專利名稱：一種光纖預(yù)制棒的制造方法及其制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種光纖預(yù)制棒的制造方法及其制造設(shè)備涉及光纖預(yù)制棒制造領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是利用紅外熱像技術(shù)采集粉末棒頭表面溫度，并參與控制氣體流量的一種方法與設(shè)備。使用該方法能夠做到對(duì)氣體流量的實(shí)時(shí)調(diào)整，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末棒密度的精確控制，防止由于密度梯度大而導(dǎo)致粉末棒開裂，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。
背景技術(shù)：
目前，軸向氣相沉積法使用的氣體，其流量主要是通過(guò)質(zhì)量流量控制器(簡(jiǎn)稱MFC)進(jìn)行控制。MFC控制流量是通過(guò)預(yù)先設(shè)定若干個(gè)階段，對(duì)每個(gè)階段賦予恒定的流量，在粉末棒的沉積過(guò)程中，氣體按照預(yù)先設(shè)定的流量進(jìn)行供應(yīng)。通過(guò)MFC進(jìn)行氣體流量的控制，存在一個(gè)弊端:不能實(shí)時(shí)調(diào)整氣體流量，不利于對(duì)粉末棒密度的精確控制。有數(shù)據(jù)表明，使用軸向氣相沉積法制備的粉末棒，由于在沉積時(shí)各層噴燈火焰溫度不同，其密度呈現(xiàn)梯度分布。如圖1，其中，①、②兩處是火焰的交界處。大量事實(shí)表明，此兩處密度越低，發(fā)生開裂的幾率越大。中國(guó)發(fā)明專利200610129070.2介紹了一種通過(guò)溫度測(cè)量單元探測(cè)預(yù)制棒垂直軸線上的溫度分布，并通過(guò)調(diào)整氣體流量、火焰焦點(diǎn)距離及噴燈角度，將溫度控制在要求范圍內(nèi)的方法。但是，該方法存在兩個(gè)弊端。其一，該方法捕捉的是線上溫度，不能反映整個(gè)棒頭的溫度分布狀況，對(duì)棒頭溫度的變化響應(yīng)不靈敏。其二，該方法中提及對(duì)噴燈角度進(jìn)行調(diào)整，噴燈角度的調(diào)整會(huì)使預(yù)制棒棒頭形狀、尺寸發(fā)生顯著變化，從而導(dǎo)致預(yù)制棒的芯層直徑與包層直徑的比值發(fā)生改變。實(shí)際上，在大規(guī)模生產(chǎn)中，要求芯層直徑與包層直徑的比值應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定。中國(guó)發(fā)明專利200610142065.5介紹了一種通過(guò)溫度測(cè)量單元探測(cè)預(yù)制棒末端溫度及纖芯下部溫度，并計(jì)算其差值，據(jù)此控制預(yù)制棒軸向運(yùn)動(dòng)的方法。但是該方法同樣存在兩個(gè)弊端。其一，該方法捕捉的是線上溫度`，不能反映整個(gè)棒頭的溫度分布狀況，對(duì)棒頭溫度的變化響應(yīng)不靈敏。其二，預(yù)制棒生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)變速，可能會(huì)導(dǎo)致芯層折射率的明顯變化，使預(yù)制棒軸向參數(shù)整體穩(wěn)定性變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)上述不足之處，提出一種光纖預(yù)制棒的制造方法及其制造設(shè)備。本發(fā)明能夠克服當(dāng)前的工藝不能對(duì)氣體流量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整、對(duì)粉末棒密度進(jìn)行精確控制的問(wèn)題，提出一種基于面溫度采集技術(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)整氣體流量、精確控制粉末棒密度的方法及其制造設(shè)備，能夠有效防止密度梯度大而導(dǎo)致粉末棒開裂，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量?！