沉积炉观测装置

技术领域

本发明属于熔石英砣料生产技术领域，具体涉及沉积炉观测装置。

背景技术

如图1所示，熔石英砣料CVD气相沉积生产过程中，熔石英砣料不停的自转，熔石英砣料沉积面位置1在垂直方向上的变化，使熔石英砣料料头距燃烧器喷口的距离发生变化，进而导致熔石英砣料料头所处环境的温场与得料气氛环境发生变化，影响SiO2颗粒在熔石英砣料料头的熔化沉积过程，最终对熔石英玻璃的物理结构和光学性能造成不良影响，因此需要不断对熔石英砣料沉积面位置1进行调整，使其始终保持在最佳的沉积位置。

由于熔石英砣料CVD气相沉积炉内为高温强光的气相沉积环境，熔石英砣料的椭圆形玻璃态料头对电子光束具有反射、折射能力，导致电子监测类设备无法监测其沉积面位置在垂直方向上的位置变化情况，因此目前行业内对熔石英砣料CVD气相沉积生产过程中，熔石英砣料沉积面位置1在垂直方向上的变化监测，仍采用人眼通过观测孔2直接观察，仅凭视觉感观做定形判断，由于人眼判断的误差较大，导致为保证产品质量，需要多次观察反复确认才能初步确定调整值，且由于误差的存在导致相邻两次的设置调整值时间间隔短，工作人员工作量增加，浪费人力。

发明内容

本发明的目的是：旨在提供一种沉积炉观测装置，能够快速准确的确认熔石英砣料沉积面的调整范围，减少单次确认熔石英砣料沉积面高度变化量的时间，并观测的精度高，可以有效的延长相邻两次确认熔石英砣料沉积面高度变化量的时间间隔，节约人力。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种沉积炉观测装置，包括与观测孔连通的观测筒，所述观测筒固定于沉积炉外壁，所述观测筒内部竖直方向分别设有基准镜和刻度镜，所述基准镜和刻度镜均设有十字标线，两个所述十字标线在水平方向相重叠，所述刻度镜竖向设有刻度，设置十字标线用于对观察者的眼睛位置进行校准，仅当观察者的眼睛位置能够观察到两个所述十字标线相互重叠时，再观测熔石英砣料料尖而读取的刻度镜刻度值为有效值，通过读取该值并用相似三角形公式能够推导出熔石英砣料沉积面位置在垂直方向上的变化移动距离，这样计算出的数值相对于人眼直接观察调试，能够更加快速准确的将熔石英砣料料尖保持在合理的生产环境下，保证产品的质量。

其中，所述熔石英砣料沉积面位置在垂直方向上的变化移动距离L的计算公式为：

n：以本装置刻度镜、基准镜两处的水平标线重合而形成的水平面为基准平面观测料尖，视线与刻度镜的刻度线有一个交叉点，交叉点的刻度值；

a：本装置观测端至刻度镜的水平距离；

b：本装置刻度镜至熔石英砣料料尖的水平距离。

其中，所述观测筒包括法兰、连接筒和延长筒，所述法兰与连接筒固定连接，所述法兰内部设有与刻度镜相匹配的第一装配槽，所述连接筒另一端内部设有与基准镜相匹配的第二装配槽，所述连接筒和延长筒螺纹连接。

