本實用新型涉及一種加熱系統(tǒng)，尤其涉及一種單晶爐熱場加熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

單晶爐是一種在惰性氣體（氮氣、氦氣為主）環(huán)境中,用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化，并使用直拉法生長無錯位單晶的設(shè)備?，F(xiàn)有的單晶爐主要由提拉頭、副室、爐蓋、爐筒、下爐筒、底座機架、坩堝下傳動裝置和熱場等組成。熱場包括壓環(huán)、保溫蓋、保溫罩、石墨坩堝、石英坩堝、坩堝托盤、電極、加熱器、導(dǎo)流筒、螺栓等。加熱器是熱場中的重要部件，常見的加熱器一般為直筒式加熱器，由高純度石墨加工而成，每個半圓筒各為一組且縱向開縫分瓣?，F(xiàn)有的直筒式加熱器在使用時，在直筒式加熱器外部設(shè)置保溫罩，直筒式加熱器內(nèi)部設(shè)置石墨坩堝，石墨坩堝內(nèi)部設(shè)置石英坩堝，由加熱器將石英坩堝內(nèi)的多晶硅等多晶材料熔化。但現(xiàn)有的加熱器往往缺少保護措施，石英坩堝內(nèi)的液態(tài)硅在生產(chǎn)過程極易出現(xiàn)漏出現(xiàn)象，對單晶爐內(nèi)部件造成損傷，如造成加熱器的電極損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種單晶爐熱場加熱系統(tǒng)，能夠有效避免從石英坩堝內(nèi)漏出的液態(tài)硅對單晶爐內(nèi)部件造成損壞。

本實用新型采用下述技術(shù)方案：

一種單晶爐熱場加熱系統(tǒng)，包括筒形的保溫罩，保溫罩的下部設(shè)置有爐底護盤，保溫罩內(nèi)設(shè)置有石墨加熱器，石墨加熱器內(nèi)設(shè)置有石墨坩堝，石墨坩堝內(nèi)還設(shè)置有石英坩堝，石墨坩堝的底部設(shè)置有坩堝托盤，坩堝托盤底部豎直設(shè)置有堝桿，石墨加熱器底部的四個電極連接板均連接有石墨電極，每個石墨加熱器的電極連接板均為與石墨加熱器一體連接的水平電極連接板，水平電極連接板的下表面設(shè)置有與石墨電極上端形狀相匹配的石墨電極安裝槽，石墨電極安裝槽內(nèi)向上開設(shè)有電極螺栓通孔，電極螺栓通孔內(nèi)設(shè)置有電極螺栓，石墨電極包括上端的圓柱狀的石墨凸臺和下端的圓柱狀的石墨柱體，石墨凸臺的直徑大于石墨柱體的直徑，且石墨凸臺與石墨柱體一體連接；石墨電極沿軸向開設(shè)有石墨電極通孔，石墨電極中部還設(shè)置有膨脹孔，膨脹孔的一端與石墨電極通孔導(dǎo)通，膨脹孔的另一端與石墨電極外部導(dǎo)通；石墨電極的外部套設(shè)有筒狀的石英護套，筒狀的石英護套的上端向外部延伸形成的圓錐臺狀的第一導(dǎo)流部，石英護套的外部套設(shè)有筒狀的電極護套，筒狀的電極護套的上端向內(nèi)部延伸形成的圓錐臺狀的第二導(dǎo)流部，電極護套設(shè)置在爐底護盤上開設(shè)的電極安裝孔內(nèi)。

石墨凸臺的高度大于石墨電極安裝槽的深度，石英護套的上端面還開設(shè)有石墨凸臺卡槽。

保溫罩內(nèi)部下表面還設(shè)置有四個石墨電極支架，每個石墨電極支架均與石墨電極對應(yīng)設(shè)置，石墨電極支架包括一體連接的保溫罩固定部和石墨電極限位部，保溫罩固定部豎直設(shè)置且與保溫罩內(nèi)壁可拆卸連接，石墨電極限位部水平設(shè)置且開設(shè)有石墨電極限位圓槽，石墨電極限位圓槽的內(nèi)徑與電極護套的外徑相匹配，依次套設(shè)的電極護套、石英護套和石墨電極的底部均設(shè)置在石墨電極限位圓槽內(nèi)。