N光纖預(yù)制棒的制造方法及其制造設(shè)備是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種光纖預(yù)制棒的制造設(shè)備包括塔體、預(yù)制棒沉積腔體、電機(jī)一、電機(jī)二、卡盤、絲桿、金屬吊桿、導(dǎo)軌、石英腔體、石英靶棒、石英噴燈一、石英噴燈二、SiCl4原料罐、GeCl4原料罐、液態(tài)Ar儲(chǔ)罐、液態(tài)O2儲(chǔ)罐、H2儲(chǔ)罐、氣體控制柜、電磁閥一、電磁閥二、中央處理器、紅外熱像儀、排風(fēng)管、前處理塔、電除塵塔和洗滌塔。在石英腔體上方安裝預(yù)制棒沉積腔體，在塔體上安裝導(dǎo)軌，卡盤與絲桿相連，電機(jī)一控制絲桿旋轉(zhuǎn)，以使卡盤沿導(dǎo)軌上升和下降，電機(jī)二控制卡盤旋轉(zhuǎn)。金屬吊桿裝夾在卡盤上，石英靶棒裝入金屬吊桿中，用于在沉積過(guò)程中附著粉末。石英噴燈一、石英噴燈二分別安裝在石英腔體右側(cè)，石英噴燈一和石英噴燈二的噴燈口在石英腔體內(nèi)部。SiCl4原料罐、GeCl4原料罐、液態(tài)Ar儲(chǔ)罐、液態(tài)O2儲(chǔ)罐、H2儲(chǔ)罐中的氣體分別通過(guò)管道進(jìn)入氣體控制柜內(nèi)部，由質(zhì)量流量控制器MFC控制氣體流量，并繼續(xù)分別經(jīng)管道進(jìn)入石英噴燈一、石英噴燈二。石英腔體左側(cè)安裝有紅外熱像儀，紅外熱像儀通過(guò)信號(hào)線與中央處理器相連。與石英噴燈一、石英噴燈二相連的H2管路上分別裝有電磁閥一、電磁閥二，通過(guò)控制線與中央處理器相連。所述的中央控制器接收紅外熱像儀的反饋信號(hào)，計(jì)算溫度偏差，并運(yùn)用PlD控制原理控制H2管路上的電磁閥一、電磁閥二開度，以調(diào)節(jié)進(jìn)入石英噴燈一、石英噴燈二的H2氣流量。所述的中央控制器采用由CHINO公司制造的CP350/370系列計(jì)算機(jī)，安裝有PID控制器(比例-積分-微分控制器)，設(shè)置有控制程序。石英腔體左上部設(shè)置有排風(fēng)管，排風(fēng)管與前處理塔相連通，前處理塔通過(guò)管道與電除塵塔相連，電除塵塔通過(guò)管道與洗滌塔相連，用于收集、處理反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣。所述的氣體控制柜內(nèi)安裝有若干臺(tái)質(zhì)量流量控制器MFC，由安裝在主控柜電腦上的程序控制其流量。一種光纖預(yù)制棒的制造方法如下:
1.氣體供應(yīng)
將SiCl4原料罐、GeCl4原料罐、液態(tài)Ar儲(chǔ)罐、液態(tài)O2儲(chǔ)罐、H2儲(chǔ)罐中的氣體分別通過(guò)管道進(jìn)入氣體控制柜內(nèi)部，由質(zhì)量流量控制器MFC控制氣體流量，并繼續(xù)經(jīng)管道進(jìn)入石英噴燈一、石英噴燈二。其中，每個(gè)氣體管道(氣路)上配置的質(zhì)量流量控制器MFC (例如AEFC-7800⑶系列質(zhì)量流量控制器)，用于控制不同階段的氣流量。SiCljil量可在0.lg/min 20g/min間調(diào)整,在高溫情況下火焰水解生成SiO2,用于形成預(yù)制棒的包層與芯層；GeClj^量可在0.0lg/min 1.0g/min間調(diào)整,在高溫情況下火焰水解生成GeO2，摻雜在芯層以提高芯層折射率。輸送SiCl4、GeCl4的管道表面需要敷設(shè)加熱帶，溫度控制在100°C