其中，所述连接筒靠近法兰一侧上部设有螺纹通孔，所述螺纹通孔螺纹连接有定位螺杆，所述定位螺杆竖直贯穿连接筒并设有与刻度镜相匹配的指针。

其中，所述定位螺杆下侧套设有第一转动环，所述第一转动环连接有连接杆，所述连接杆连接有一字指针，所述一字指针靠近刻度镜，所述连接杆与一字指针构成T形形状。

其中，所述定位螺杆下侧套设有第二转动环，所述第二转动环与连接杆之间设有加固杆。

其中，所述法兰与沉积炉外壁之间还设有通气环，所述四周沿径向设有若干气孔，若干所述气孔连接有进气管。

其中，若干所述气孔均与同一根进气管连接，所述气孔内部设有均压片，所述均压片设有若干通气气孔。

其中，所述气孔与进气管之间连接有接头，所述接头与通气环螺纹连接，所述均压片设于接头底部。

其中，延长筒尾端包裹有软垫。

本发明与现有技术相对比具有以下有益点：

1.本装置通过读取观测熔石英砣料料尖而读取的刻度镜刻度值，并用相似三角形公式能够推导出熔石英砣料沉积面位置在垂直方向上的变化移动距离，这样计算出的数值相对于人眼直接观察调试，能够更加快速准确的得出数值，使熔石英砣料料尖始终保持在合理的生产环境下，保证产品的质量；

2.本装置基准镜安装于连接筒的另一端，且连接筒与法兰固定连接，使刻度镜和基准镜能够提前安装于连接筒内，便于提前调整两个十字标线在水平方向相重叠，方便安装；

3.本装置通过设置定位螺杆和指针，能够快速将指针移动至读数位置，不仅便于准确的读数，而且能提升读数效率，将原本四个旋转周期的读数时间降低至两周，大大的节约时间；

4.本装置使用定位螺杆套设第一转动环，第一转动环依次连接连接杆和一字指针，在结构简单安装方便的同时，实现了定位螺杆左右转动时一字指针始终有一端与刻度镜抵接，第一转动环相对定位螺杆保持不转动，一字指针能够一直指示在刻度镜的刻度上，便于精准读数

5.使用通气环向观测孔内部通气，在观测孔内部形成气幕，防止沉积炉内气相沉积的熔石英颗粒飘散到观测孔内，堵塞观测孔，从而对读取刻度进行干扰。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为现有沉积炉的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例一的观测筒结构示意图；

图3为本发明实施例一的观测筒剖面结构示意图；

图4为本发明实施例一的观测筒和沉积炉结构示意图；

图5为本发明实施例二的观测筒剖面结构示意图；

图6为本发明实施例三的观测筒剖面结构示意图；

图7为本发明实施例四的观测筒剖面结构示意图；

图8为图7中A处的结构放大示意图；

图9为本发明实施例四的定位螺杆、第一转动环、连接杆、一字指针、第二转动环和加固杆装配结构示意图；

图10为本发明实施例五的通气环结构示意图；

图11为本发明实施例五的通气环剖面结构示意图；

图12为图11中B处的结构示意图；

图13为本发明实施例六的观测筒结构示意图；

主要元件符号说明如下：

熔石英砣料沉积面位置1、观测孔2、观测筒4、法兰41、第一装配槽411、连接筒42、第二装配槽421、螺纹通孔422、定位螺杆423、第一转动环424、连接杆425、一字指针426、第二转动环427、加固杆428、延长筒43、软垫431、基准镜44、刻度镜45、通气环5、气孔51、进气管52、第二调节阀521、均压片53、接头54、冷却进口61、第一调节阀611、排气口62、连接管7。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

本申请第一实施例为：

如图2-4所示，本实施例一的沉积炉观测装置，包括与观测孔2连通的观测筒4，观测筒4固定于沉积炉外壁，观测筒4内部竖直方向分别设有基准镜44和刻度镜45，基准镜44和刻度镜45均设有十字标线，两个十字标线在水平方向相重叠，刻度镜45竖向设有刻度，刻度尺寸以毫米为基本单位，基准镜44和刻度镜45的十字标线用于对观察者的观测位置进行校准，仅当观察者的观测位置能够观察到两个十字标线相互重叠时，再观测熔石英砣料料尖而读取的刻度镜刻度值为有效值，通过读取该值并用相似三角形公式能够推导出熔石英砣料沉积面位置1在垂直方向上的变化移动距离，这样计算出的数值相对于人眼直接观察调试，能够更加快速准确的得出数据，便于长期将熔石英砣料料尖保持在合理的生产环境下，保证产品的质量。