石墨電極限位部上還設(shè)置有環(huán)形的液態(tài)硅容置槽，液態(tài)硅容置槽與石墨電極限位圓槽同圓心設(shè)置，液態(tài)硅容置槽位于石墨電極限位圓槽外側(cè)。

液態(tài)硅容置槽與石墨電極限位圓槽之間的石墨電極限位部上表面傾斜設(shè)置形成第三導(dǎo)流部，第三導(dǎo)流部靠近石墨電極限位圓槽一側(cè)的水平高度高于第三導(dǎo)流部靠近液態(tài)硅容置槽一側(cè)的水平高度。

膨脹孔傾斜設(shè)置，膨脹孔與石墨電極通孔導(dǎo)通的一端的水平高度高于與石墨電極外部導(dǎo)通的一端。

電極螺栓的頂部設(shè)置有隔熱護套。

爐底護盤的上表面設(shè)置有石墨碳?xì)帧?/p>

電極護套采用石墨電極護套。

電極螺栓采用石墨螺栓。

本實用新型能夠有效避免從石英坩堝內(nèi)漏出的液態(tài)硅對單晶爐內(nèi)部件造成損壞，同時保證石墨電極與石墨加熱器的有效穩(wěn)定連接。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作以詳細(xì)的描述：

如圖1所示，本實用新型所述的單晶爐熱場加熱系統(tǒng)，包括筒形的保溫罩1，保溫罩1的下部設(shè)置有爐底護盤2，爐底護盤2的上表面設(shè)置有石墨碳?xì)?，保溫罩1內(nèi)設(shè)置有石墨加熱器4，石墨加熱器4內(nèi)設(shè)置有石墨坩堝5，石墨坩堝5內(nèi)還設(shè)置有石英坩堝6，石墨坩堝5的底部設(shè)置有坩堝托盤7，坩堝托盤7底部豎直設(shè)置有堝桿8，堝桿8利用坩堝托盤7帶動石墨坩堝5上下移動，從而實現(xiàn)對石英坩堝6位置的控制。石墨加熱器4底部的四個電極連接板均連接有石墨電極13，本實用新型中，每個石墨加熱器4的電極連接板均為與石墨加熱器4一體連接的水平電極連接板9，水平電極連接板9采用與石墨加熱器4相同的石墨材料制成。水平電極連接板9的下表面設(shè)置有與石墨電極13上端形狀相匹配的石墨電極安裝槽，石墨電極安裝槽內(nèi)向上開設(shè)有電極螺栓通孔，電極螺栓通孔內(nèi)設(shè)置有電極螺栓10，電極螺栓10將石墨電極13與水平電極連接板9連接，電極螺栓10可采用石墨螺栓。石墨電極13包括上端的圓柱狀的石墨凸臺11和下端的圓柱狀的石墨柱體12，石墨凸臺11的直徑大于石墨柱體12的直徑，且石墨凸臺11與石墨柱體12一體連接。圓柱形的石墨凸臺11的設(shè)置，增加了石墨電極13與水平電極連接板9的接觸面積，有效避免了石墨電極13與石墨加熱器4接觸不良而發(fā)現(xiàn)的在連接部打火的現(xiàn)象，提高石墨電極13和石墨加熱器4的使用壽命。石墨電極13沿軸向開設(shè)有石墨電極通孔，石墨電極13中部還設(shè)置有膨脹孔14，膨脹孔14的一端與石墨電極通孔導(dǎo)通，膨脹孔14的另一端與石墨電極13外部導(dǎo)通。由于單晶爐在工作時石墨電極13所處的環(huán)境溫度很高，內(nèi)部空氣受熱膨脹后極易對石墨電極13造成損傷，膨脹孔14能夠及時將高溫氣體排出，保護石墨電極13。石墨電極13的外部套設(shè)有筒狀的石英護套15，石英護套15具有耐高溫、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好及電絕緣性能好的優(yōu)點，能夠有效保護石墨電極13。筒狀的石英護套15的上端向外部延伸形成的圓錐臺狀的第一導(dǎo)流部16，第一導(dǎo)流部16能夠?qū)㈨樦诫姌O連接板9表面流動的液態(tài)硅向下引導(dǎo)，避免其通過石英護套15上端面與水平電極連接板9下端面之間的間隙進(jìn)入石墨電極13內(nèi)。石英護套15的外部套設(shè)有筒狀的電極護套17，電極護套17可采用石墨電極護套。筒狀的電極護套17的上端向內(nèi)部延伸形成的圓錐臺狀的第二導(dǎo)流部18，第二導(dǎo)流部18能夠?qū)㈨樦谝粚?dǎo)流部16及石英護套15外壁表面流動的液態(tài)硅向下引導(dǎo)。電極護套17設(shè)置在爐底護盤2上開設(shè)的電極安裝孔內(nèi)。

