Реактор

Авторы патента:

C03B20 - Способы, специально предназначенные для изготовления изделий из кварца или плавленого кремнезема

Владельцы патента RU 2391296:

Пивин Иван Федорович (RU)

Изобретение относится к устройству для напыления диоксида кремния при изготовлении тиглей из особо чистого кварцевого стекла с малым содержанием микропримесей. Технический результат предлагаемого изобретения является увеличение количества осажденного на подложке синтезированного диоксида кремния с получением равномерной плотности напыленного тигля по его объему, уменьшение примесей в последнем. Реактор преимущественно для напыления диоксида кремния при изготовлении тиглей из особо чистого кварцевого стекла с малым содержанием микропримесей путем высокотемпературного гидролиза тетрахлорида кремния в присутствии мономолекулярной воды в пламени, содержащий корпус с камерой напыления, отходящий от него аэродинамический канал отсоса продуктов парофазного гидролиза тетрахлорида кремния в пламени, шток с приводом ее вращения, на котором установлена оправка, и горелку для напыления диоксида кремния. На оправку устанавлена графитовая подложка, а шток выполнен в виде цилиндрической обечайки с диаметром, не превышающим диаметр подложки. Оправка для установки графитовой подложки имеет вид полой каплеобразной емкости, оболочка которой состоит из теплопроводного материала, расположенной соосно продольной оси штока, причем внутри емкости установлен трубопровод с возможностью подачи охлаждающей жидкости под давлением. 2 ил.

Изобретение относится к металлургической технике и предназначено да использования в качестве устройства при изготовлении тигля путем высокотемпературного гидролиза тетрахлорида кремния в присутствии мономолекулярной воды в пламени.

Известна установка для напыления труб из синтетической двуокиси кремния, включающая горелки-распылители, установленную с возможностью перемещения и горизонтальной плоскости раму, на которой на валу укреплена оправка, причем рама смонтирована на тележке с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, вал для крепления оправки выполнен разъемным, а горелки-распылители смонтированы с возможностью перемещения в вертикальной плоскости на штоке / Селин В.В. Установка для напыления труб из синтетической двуокиси кремния. SU. А.с. №361988. С03В 20/00. Приоритет - 09.08.71. Опубл. бюллетень изобретений №2. 13.12.1972 - аналог/.

Недостатком этого технического решения является то, что пространственное расположение блока горелок-распылителей при определенной частоте вращения подложки способствует существенному уносу диоксида кремния с продуктами сгорания. Кроме того, напыление на графитовую подложку при формировании соответствующей толщины тигля происходит с проскоками отрицательно влияющих на получение особо чистого кварцевого стекла ингредиентов в область спекания, что вызывает большое количество отбраковки напиленных изделий после остекловывания - отжига.

Известна установка для изготовления изделий из синтетической двуокиси кремния, включающая вращающиеся шпиндели с оправками и стационарно установленные горелки-распылители, причем она выполнена со станиной с продольными и поперечными направляющими, с перемещающимся по ним столом, несущим шпиндели с оправками, и горелками, расположенными близ стола /Дудин В.В. и др. Установка для изготовления изделий из синтетической двуокиси кремния. SU. А.с. №169218. С03В 20/00. Приоритет - 19.03.64. Опубл. бюллетень изобретений №6. 11.03.1965 - прототип/.

Недостатком указанного технического решения является то, что из-за установки горелок-распылителей стационарно с отсутствием каких-либо степеней свободы, описанных соответствующими математическими программами обеспечения этих траекторий и регулируемых аналоговыми вычислительными машинами, исключается возможность профилированного высокоэффективного совместного перемещения горелок распылителей и шпинделей с оправками, приводящая к существенному уносу с продуктами сгорания синтезированного порошка кварцевого стекла из области пятна напыления на графитовую подложку. Кроме того, конструкция горелок-распылителей в районе пятна напыления на поверхность подложки за условной областью существования смеси SiCl₄+О₂ в пламени образует ярко выраженный объемно-параболический профиль распределения температуры и концентрации SiO₂, ограничивающий поверхность пятна осаждения мелкодисперсного порошка при соответствующем движении оправки с подложкой, что также способствует уносу существенной части синтезированного SiO₂ с продуктами сгорания.