H2流量可在0.lL/min 30L/min間調(diào)整；02流量可在0.lL/min 50L/min間調(diào)整，其中，H2起燃燒作用，O2起助燃作用，另外，為了讓H2完全反應(yīng)，在流量設(shè)定時(shí)，需要將O2流量設(shè)置成富余的。Ar流量可在0.lL/min到10L/min間調(diào)整。作用有二:一，作為載氣，運(yùn)載原料氣體；二，將H2、O2隔開，防止其在噴燈內(nèi)混合、反應(yīng)。2.沉積粉末棒 首先將一根用于堆積粉末的石英靶棒裝入金屬吊桿，開啟電機(jī)一，使金屬吊桿下降到指定位置后，開啟電機(jī)二，使金屬吊桿旋轉(zhuǎn)。點(diǎn)火，旋即開始火焰水解反應(yīng)，粉末開始沉積在石英靶棒表面。在主控柜上開啟自動(dòng)控制模式，運(yùn)行控制程序之后，金屬吊桿牽引石英靶棒旋轉(zhuǎn)和上升，其中控制程序由Visual Basic軟件編輯而成，通過(guò)信號(hào)線與設(shè)備連接。在沉積過(guò)程中，需要將石英腔體內(nèi)壓控制在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍，金屬吊桿保持一定的旋轉(zhuǎn)速度與提升速度。其中，石英腔體內(nèi)壓控制在30±5Pa，旋轉(zhuǎn)速度控制在lOrpm，提升速度控制在35mm/h。3.紅外熱圖像的采集與反饋控制
通過(guò)紅外熱像儀，采集粉末棒頭表面溫度，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并通過(guò)數(shù)據(jù)線將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)傳輸至中央處理器，由中央處理器分析粉末棒頭表面溫度變化，并發(fā)出動(dòng)作指令，控制電磁閥、電磁閥的閥門開度，從而達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)整氣體流量的目的，制成光纖預(yù)制棒。4.尾氣收集、處理
通過(guò)排氣管，將尾氣輸送到廢氣處理設(shè)備進(jìn)行處理。廢氣處理設(shè)備包括前處理塔、電除塵塔和洗滌塔。其中，前處理塔主要作用是，對(duì)尾氣進(jìn)行降溫處理；電除塵塔主要作用是，通過(guò)高壓放電，使粉塵帶電并將其吸附；洗滌塔主要作用是，利用NaOH溶液和尾氣中的HC1、HF等酸性氣體進(jìn)行中和反應(yīng)。通過(guò)以上一系列處理措施，使尾氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明光纖預(yù)制棒的制造方法及其制造設(shè)備設(shè)計(jì)合理，本發(fā)明能夠克服當(dāng)前的工藝不能對(duì)氣體流量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整、對(duì)粉 末棒密度進(jìn)行精確控制的問(wèn)題，提出一種基于面溫度采集技術(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)整氣體流量、精確控制粉末棒密度的方法及其制造設(shè)備，能夠有效防止密度梯度大而導(dǎo)致粉末棒開裂，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明的光纖預(yù)制棒的制造方法及其制造設(shè)備優(yōu)點(diǎn)在于:
1.在整個(gè)沉積過(guò)程中，利用紅外熱像的面溫度采集技術(shù)，可以實(shí)時(shí)獲取粉末棒頭表面的溫度變化，并及時(shí)作出響應(yīng)，調(diào)整氣體流量，從而將粉末棒頭溫度控制在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，防止由于溫度變化幅度大而帶來(lái)的密度的顯著變化，使粉末棒的密度變得實(shí)時(shí)可調(diào)和可控；
2.通過(guò)這種方法，能夠精確控制粉末棒的密度，避免層與層之間密度梯度
3.大而導(dǎo)致粉末棒開裂，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，讓整個(gè)預(yù)制棒制造過(guò)程變得更加自動(dòng)化、智能化。


圖1是粉末棒密度分布示意圖，其中橫軸表示粉末棒的橫向半徑，縱軸表示粉末棒橫截面上的密度。圖1中，①、②標(biāo)出的分別是幾個(gè)噴燈的交界處，開裂容易發(fā)生在此處。圖2是本發(fā)明的設(shè)備示意圖。圖3是本發(fā)明涉及的閉環(huán)控制原理圖。圖4是PID控制原理圖，其中，R(t)是給定值，Y(t)是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值。偏差值E(t)= Y(t)- R(t)，偏差值E(t)作為PID控制器的輸入，U(t)作為PID控制器的輸出和被控對(duì)象的輸入。本發(fā)明中，比例P，積分1、微分D分別可在0.1% 100%、0.01 60、
