地測量出多晶矽棒的生長直徑，與現有的人工估算多晶矽棒生長直徑的方式相比，不依賴於操作人員的經驗，準確度更高、誤差更小，有利於優化實際的進料生長曲線和電流\電壓曲線，有利於工藝測試調整；多晶矽棒生長直徑的準確測量還能減少多晶矽棒在生產過程中的不確定性,減少廢料的產生,從而節約成本。
[0022]以生產原料多晶矽棒為例，生產原料多晶矽棒比生產正品料的電單耗高約29kwh/kgsi，如因現有技術的原因造成原料多晶矽棒報廢，則以矽芯料(用以生產原料多晶矽棒的材料)重量為1900kg計算，電耗方面損失為:1900kg/爐次*29kwh/kg*0.3元/kwh =
1.653萬元/爐次；產量方面損失為:26h (每爐非生產時間)*50kg/h (生產速率)*3萬元/噸=3.9萬元/爐次；以每月損失一爐矽芯料計算，則使用本實用新型所述監測裝置後每年可節約成本(1.653萬元+3.9萬元)*11個月=61.08萬元,十分可觀。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的實施例所述多晶矽棒生長直徑的測量裝置的主視圖；
[0024]圖2為圖1的側視圖。
[0025]圖中:1 一測微尺；2 —光學鏡片單兀；3 —顯不單兀；4 一還原爐；5 —視窗；6 —多晶娃棒；7 —十字標記；8 —固定架；81 —方框；82 —支撐杆；83 —保持件。
【具體實施方式】
[0026]為使本領域技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0027]實施例:
[0028]如圖1和2所示，本實施例提供一種多晶矽棒生長直徑的測量裝置，包括:測微尺、光學鏡片單元、計算單元和顯示單元。為了簡化圖形，圖1中並未示出還原爐4和多晶矽棒6。
[0029]所述測微尺I水平地固定在還原爐4的視窗5外；
[0030]所述光學鏡片單元2能夠沿測微尺I (的長度方向)水平移動，用於將其視野拉近以放大通過其觀察到的多晶矽棒6，或者推遠以縮小通過其觀察到的多晶矽棒6，並能得出縮放倍數(當視野拉近時，縮放倍數大於I ;當視野推遠時縮放倍數小於I;如果視野無需拉近或推遠，則縮放倍數等於I)，且光學鏡片單元2的背離視窗5—側的鏡片上設置有十字標記7，以標定其視野內的多晶矽棒6的左、右邊緣的位置；
[0031]所述計算單元(圖中未示出)與顯示單元3相連，用於根據所述十字標記7分別對準光學鏡片單元2視野內的多晶矽棒6的左邊緣位置處和右邊緣位置處時，光學鏡片單元2沿測微尺I水平移動的距離和光學鏡片單元2的縮放倍數計算出多晶矽棒6的生長直徑，並輸出至顯示單元3 ;具體地，計算單元計算得出的多晶矽棒的生長直徑=(光學鏡片單元沿測微尺水平移動所經過的最小刻度的個數X測微尺的最小刻度值)/光學鏡片單元的縮放倍數；
[0032]所述顯示單元3用於顯示多晶矽棒的生長直徑。
[0033]可見，本實施例所述多晶矽棒生長直徑的測量裝置能夠在多晶矽的生產過程中隨時、準確地測量出多晶矽棒的生長直徑。
[0034]其中，所述測微尺I可採用現有的測微尺，其刻度範圍優選為O?150mm，以實現各種直徑規格的多晶矽棒的測量；為了提高多晶矽棒生長直徑的測量精度，進一步地，所述測微尺的最小刻度值優選為0.lmm、0.5mm或1mm,當然，本領域技術人員也可根據實際情況選擇其它規格的最小刻度值。
[0035]為了更好地將測微尺I水平地固定在視窗5外，所述裝置還包括固定架8。
[0036]所述固定架8包括與視窗5平行設置的方框81,和垂直設置在方框81和視窗5之間的多根支撐杆82，且多根支撐杆82彼此平行設置；所述測微尺I的兩端分別固定在所述方框81的兩條豎邊上。這裡，所述方框81的具體尺寸和測微尺I固定在方框81的兩條豎邊上的具體位置可由本領域技術人員根據視窗5的尺寸和形狀自行設定；所述支撐杆82的具體數量，和支撐杆82在方框81與視窗5之間分布的具體位置可由本領域技術人員根據其承載情況自行設定，本實施例中，所述支撐杆82優選採用4根，分別垂直設置在方框4的四個角和視窗5之間。
[0037]所述光學鏡片單元2可包括物鏡和目鏡，所述物鏡採用凸透鏡，所述目鏡採用凸透鏡或凹透鏡，通過調節物鏡和目鏡的焦距比能夠將光學鏡片單元的視野拉近以放大通過其觀察到的多晶矽棒6，或者推遠以縮小通過其觀察到的多晶矽棒6，並能得出縮放倍數。當然，所述光學鏡片單元2也可以採用其它能實現上述功能的結構，例如採用現有的變焦鏡頭等。而且，設置在光學鏡片單元2的背離視窗5 —側的鏡片(即目鏡)上的標記除採用十字標記7之外，還可採用一字標記，或其它類型的標記。
[0038]為了便於光學鏡片單元2沿測微尺I水平移動，優選地，所述光學鏡片單元2套裝在測微尺I上。為了使光學鏡片單元2在測微尺I上移動的更順滑，進一步地，所述光學鏡片單元2與測微尺I相接觸的位置處設置有滑軌(圖中未示出)；所述滑軌可設置在測微尺I的上下兩側；所述滑軌可採用滾輪式滑軌、鋼珠式滑軌或齒輪式滑軌。