Технический результат предлагаемого изобретения - увеличение количества осажденного на подложке синтезированного диоксида кремния с получением равномерной плотности напыщенного тигля по его объему, уменьшение примесей в последнем.

Указанный технический результат достигается тем, что реактор, преимущественно для напыления диоксида кремния при изготовлении тигля из особо чистого кварцевого стекла с малым содержанием примесей путем высокотемпературного гидролиза тетрахлорида кремния в присутствии мономолекулярной воды в пламени, содержащий корпус с камерой напыления, отходящий от него аэродинамический канал отсоса продуктов парофазного гидролиза тетрахлорида кремния в пламени, шток с приводом его вращения, на котором установлена оправка, и горелку для напыления диоксида кремния, причем на оправку устанавливается графитовая подложка, при этом шток выполнен в виде цилиндрической обечайки с диаметром, не превышающим диаметр подложки, а оправка для установки графитовой подложки имеет вид полой каплеобразной емкости, оболочка которой состоит из теплопроводного материала, расположенной соосно продольной оси штока, причем внутри емкости установлен трубопровод с возможностью подачи охлаждающей жидкости под давлением.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - продольный вид-разрез конструкции реактора;

на фиг.2 - вид сверху фиг.1.

Реактор содержит платформу 0, перемещающуюся вверх-вниз за счет стоек 1 с помощью приводов 2, причем последние закреплены к платформе 0 с возможностью вхождения в полости 3 пола при перемещении вниз. На платформе 0 расположена станина 4 с обечайкой 5 для поступления охлаждающей воды по трубопроводу 6, закрепленному с помощью распорки 7 относительно обечайки 5 и имеющему в верхней части перфорированный коллектор 8 для равномерной раздачи охлаждающей воды под давлением и удаления воды за пределы обечайки 5. Станина 4 шарнирно связана со штоком 9, выполненным в виде конуса и жестко закрепленным с оправкой 10, выполненной в форме каплеобразной емкости, оболочка которой и дистанционирующие элементы 11 выполнены из теплопроводного материала. На оправку 10 устанавливается графитовая подложка 12, а на шток 9 закрепляется отражатель 13. На станине 4 расположены осесимметрично стойкам 1 кожухи 14, на двух из которых установлены приводы 15 для вращения штока 9 относительно станины 4. К реактору относится горелка 16 с диффузором 17, причем к последнему крепится защитный козырек 18. Горелка 16 шарнирно соединена со штангой 19 с полостью для трассировки гибких трубопроводов 20 подачи ингредиентов напыления. Штанга 19 жестко закреплена с трубой 21 в виде стойки с салазками 22 с возможностью реверсивного движения вперед-назад за счет приводов и упоров 24, причем это движение связано с поворотами горелки 16 относительно графитовой подложки 12, осуществляемыми за счет привода 25. Для удаления продуктов горения эквидистантно горелке 16 расположен аэродинамический канал 26, закрепленный в ограждении 27 реактора с помощью крепежа 28, причем аэродинамический канал 26 имеет шиберы 29 для перекрытия проходного сечения аэродинамического канала 26 в соответствующих режимах напыления графитовой подложки 12 за счет приводов 30.

Реактор работает следующим образом.

Запуск реактора осуществляется после взаимосвязанной юстировки приводов платформы 0, горелки 16, салазок 22, аэродинамического канала 26 и подачи воды под давлением через коллектор 8 с наполнением каплеобразной емкости оправки 10 охлаждающей водой, при этом шток 9 за счет приводов 15 равномерно вращается с соответствующей скоростью, величина которой связана с диаметром напыляемой графитовой подложки 12. После подачи ингредиентов напыления через трубопроводы 20 в горелку 16 и осуществления процесса горения протекает реакция парофазного гидролиза тетрахлорида кремния в пламени с выпадением диоксида кремния на подложку 12. При нахождении платформы 0 в нижнем положении приводы 23 салазок 22 перемещают горелку 16 к ближнему к платформе 0 упору 24, причем горелка 16 за счет привода 25 профилирует по расстоянию поверхность графитовой подложки 12 для напыления ее днища при закрытых верхних шиберах 29 аэродинамического канала 26. Этот процесс осуществляется до тех пор, пока не будет достигнута соответствующая толщина напыленного тигля.

