專利名稱：石英管爐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于化學(xué)反應(yīng)腔室的石英管爐，特別涉及一種石英管爐的開口端密封結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
石英管爐(Quartz Tube Furnace)具有耐高溫，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，所以，其用途廣泛，例如常用于化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(Chemical VaporDeposition，CVD)，氣相外延生長(zhǎng)系統(tǒng)，電漿沉積系統(tǒng)等領(lǐng)域?？梢哉f(shuō)，石英管爐是高溫化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)主要包括高溫加熱爐10，石英管爐20及氣體配給系統(tǒng)30。其中，高溫加熱爐10為中空?qǐng)A柱狀加熱設(shè)備，其內(nèi)部設(shè)置有加熱裝置(圖未示)，例如電阻絲等；石英管爐20為具有一內(nèi)部腔室的長(zhǎng)圓柱管體，其插入高溫加熱爐內(nèi)中空處，并且其兩端(輸入端21及輸出端22)為可開啟的密封口，分別伸出高溫加熱爐外面，另外，石英管爐10可固定于高溫加熱爐內(nèi)，或可相對(duì)高溫加熱爐移動(dòng)。氣體配給系統(tǒng)30包括各種氣體源31(包括反應(yīng)氣體、保護(hù)氣體)，這些氣體分別相應(yīng)的通過(guò)流量控制器(圖未示)以及管道32連接至石英管爐10的輸入端21，以提供反應(yīng)所需。各種反應(yīng)氣體及保護(hù)氣體流經(jīng)石英管爐20，被加熱、發(fā)生反應(yīng)之后，剩余氣體或由反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣由石英管爐20的輸出端22輸出外面。待反應(yīng)的原料、基底以及反應(yīng)舟可由石英管爐10的輸入端21開啟后放入，并移動(dòng)至中心。反應(yīng)完成之后可由輸入端21或輸出端22取出。
化學(xué)反應(yīng)需要控制各種反應(yīng)條件，例如反應(yīng)溫度、反應(yīng)氣體組成、反應(yīng)氣體質(zhì)量或體積比例、反應(yīng)腔室內(nèi)部的氣體壓力、反應(yīng)時(shí)間等等。從上述結(jié)構(gòu)可以看出，石英管爐20的輸入端21及輸出端22的密封性能將對(duì)反應(yīng)氣體成分、內(nèi)部腔室的氣體壓力等條件產(chǎn)生很大影響。因此，石英管爐20的輸入端21及輸出端22需具有良好密封性。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)石英管爐輸入端21或輸出端22的密封結(jié)構(gòu)示意圖。該輸入端21或輸出端22密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于石英管端部、并具有公螺紋的內(nèi)套管23，具有與該內(nèi)套管配合的母螺紋的外套管24，以及具有彈性的O形密封環(huán)25。另外，該外套管24的端部以互相導(dǎo)通的方式連接有氣體輸入/輸出口26，以及用于測(cè)量溫度的熱電偶27。該密封結(jié)構(gòu)通過(guò)內(nèi)套管23及外套管24互相咬合、使所述O形密封環(huán)25緊密貼合于內(nèi)外套管接合處，從而形成密封。使用時(shí)，反應(yīng)氣體、反應(yīng)剩余氣體及由反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣分別經(jīng)氣體輸入口、輸出口26導(dǎo)入或?qū)С觥５?，現(xiàn)有技術(shù)尚有不足，其一，氣體輸入口或輸出口分別穿過(guò)外套管24，而該外套管24需經(jīng)常開啟/閉合，這樣有可能使得氣體輸入口或輸出口容易松動(dòng)，導(dǎo)致氣密性下降或損壞；其二，由于石英管爐20使用溫度較高(例如制備奈米碳管時(shí)溫度高達(dá)700～1000度左右)，O形密封環(huán)25易于產(chǎn)生變形、扭曲或因老化而失效，使得該密封結(jié)構(gòu)的氣密性下降或損壞。因此，現(xiàn)有技術(shù)的接頭結(jié)構(gòu)及密封方式尚需進(jìn)一步改良。