[0039]為了保證光學鏡片單元2沿測微尺I水平移動時的平穩性，優選地，所述固定架8還包括位於方框81和視窗5之間的保持件83，所述保持件83與支撐杆82垂直設置，所述光學鏡片單元2靠近視窗5的一端放置在所述保持件83上，即所述保持件83位於光學鏡片單元2與部分支撐杆82之間，該部分支撐杆82垂直設置在方框81的底部和視窗5之間；所述保持件83可採用板狀結構。為了使光學鏡片單元2在保持件83上移動的更順滑，進一步地，所述光學鏡片單元2與保持件83相接觸的位置處設置有滑軌(圖中未示出)；所述滑軌可設置在保持件83的上表面；所述滑軌可採用滾輪式滑軌、鋼珠式滑軌或齒輪式滑軌。
[0040]所述計算單元可採用現有的具有計算功能的晶片；所述顯示單元可採用現有的顯示器，例如採用數字顯示器。
[0041]本實施例所述多晶矽棒生長直徑的測量裝置的工作原理為:
[0042]先調整光學鏡片單元2的縮放倍數，直至其視野內的多晶矽棒6能夠清晰地顯示為止，再調整光學鏡片單元2的水平位置，使十字標記7對準多晶矽棒6的左邊緣位置處，打開計算單元和顯示單元，使其開始工作，然後繼續調整光學鏡片單元2的水平位置，使十字標記7對準多晶矽棒6的右邊緣位置處，則計算單元根據光學鏡片單元2沿測微尺I水平移動的距離和光學鏡片單元2的縮放倍數計算出多晶矽棒6的生長直徑，並發送給顯示單元3，以顯示多晶矽棒6的生長直徑。
[0043]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本實用新型的原理而採用的示例性實施方式，然而本實用新型並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本實用新型的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種多晶矽棒生長直徑的測量裝置，其特徵在於，包括:測微尺、光學鏡片單元、計算單元和顯示單元， 所述測微尺水平地固定在還原爐的視窗外； 所述光學鏡片單元能夠沿測微尺水平移動，用於將其視野拉近以放大通過其觀察到的多晶矽棒，或者推遠以縮小通過其觀察到的多晶矽棒，並能得出縮放倍數，且光學鏡片單元的背離所述視窗一側的鏡片上設置有標記，以標定其視野內的多晶矽棒的左、右邊緣的位置； 所述計算單元與顯示單元相連，用於根據所述標記分別對準光學鏡片單元視野內的多晶矽棒的左邊緣位置處和右邊緣位置處時，光學鏡片單元沿測微尺水平移動的距離和光學鏡片單元的縮放倍數計算出多晶矽棒的生長直徑，並輸出至顯示單元； 所述顯示單元用於顯示多晶矽棒的生長直徑。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括固定架，用於將測微尺水平地固定在還原爐的視窗外。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述固定架包括與還原爐的視窗平行設置的方框，和垂直設置在方框和還原爐的視窗之間的多根支撐杆；所述測微尺的兩端分別固定在所述方框的兩條豎邊上。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述光學鏡片單元套裝在測微尺上。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述光學鏡片單元與測微尺相接觸的位置處設置有滑軌。
6.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述固定架還包括位於方框和還原爐的視窗之間的保持件，所述保持件與支撐杆垂直設置，所述光學鏡片單元靠近所述視窗的一端放置在所述保持件上。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述保持件與光學鏡片單元相接觸的位置處設置有滑軌。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述標記採用十字標記或一字標記。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述測微尺的刻度範圍為O?I50mmο
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述測微尺的最小刻度值為0.1mm、.0.5mm 或 Imm0
【文檔編號】G01B11/08GK203929026SQ201420255041
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】楊勇, 譚忠芳, 呼維軍, 王文, 梁立剛, 高向陽 申請人:新特能源股份有限公司