其中，熔石英砣料沉积面位置1在垂直方向上的变化移动距离L的计算公式为：

n：以本装置刻度镜45、基准镜44两处的水平标线重合而形成的水平面为基准平面观测料尖，视线与刻度镜45的刻度线有一个交叉点，交叉点的刻度值；

a：本装置观测端至刻度镜45的水平距离；

b：本装置刻度镜45至熔石英砣料料尖的水平距离。

传统采用人眼通过观测孔2直接观察，仅凭视觉感观做定形判断，由于人眼判断的误差较大，导致为保证产品质量，在确认熔石英砣料沉积面位置1在垂直方向上的变化移动距离时，工作人员需要多次观察才能初步确认调整值，而且由于人眼判断的误差较大，导致相邻两次调整值的测量时间间隔短，浪费人力，而通过使用基准镜44和刻度镜45观测则能够减少确认单次调整值的观测时间，并且准确度高，能增长相邻两次调整值的时间间隔，节约人力资源。

本申请第二实施例为：

如图5所示，在实施例一的基础上，本实施例二的沉积炉观测装置，还包括观测筒4包括法兰41、连接筒42和延长筒43，法兰41与连接筒42固定连接，法兰41内部设有与刻度镜45相匹配的第一装配槽411，连接筒42另一端内部设有与基准镜44相匹配的第二装配槽421，连接筒42和延长筒43螺纹连接。

法兰41用于将观测筒4固定于沉积炉外壁，刻度镜45设于法兰41的第一装配槽411中，不仅可以使用粘接等方便的安装方式，而且刻度镜45与熔石英砣料料尖靠近，使得实际读数增大，能够提升公式计算的准确度；基准镜44安装于连接筒42的另一端，且连接筒42与法兰41固定连接，使刻度镜45和基准镜44能够提前安装于连接筒42内，便于提前调整两个十字标线在水平方向相重叠，方便安装；使用延长筒43增加了观察者观测位置与基准镜44之间的水平距离，防止观测位置与基准镜44距离过近而导致观察者使用两个十字标线调整观测位置时，基准镜44的十字标线覆盖面积过大，观察者不能调整到正确的观测位置，而连接筒42和延长筒43螺栓连接不仅便于安装，而且拆卸方便，便于后期对连接筒42的结构进行维护更换零件。

本实施方式中，优选延长筒43尾端包裹有软垫431。这样在调整观测位置时，观测者能够将头靠在软垫431中，不仅使用舒适，而且软垫431的摩擦力也能防止观测者移动，能够更加方便的观测读数。

本申请第三实施例为：

如图6所示，在实施例二的基础上，本实施例三的沉积炉观测装置，还包括连接筒42靠近法兰41一侧上部设有螺纹通孔422，螺纹通孔422螺纹连接有定位螺杆423，定位螺杆423竖直贯穿连接筒42并设有与刻度镜45相匹配的指针。

定位螺杆423和螺纹通孔422配合，通过转动定位螺杆423，指针能够在竖直方向移动，在观测熔石英砣料料尖时，由于熔石英砣料在不停的转动，使观测者需要在熔石英砣料沉积面最高点与刻度镜45的刻度重合才能确认熔石英砣料沉积面位置1，再次复查又要等至少一个旋转周期，这样单次读数周期过短，而且没有标记容易花眼，为保证准确性只能多次读数，延长了读数时间，无指针时为保证数据准确性通常需要等熔石英砣料沉积面转动四个旋转周期才能读取完数值，而转动定位螺杆423能快速将指针移动至读数位置，不仅便于准确的读数，而且能提升读数效率，能够直接将四周的读取周期降低至两周(第一周将指针调整至刻度读数附近，第二周精准校核指针位置)，大大的节约时间，定位螺杆423位于刻度镜45刻度侧面，避免遮挡刻度，定位螺杆423上侧螺栓连接有握把，便于转动定位螺杆423，螺纹通孔422和定位螺杆423均采用细牙螺纹，更方便对准指针，连接筒42可以固定连接一段与螺纹通孔422相匹配的螺纹套筒，这样定位螺杆423转动更加稳定，指针的精准度越高，实际上也可以将螺纹通孔422贯穿至法兰41下侧，定位螺杆423上下两侧均与螺纹通孔422螺纹连接，同样也能使定位螺杆423转动更加稳定，提高指针的精准度。