為了進(jìn)一步避免液態(tài)硅對石墨電極13造成損壞，本實施例中，石墨凸臺11的高度大于石墨電極安裝槽的深度，石英護套15的上端面還開設(shè)有石墨凸臺卡槽。石墨電極13的整個端部即石墨凸臺11部分全部位于石墨電極安裝槽和石墨凸臺卡槽所形成的的空間內(nèi)，輔以第一導(dǎo)流部16的設(shè)置，能夠保證液態(tài)硅無法流向石墨電極13，確保石墨電極13不受損傷。

為了保證石墨電極13在單晶爐使用過程中位置穩(wěn)定，避免因接觸面打火造成石墨電極13及石墨加熱器4的損壞，本實用新型中保溫罩1內(nèi)部下表面還設(shè)置有四個石墨電極支架19，每個石墨電極支架19均與石墨電極13對應(yīng)設(shè)置，石墨電極支架19包括一體連接的保溫罩固定部20和石墨電極限位部21，保溫罩固定部20豎直設(shè)置且與保溫罩1內(nèi)壁可拆卸連接，石墨電極限位部21水平設(shè)置且開設(shè)有石墨電極限位圓槽，石墨電極限位圓槽的內(nèi)徑與電極護套17的外徑相匹配，依次套設(shè)的電極護套17、石英護套15和石墨電極13的底部均設(shè)置在石墨電極限位圓槽內(nèi)。為了能夠?qū)σ鲗?dǎo)出的液態(tài)硅進(jìn)行收集，避免液態(tài)硅損壞爐底護盤2，本實用新型中，石墨電極限位部21上還設(shè)置有環(huán)形的液態(tài)硅容置槽22，液態(tài)硅容置槽22與石墨電極限位圓槽同圓心設(shè)置，液態(tài)硅容置槽22位于石墨電極限位圓槽外側(cè)。液態(tài)硅容置槽22與石墨電極限位圓槽之間的石墨電極限位部21上表面傾斜設(shè)置形成第三導(dǎo)流部23，第三導(dǎo)流部23靠近石墨電極限位圓槽一側(cè)的水平高度高于第三導(dǎo)流部23靠近液態(tài)硅容置槽22一側(cè)的水平高度。這樣能夠順利的將順著水平電極連接板9表面流動的液態(tài)硅向下引導(dǎo)，依次經(jīng)第一導(dǎo)流部16、石英護套15外壁、第二導(dǎo)流部18、電極護套17和第三導(dǎo)流部23引流至液態(tài)硅容置槽22內(nèi)。

由于隨著單晶爐的使用，石墨電極13或其他部件中的細(xì)小雜質(zhì)逐漸積累，將堵死現(xiàn)有水平設(shè)置的膨脹孔14，造成受熱空氣無法排出，因此本實用新型中將膨脹孔14傾斜設(shè)置，膨脹孔14與石墨電極通孔導(dǎo)通的一端的水平高度高于與石墨電極13外部導(dǎo)通的一端，能夠利用重力和氣流作用將細(xì)小雜質(zhì)及時排出，避免上述問題產(chǎn)生，提高石墨電極13使用壽命。

現(xiàn)有的單晶爐中電極螺栓10上部長時間處于石墨加熱器4直射狀態(tài)下，極易在高溫環(huán)境下發(fā)生斷裂，因此本實用新型中，電極螺栓10的頂部設(shè)置有隔熱護套24，一方面能夠避免液態(tài)硅對電極螺栓10造成腐蝕損壞，另一方面能夠避免電極螺栓10的高溫直射，保證石墨電極13與石墨加熱器4的連接穩(wěn)定。