0.01 10范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。圖5是實(shí)施例一的粉末棒密度分布圖。圖6是實(shí)施例二的粉末棒密度分布圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖1 6，一種光纖預(yù)制棒的制造設(shè)備包括塔體1、預(yù)制棒沉積腔體2、電機(jī)
一3、電機(jī)二 4、卡盤5、絲桿6、金屬吊桿7、導(dǎo)軌8、石英腔體9、石英靶棒10、石英噴燈一 11、石央嗔燈~■ 12、SiCl4原料iig 13、GeCl4原料iip 14、液態(tài)Ar儲(chǔ)iig 15、液態(tài)O2儲(chǔ)_ 16、H2儲(chǔ)_17、氣體控制柜18、電磁閥一 19、電磁閥二 20、中央處理器21、紅外熱像儀22、排風(fēng)管23、前處理塔24、電除塵塔25和洗滌塔26。在石英腔體9上方安裝預(yù)制棒沉積腔體2，在塔體I上安裝導(dǎo)軌8，卡盤5與絲桿6相連，電機(jī)一 3控制絲桿6旋轉(zhuǎn)，以使卡盤5沿導(dǎo)軌8上升和下降，電機(jī)二 4控制卡盤5旋轉(zhuǎn)。金屬吊桿7裝夾在卡盤5上，石英靶棒10裝入金屬吊桿7中，用于在沉積過(guò)程中附著粉末。石英噴燈11、石英噴燈12分別安裝在石英腔體9右側(cè)，噴燈口在石英腔體9內(nèi)部。SiCl4原料罐13、GeCl4原料罐14、液態(tài)Ar儲(chǔ)罐15、液態(tài)O2儲(chǔ)罐16、H2儲(chǔ)罐17中的氣體分別通過(guò)管道進(jìn)入氣體控制柜18內(nèi)部，由質(zhì)量流量控制器MFC28 36控制氣體流量，并繼續(xù)分別經(jīng)管道進(jìn)入石英噴燈一 11、石英噴燈二 12。石英腔體9左側(cè)安裝有紅外熱像儀22，紅外熱像儀22通過(guò)信號(hào)線與中央處理器21相連。與石英噴燈一 11、石英噴燈二 12相連的H2管路上分別裝有電磁閥一 19、電磁閥
二20，通過(guò)控制線與中央處理器21相連。所述的中央控制·器21接收紅外熱像儀22的反饋信號(hào)，計(jì)算溫度偏差，并運(yùn)用PlD控制原理控制H2管路上的電磁閥一 19、電磁閥二 20開度，以調(diào)節(jié)進(jìn)入石英噴燈一 11、石英噴燈二 12的H2氣流量。所述的中央控制器采用由CHINO公司制造的CP350/370系列計(jì)算機(jī)，安裝有PID控制器(比例-積分-微分控制器)，設(shè)置有控制程序。石英腔體9左上部設(shè)置有排風(fēng)管23，排風(fēng)管23與前處理塔24相連通，前處理塔24通過(guò)管道與電除塵塔25相連，電除塵塔25通過(guò)管道與洗滌塔26相連，用于收集、處理反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣。所述的氣體控制柜18內(nèi)安裝有質(zhì)量流量控制器MFC28、MFC29、MFC30、MFC31、MFC32、MFC33、MFC34、MFC35、MFC36,由主控柜 37 控制這 9 個(gè) MFC 的流量。一種光纖預(yù)制棒的制造方法如下:
1、氣體供應(yīng)
如圖2，將SiCl4原料罐13、GeCl4原料罐14、液態(tài)Ar儲(chǔ)罐15、液態(tài)O2儲(chǔ)罐16、H2儲(chǔ)罐17中的氣體分別通過(guò)管道進(jìn)入氣體控制柜18內(nèi)部，由質(zhì)量流量控制器MFC28 36控制氣體流量，并繼續(xù)經(jīng)管道進(jìn)入石英噴燈一 11、石英噴燈二 12。其中，每個(gè)氣體管道(氣路)上配置的質(zhì)量流量控制器MFC (例如AE FC-7800⑶系列質(zhì)量流量控制器)，用于控制不同階段的