本申请第四实施例为：

如图7-9所示，在实施例三的基础上，本实施例四的沉积炉观测装置，还包括定位螺杆423下侧套设有第一转动环424，第一转动环424连接有连接杆425，连接杆425连接有一字指针426，一字指针426靠近刻度镜45，连接杆425与一字指针426构成T形形状。

第一转动环424能够相对定位螺杆423转动，通过一字指针426靠近刻度镜45，连接杆425与一字指针426构成T形形状，使定位螺杆423左右转动时一字指针426始终有一端与刻度镜45抵接，第一转动环424相对定位螺杆423保持不转动，一字指针426能够一直指示在刻度镜45的刻度上，这样能避免定位螺杆423的转动对一字指针426读数进行干扰，一字指针426所指读数能更准确，并且使用定位螺杆423、螺纹通孔422、第一转动环424、连接杆425和一字指针426配合，结构简单加工方便，加工成本也较低，并且便于安装使用；一字指针426位于定位螺杆423下方，这样也能够避免定位螺杆423遮挡刻度。

本实施方式中，优选定位螺杆423下侧套设有第二转动环427，第二转动环427与连接杆425之间设有加固杆428。第二转动环427和加固杆428对一字指针426进行加固，减少一字指针426上下滑动带来的形变。

本申请第五实施例为：

如图10-12所示，在实施例二的基础上，本实施例五的沉积炉观测装置，还包括法兰41与沉积炉外壁之间设置的通气环5，5四周沿径向设有若干气孔51，若干气孔51连接有进气管52。通气环5的气孔51由外接的气泵经过进气管52通入空气，观测孔2一直保持有微量气体向炉内呼入，这样在观测孔2内部形成气幕，防止沉积炉内气相沉积的熔石英颗粒飘散到观测孔2内覆盖在刻度镜45上使刻度镜45模糊，从而对读取刻度进行干扰，通气环5两侧均设有密封垫，防止漏气。

本实施方式中，优选若干气孔51均与同一根进气管52连接，气孔51内部设有均压片53，均压片53设有若干通气气孔。均压片53的通气气孔为小孔，当气体穿过均压片53时，气体流通阻力增加，因此气体不会仅由一两个气孔51进入观测孔2，而是均匀地由通气环5四周的气孔51通过，当气体通过均压片53进入观测孔2，空间增大气体流速减小，使得观测孔2内部的气幕均匀，能够更好的防止沉积炉内气相沉积的熔石英砣料飘散到观测孔2内。

本实施方式中，优选气孔51与进气管52之间连接有接头54，接头54与通气环5螺纹连接，均压片53设于接头54底部。这样便于安装和更换均压片53。

本申请第六实施例为：

如图13所示，在本实施例五的基础上，本实施例六还包括冷却进口61和排气口62，所述冷却进口61和排气口62设于连接筒42两侧，且靠近于刻度镜45，所述冷却进口61和排气口62与连接筒42连通，所述冷却进口61与进气管52共同连接有连接管7，所述连接管7外接的气泵，所述冷却进口61设有第一调节阀611，所述进气管52设有第二调节阀521。

冷却进口61和排气口62设于连接筒42两侧且靠近于刻度镜45，且与连接筒42连通，冷却进口61由连接管7通入气体后能够对刻度镜45进行冷却，气体带走热量由排气口62外排，由于通入通气环5的气体需要较小，否则气体吹动会影响沉积炉内部的反应，因此在连接筒42内连接冷却进口61和排气口62对刻度镜45进行降温，防止刻度镜45受沉积炉内的高温影响升高，连带提升螺杆423的温度被升高影响使用，第一调节阀611和第二调节阀521分别控制对应管道的气体大小，便于调节。

本申请第七实施例为：

在本实施例五的基础上，在进气管52内通入低温氮气，这样即使进气管52通入气体较小也能起到良好的降温作用，降低观测筒周围温度。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。