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超迈光电:蓝宝石晶体炉防返油处理方案。

时间:2019-12-27 14:17:29   点击:344

一、概况。

蓝宝石泡生法炉子顶盖有附着力不强的黑色物质,成颗粒状,对引晶阶段液面平衡产生不利影响,进而影响晶体质量,经实验室分析测试主要成份为:铝、钨、钼和碳元素。

二、元素来源分析。

1、铝:为蓝宝石晶体生长过程中原料带入元素;蓝宝石生长原料为高纯三氧化二铝,熔点2050°,在生长过程将有融料、提拉、结晶、冷却的工艺过程,在融料过程中会使其附着于顶盖内壁。

2、 钨:为蓝宝石晶体生长过程热场带入元素;钨:保温热场和坩埚主要材料,熔点3410°,有良好的高温强度,但在1000℃上会出现氧化物挥发和液相氧化物。蓝宝石生长过程中温度将远超1000°,钨作为热场主要元素难以避免出现挥发物存在。

3、 钼:为蓝宝石晶体生长过程中热场带来元素;钼:保温热场材料,熔点2610℃,400℃以上明显被氧化,在600℃氧化积累,并生成三氧化钼,很易挥发,在真空状态下氧化速度会缩减,但难以避免出现挥发物存在。

4、 碳:本处理方案重点控制的元素,下文重点阐述。碳:生长过程中,能够带入碳元素的只可能是扩散泵油和直联泵油,其主要在于扩散泵工作时,油分子没有很好的被阻挡和冷凝,而后进入箱体,在高温下被碳化。

三、扩散泵油主要成份。

矿物扩散泵油主要是以石油某段馏分为原料加工调配制成,按组成有长碳链饱和烃、芳香烃、混合烃等类型,均为碳链有机化合物,因此扩散泵油碳化后的主要成份将会是碳元素。

四、扩散泵油高温碳化。

扩散泵油在高温状态下,易发生缩聚反应形成粘度高的高分子化合物,且易发生热裂解形成易挥发的小分子化合物和碳的单体。在设备内壁金属表面形成了积碳,长期滞留产生颗粒状物质。扩散泵油进入真空腔体后,真空腔体处于高温状态,真空泵油在空气不足的条件下,受强热分解、缩合而形成残炭。

综上所述,要防止腔体中碳化颗粒和残炭形成,必须尽可能降低扩散泵油进入真空腔体,防止扩散泵油在箱体高温下碳化。

五、解决方案。

1、在真空系统中加入超低温冷阱,超低温冷阱冷凝效果远远超越恒温循环水冷阱,会最大限度降低扩散泵油进入真空腔体,而致使扩散泵油碳化影响晶体生长,特别是引晶阶段,初步考虑-40℃低温冷阱,配置单独优质压缩机,可单独使用和维护,防止大型压缩机故障批量影响晶体生长。

2、设计专利技术扩散泵挡板结构,全使用304不锈钢制造,其挡片角度设计更加科学合理。

3、按周期观察扩散泵油液面情况,合理更换扩散泵油;

4、使用高品质扩散泵油。

采用以上技术方案,其扩散泵返油率将降低85%以上,该技术方案经国内多家晶体生长厂家使用,证明科学有效。

六、经济分析。

1、冷凝效果远远优于恒温循环水冷阱;

2、扩散泵返油率将降低85%以上;

3、对其晶体生长的影响未进行评估,用户普遍反映效果较好,后期机组均配套。