氣流量。SiCl4流量可在0.lg/min 20g/min間調(diào)整),在高溫情況下火焰水解生成SiO2,用于形成預(yù)制棒的包層與芯層；GeClj^量可在0.0lg/min 1.0g/min間調(diào)整,在高溫情況下火焰水解生成GeO2，摻雜在芯層以提高芯層折射率。輸送SiCl4、GeCl4的管道表面需要敷設(shè)加熱帶，溫度控制在100°C
H2流量可在0.lL/min 30L/min間調(diào)整；02流量可在0.lL/min 50L/min間調(diào)整，其中，H2起燃燒作用，O2起助燃作用，另外，為了讓H2完全反應(yīng)，在流量設(shè)定時(shí)，需要將O2流量設(shè)置成富余的。Ar流量可在0.lL/min到10L/min間調(diào)整。作用有二:一，作為載氣，運(yùn)載原料氣體；二，將H2、O2隔開，防止其在噴燈內(nèi)混合、反應(yīng)。2、沉積粉末棒
首先將一根用于堆積粉末的石英靶棒10裝入金屬吊桿7，開啟電機(jī)一 3，使金屬吊桿7下降到指定位置后，開啟電機(jī)二 4，使金屬吊桿7旋轉(zhuǎn)。點(diǎn)火，旋即開始火焰水解反應(yīng)，粉末開始沉積在石英靶棒10表面。在主控柜36上開啟自動(dòng)控制模式，運(yùn)行控制程序之后，金屬吊桿7牽引石英靶棒10旋轉(zhuǎn)和上升，其中，控制程序由Visual Basic軟件編輯而成，通過(guò)信號(hào)線與設(shè)備連接。在沉積過(guò)程中，需要將石英腔體9內(nèi)壓控制在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍，金屬吊桿7保持一定的旋轉(zhuǎn)速度與提升速度。其中，石英腔體9內(nèi)壓控制在30±5Pa，旋轉(zhuǎn)速度控制在IOrpm,提升速度控制在35mm/h。3、紅外熱圖像的采集與反饋控制
通過(guò)紅外熱像儀22，采集粉末棒頭表面溫度，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并通過(guò)數(shù)據(jù)線將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)傳輸至中央處理器21，由中央處理器21分析粉末棒頭表面溫度變化，并發(fā)出動(dòng)作指令，控制電磁閥一 19、電磁閥二 20的閥門開度，從而達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)整氣體流量的目的，制成光纖預(yù)制棒。4、尾氣收集、處理
通過(guò)排氣管23，將尾氣輸送到廢氣處理設(shè)備進(jìn)行處理。廢氣處理設(shè)備包括前處理塔24、電除塵塔25、洗滌塔26。其中，前處理塔24主要作用是，對(duì)尾氣進(jìn)行降溫處理；電除塵塔25主要作用是，通過(guò)高壓放電，使粉塵帶電并將其吸附；洗滌塔26主要作用是，利用NaOH溶液和尾氣中的HC1、HF等酸性氣體進(jìn)行中和反應(yīng)。通過(guò)以上一系列處理措施，使尾氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；所述的前處理塔24、電除塵塔25和洗滌塔26采用市售的設(shè)備配套使用。本發(fā)明涉及的原料包括:一、SiCl4 (流量可在0.lg/min 20.0g/min間調(diào)整),在高溫情況下火焰水解生成SiO2，用于形成預(yù)制棒的包層與芯層；二、GeCl4 (流量可在0.0lg/min 1.0Og/min間調(diào)整),在高溫情況下火焰水解生成GeO2,摻雜在芯層以提高芯層折射率。燃料包括=H2 (流量可在0.lL/min 30.0L/min間調(diào)整)、O2 (流量可在0.1L/min 50.0L/min間調(diào)整)，其中，H2起燃燒作用，O2起助燃作用。另外，為了讓H2完全反應(yīng)，在流量設(shè)定時(shí)，需要將O2流量設(shè)置成富余的。輔料包括:Ar (流量可在0.lL/min到10.0L/min間調(diào)整)。作用有二:一，作為載氣，運(yùn)載原料氣體；二，將H2、O2隔開，防止其在噴燈內(nèi)混合、反應(yīng)。原料、燃料及輔料經(jīng)過(guò)管道，輸送至噴燈口進(jìn)行反應(yīng)，不斷堆積到靶棒上，成型為粉末棒，并持續(xù)生長(zhǎng)。其中，輸送原料的管道需要外敷加熱帶，溫度控制在100°c。實(shí)施例一:
在金屬吊桿7上安裝一根長(zhǎng)500mm的石英靶棒10，將初始流量為0.lg/min的SiCl4、
0.0lg/min 的 GeCl4、1.0L/min 的 Ar>5.0L/min 的 O2 和 3.0L/min 的 H2 通入石英噴燈二 12, 通過(guò)火焰水解反應(yīng)生成SiO2、GeO2,附著在石英靶棒10下端，形成芯層。往石英噴燈11中通入初始流量 0.lg/min 的 SiCl4、1.0L/min 的 Ar、15.0L/min 的 O2 和 10.0L/min 的 H2,通過(guò)火焰水解生成SiO2，形成預(yù)制棒的包層。各階段流量設(shè)定如下表1:
權(quán)利要求
1.一種光纖預(yù)制棒的制造設(shè)備，其特征在于:包括塔體、預(yù)制棒沉積腔體、電機(jī)一、電機(jī)二、卡盤、絲桿、金屬吊桿、導(dǎo)軌、石英腔體、石英靶棒、石英噴燈一、石英噴燈二、SiCl4原料罐、GeCl4原料罐、液態(tài)Ar儲(chǔ)罐、液態(tài)O2儲(chǔ)罐、H2儲(chǔ)罐、氣體控制柜、電磁閥一、電磁閥二、中央處理器、紅外熱像儀、排風(fēng)管、前處理塔、電除塵塔和洗滌塔； 在石英腔體上方安裝預(yù)制棒沉積腔體，在塔體上安裝導(dǎo)軌，卡盤與絲桿相連，電機(jī)一控制絲桿旋轉(zhuǎn)，以使卡盤沿導(dǎo)軌上升和下降，電機(jī)二控制卡盤旋轉(zhuǎn)；金屬吊桿裝夾在卡盤上，石英靶棒裝入金屬吊桿中，用于在沉積過(guò)程中附著粉末； 石英噴燈一、石英噴燈二分別安裝在石英腔體右側(cè)，石英噴燈一和石英噴燈二的噴燈口在石英腔體內(nèi)部； SiCl4原料罐、GeCl4原料罐、液態(tài)Ar儲(chǔ)罐、液態(tài)O2儲(chǔ)罐、H2儲(chǔ)罐中的氣體分別通過(guò)管道進(jìn)入氣體控制柜內(nèi)部，由質(zhì)量流量控制器MFC控制氣體流量，并繼續(xù)分別經(jīng)管道進(jìn)入石英噴燈一、石英噴燈二 ； 石英腔體左側(cè)安裝有紅外熱像儀，紅外熱像儀通過(guò)信號(hào)線與中央處理器相連；與石英噴燈一、石英噴燈二相連 的H2管路上分別裝有電磁閥一、電磁閥二，通過(guò)控制線與中央處理器相連； 石英腔體左上部設(shè)置有排風(fēng)管，排風(fēng)管與前處理塔相連通，前處理塔通過(guò)管道與電除塵塔相連，電除塵塔通過(guò)管道與洗滌塔相連，用于收集、處理反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣。
2.根據(jù)權(quán)利用要求I所述的一種光纖預(yù)制棒的制造設(shè)備，其特征在于:所述的氣體控制柜內(nèi)安裝有若干臺(tái)質(zhì)量流量控制器MFC，由安裝在主控柜電腦上的程序控制其流量。
3.根據(jù)權(quán)利用要求I所述的一種光纖預(yù)制棒的制造設(shè)備，其特征在于:所述的中央控制器接收紅外熱像儀的反饋信號(hào)，計(jì)算溫度偏差，并運(yùn)用PlD控制原理控制H2管路上的電磁閥一、電磁閥二開度，以調(diào)節(jié)進(jìn)入石英噴燈一、石英噴燈二的H2氣流量。
4.一種光纖預(yù)制棒的制造方法，其特征在于: (1)氣體供應(yīng) 將SiCl4原料罐、GeCl4原料罐、液態(tài)Ar儲(chǔ)罐、液態(tài)O2儲(chǔ)罐、H2儲(chǔ)罐中的氣體分別通過(guò)管道進(jìn)入氣體控制柜內(nèi)部，由質(zhì)量流量控制器MFC控制氣體流量，并繼續(xù)經(jīng)管道進(jìn)入石英噴燈一、石英噴燈二，其中，每個(gè)氣體管道上配置的質(zhì)量流量控制器MFC，用于控制不同階段的氣流量； SiClj^量可在0.lg/min 20g/min間調(diào)整,在高溫情況下火焰水解生成SiO2,用于形成預(yù)制棒的包層與芯層；66(:14流量可在0.0lg/min 