Применение конструкции реактора предлагаемого вида улучшит процесс эффективности осаждения диоксида кремния за счет меньшего разброса габаритных размеров графитовой подложки при ее вращении.

Реактор преимущественно для напыления диоксида кремния при изготовлении тиглей из особо чистого кварцевого стекла с малым содержанием микропримесей путем высокотемпературного гидролиза тетрахлорида кремния в присутствии мономолекулярной воды в пламени, содержащий корпус с камерой напыления, отходящий от него аэродинамический канал отсоса продуктов парофазного гидролиза тетрахлорида кремния в пламени, шток с приводом ее вращения, на котором установлена оправка, и горелку для напыления диоксида кремния, отличающийся тем, что на оправку установлена графитовая подложка, при этом шток выполнен в виде цилиндрической обечайки с диаметром, не превышающим диаметр подложки, а оправка для установки графитовой подложки, имеет вид полой каплеобразной емкости, оболочка которой состоит из теплопроводного материала, расположенной соосно продольной оси штока, причем внутри емкости установлен трубопровод с возможностью подачи охлаждающей жидкости под давлением.

Изобретение относится к металлургической технике и предназначено для использования при изготовлении тиглей путем высокотемпературного гидролиза тетрахлорида кремния.

Горелка // 2381186

Изобретение относится к металлургической технике и предназначено для использования в качестве устройства при изготовлении тигля из кварцевого стекла. .

Способ получения изделий из кварцсодержащего сырья // 2336234

Установка для непрерывного получения кристобалита // 2308416

Изобретение относится к производству чистого кварцевого стекла, используемого в оптике, электронике, солнечной энергетике и химии получения чистых и сверхчистых веществ.

Устройство непрерывного действия для получения изделий из кварцевого стекла (варианты) // 2177914

Изобретение относится к устройствам для непрерывного формования трубок или стержней из кварцевого стекла вытягиванием с помощью вращающихся инструментов. .

Способ получения изотропного оптически прозрачного безгидроксильного кварцевого стекла // 2080308

Изобретение относится к технологии получения синтетического кварцевого стекла. .

Способ получения тиглей из синтетического особо чистого кварцевого стекла // 2070167

Изобретение относится к технологии получения тиглей из синтетического особо чистого кварцевого стекла, которые могут быть использованы в производстве полупроводниковых материалов.

Подложка для наплавления стекломассы // 2069646

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности, к оборудованию стекольных заводов и может быть использовано для производства заготовок из кварцевого стекла.

Способ получения изделий из кварцсодержащего сырья // 2049742

Изобретение относится к термообработке кварцсодержащих материалов, получению изделий из них и может быть использовано в стекольной промышленности, кварцевом производстве и выпуске товаров народного потребления из кварцевого песка.

Способ получения изделий из кварцевого стекла // 2026833

Деталь из искусственного кварца, способ ее изготовления и включающий ее оптический элемент // 2441840

Изобретение относится к технологии изготовления детали из искусственного кварца для применения в качестве оптического элемента для ArF-литографии, подлежащего облучению лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче

Способ получения изотропного кварцевого стекла // 2594184

Изобретение предназначено для получения монолитных однородных слитков кварцевого стекла, используемых в области приборостроения для изготовления высококачественных кварцевых деталей и кварцевых чувствительных элементов. Способ основан на вакуумной плавке порошкового кварцевого сырья, которое высыпают из прогретого бункера и выполняют плавку послойно с постепенным наполнением плавильного тигля. Для повышения степени очистки от примесей толщину каждого расплавленного слоя выбирают на уровне максимального размера частиц, входящих в состав порошкообразного сырья, а длительность процесса формирования слоя ограничивают продолжительностью его плавления, растекания и обезгаживания. Предлагаемый способ в сравнении с традиционными способами вакуумной тигельной плавки обеспечивает пониженную пузырность кварцевого стекла, а также увеличивает его однородность и коэффициент светопропускания. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Высокочистый гранулированный диоксид кремния для применения в областях использования кварцевого стекла и способ получения такого гранулированного диоксида кремния // 2602859

Изобретение относится к производству высокочистого гранулированного диоксида кремния, для дальнейшего получения из него кварцевого стекла. Гранулированный диоксид кремния, согласно изобретению, имеет содержание щелочных металлов от 0,01 до 10,0 част./млн, содержание щелочноземельных металлов от 0,01 до 10,0 част./млн, содержание бора от 0,001 до 1,0 част./млн, содержание фосфора от 0,001 до 1,0 част./млн. Определяемый по сорбции азота объем пор составляет от 0,01 до 1,5 мл/г и максимальный размер пор - от 5 до 500 нм. Для получения такого продукта растворимое стекло традиционных дешевых сортов реагирует в сильно кислой среде до диоксида кремния высокочистых типов, с последующей щелочной обработкой. В завершение отделяют фракцию частиц размером от 200 до 1000 мкм и подвергают её спеканию при температуре по меньшей мере 600оС. Технический результат изобретения - получение продуктов с низким содержанием силанольных групп более экономичным способом. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл.

Способ изготовления тигля с донным патрубком из кварцевой керамики и устройство для его осуществления // 2623404

Изобретение относится к технологии производства тигля с донным патрубком из кварцевой керамики. Технический результат - получение тигля с донным патрубком из кварцевой керамики с равномерной толщиной стенок. Изготавливают отдельно друг от друга заготовки тигля с донным отверстием и патрубка. В гипсовые формы устанавливают вкладыши с зазором, равным толщине стенок будущей заготовки тигля или патрубка. В зазоры заливают шликер из крупки кварцевого стекла. Формуют заготовки тигля и патрубка. Извлекают вкладыши и высушивают заготовки в гипсовых формах на воздухе не менее 48 часов. Удаляют гипсовые формы. Осуществляют сборку заготовок тигля и патрубка в одно изделие. Закрепляют патрубок в штативе, на который устанавливают опорное кольцо. Сверху подводят тигель таким образом, чтобы часть патрубка выше опорного кольца выступала на небольшое расстояние над внутренней стенкой тигля. Между пустотами, образовавшимися между сопряженными для закрепления частями внешней стенки патрубка и донной части тигля, заливают шликер. Проводят сушку на воздухе не менее 72 часов. Затем обжигают при ступенчатом поднятии температуры от 20 до 1200°C с выдержкой до 2-х часов на каждом температурном интервале, при скорости подъема температуры от 50°C/час до 150°C/час. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Способ получения оптического кварцевого стекла // 2634321

Изобретение относится к области производства кварцевого стекла. Способ получения оптического кварцевого стекла включает приготовление взвеси, содержащей горючий органический растворитель и частицы аморфного SiO2 от 2 до 100 г/л, последующую ее гомогенизацию в течение 0,5-1 ч. Затем гомогенизированную взвесь при непрерывном перемешивании подают при помощи насоса в пламя кислородно-водородной горелки для образования расплавленных частиц SiO2 при расходе взвеси (8-35)⋅10-3 л/мин, расходе кислорода - 20-40 л/мин, расходе водорода - 40-70 л/мин. Пламя кислородно-водородной горелки направляют на поверхность подложки, расположенной в печи и разогретой до 1800-2000°С, осаждая таким образом расплавленные частицы SiO2 на поверхность подложки. Процесс осаждения частиц SiO2 прекращают после достижения расчетной толщины кварцевого слоя, после чего печь инерционно охлаждают. Технический результат – расширение сырьевой базы, повышение прозрачности в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра с высоким коэффициентом пропускания в диапазоне от 270 до 2700 нм. 3 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 ил.