1.0g/min間調(diào)整,在高溫情況下火焰水解生成GeO2，摻雜在芯層以提高芯層折射率；輸送SiCl4、GeCl4的管道表面需要敷設(shè)加熱帶，溫度控制在100°C ； H2流量可在0.lL/min 30L/min間調(diào)整；02流量可在0.lL/min 50L/min間調(diào)整，其中，H2起燃燒作用，O2起助燃作用，另外，為了讓H2完全反應(yīng)，在流量設(shè)定時(shí)，需要將O2流量設(shè)置成富余的； Ar流量可在0.lL/min到10L/min間調(diào)整，作為載氣，運(yùn)載原料氣體，將H2、O2隔開，防止其在噴燈內(nèi)混合、反應(yīng)； (2)沉積粉末棒 首先將一根用于堆積粉末的石英靶棒裝入金屬吊桿，開啟電機(jī)一，使金屬吊桿下降到指定位置后，開啟電機(jī)二，使金屬吊桿旋轉(zhuǎn)；點(diǎn)火，旋即開始火焰水解反應(yīng)，粉末開始沉積在石英靶棒表面；在主控柜上開啟自動(dòng)控制模式，運(yùn)行控制程序之后，金屬吊桿牽引石英靶棒旋轉(zhuǎn)和上升，其中，控制程序由Visual Basic軟件編輯而成，通過(guò)信號(hào)線與設(shè)備連接； 在沉積過(guò)程中，需要將石英腔體內(nèi)壓控制在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍，金屬吊桿保持一定的旋轉(zhuǎn)速度與提升速度，其中，石英腔體內(nèi)壓控制在30±5Pa，旋轉(zhuǎn)速度控制在lOrpm，提升速度控制在35mm/h ； 紅外熱圖像的采集與反饋控制 通過(guò)紅外熱像儀，采集粉末棒頭表面溫度，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并通過(guò)數(shù)據(jù)線將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)傳輸至中央處理器，由中央處理器分析粉末棒頭表面溫度變化，并發(fā)出動(dòng)作指令，控制電磁閥一、電磁閥二的閥門開度，從而達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)整氣體流量的目的，制成光纖預(yù)制棒；尾氣收集、處理 通過(guò)排氣管，將尾氣輸送到廢氣處理設(shè)備進(jìn)行處理，廢氣處理設(shè)備包括前處理塔、電除塵塔和洗滌塔，其中，前處理作用是，對(duì)尾氣進(jìn)行降溫處理；電除塵塔作用是，通過(guò)高壓放電，使粉塵帶電并將其吸附；洗滌塔作用是，利用NaOH溶液和尾氣中的HCl、HF酸性氣體進(jìn)行中和反應(yīng)，通過(guò)以上一系列·處理措施，使尾氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖預(yù)制棒的制造方法及其制造設(shè)備，屬于光纖預(yù)制棒制造領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是利用紅外熱像技術(shù)采集粉末棒頭表面溫度，并參與控制氣體流量的一種方法與設(shè)備。使用該方法能夠做到對(duì)氣體流量的實(shí)時(shí)調(diào)整，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末棒密度的精確控制，防止由于密度梯度大而導(dǎo)致粉末棒開裂，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。包括塔體、預(yù)制棒沉積腔體、電機(jī)一、電機(jī)二、卡盤、絲桿、金屬吊桿、導(dǎo)軌、石英腔體、石英靶棒、石英噴燈一、石英噴燈二、SiCl4原料罐、GeCl4原料罐、液態(tài)Ar儲(chǔ)罐、液態(tài)O2儲(chǔ)罐、H2儲(chǔ)罐、氣體控制柜、電磁閥一、電磁閥二、中央處理器、紅外熱像儀、排風(fēng)管、前處理塔、電除塵塔和洗滌塔。
文檔編號(hào)C03B37/018GK103241938SQ20131015208
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者謝康, 陶偉, 錢宜剛, 吳椿烽, 沈一春 申請(qǐng)人:中天科技精密材料有限公司