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)由于O形環(huán)易變形、扭曲或老化引起密封性下降等問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有良好氣密性的石英管爐結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供一種石英管爐結(jié)構(gòu)，其包括一石英管爐本體，其具有第一端及第二端；一內(nèi)套管設(shè)于該第一端，該內(nèi)套管外表面具有第一螺紋結(jié)構(gòu)，其一側(cè)邊具有環(huán)狀邊緣；一外套管，其具有一開口端，另一端設(shè)有壓蓋，該開口端的內(nèi)表面形成有與內(nèi)套管相配合的第二螺紋結(jié)構(gòu)；及一密封墊片；其中，該密封墊片可抵靠于該內(nèi)套管側(cè)邊的環(huán)狀邊緣，并通過(guò)外套管與內(nèi)套管的螺紋咬合、使外套管的壓蓋緊壓該密封墊片而形成密封。
本實(shí)用新型的石英管爐結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一氣體輸入/輸出接口，其設(shè)置于該石英管爐本體靠近該第一端的管壁上。
本實(shí)用新型的石英管爐結(jié)構(gòu)，其中該外套管設(shè)有壓蓋的一端進(jìn)一步設(shè)置有冷卻腔室。該冷卻腔室具有輸入/輸出通道，用于導(dǎo)入/導(dǎo)出冷卻液。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型通過(guò)內(nèi)外套管的相應(yīng)螺紋咬合，將密封墊片緊緊抵靠于石英管爐出口邊緣，確保密封性，且不會(huì)因扭曲或變形而產(chǎn)生泄漏氣體的問(wèn)題；另外，氣體輸入口及輸出口分別固定設(shè)置于靠近石英管爐輸入端、輸出端的管體上，這樣，當(dāng)輸入端、輸出端開啟或閉合時(shí)，不會(huì)牽動(dòng)氣體輸入口及輸出口，所以，可避免因開啟/閉合而造成松動(dòng)等不良后果；本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)在于外套管設(shè)有冷卻腔室，可供冷卻水流通，起到降溫作用，可降低密封墊片表面的溫度，避免密封墊片因溫度過(guò)高而軟化或加速老化，確保密封性并延長(zhǎng)使用壽命。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1密封結(jié)構(gòu)分解圖。
圖3是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)分解圖。
圖5是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)分解圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖3所示，本實(shí)用新型第一實(shí)施例的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)100主要包括高溫加熱爐101，石英管爐110及氣體配給系統(tǒng)130。
其中，高溫加熱爐101為中空的圓柱狀加熱設(shè)備，其內(nèi)部至少設(shè)置有加熱裝置(圖未示)，例如電阻絲等，還可設(shè)置有溫度測(cè)量裝置，例如熱電偶。
結(jié)合圖4所示，石英管爐110為具有一內(nèi)部腔室、兩端(輸入端112及輸出端114)密封且可開啟的長(zhǎng)圓柱管體。所述輸入端112及輸出端114包括可開啟的密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)由互相配合的內(nèi)套管116、外套管118以及密封墊片119組成。石英管爐110插入高溫加熱爐內(nèi)中空處，并且其兩端分別伸出高溫加熱爐外面，石英管爐110可固定于高溫加熱爐內(nèi)，也可相對(duì)高溫加熱爐移動(dòng)。待反應(yīng)的原料、基底以及反應(yīng)舟可由一開口端放入，并移動(dòng)至中心，反應(yīng)完成之后可由該開口端或另一開口端取出。
氣體配給系統(tǒng)130包括各種氣體源131(包括反應(yīng)氣體、保護(hù)氣體)，這些氣體分別相應(yīng)的通過(guò)流量控制器(圖未示)以及輸入通道132連接至石英管爐的靠近輸入端112的管體部位，以提供反應(yīng)所需，這樣，氣體輸入通道132并未直接穿過(guò)石英管爐110的輸入端112。同樣，氣體輸出通道133也未穿過(guò)石英管爐110的輸出端114，而是由靠近該輸出端114的管體部引出。
如圖4所示，石英管爐110的輸入端112亦可采用與該輸出端114相同的密封結(jié)構(gòu)。該密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于石英管爐110一端、具有公螺紋的內(nèi)套管116，具有母螺紋的外套管118，以及具有彈性的圓形密封墊片119。所述內(nèi)套管116及外套管118可由不銹鋼制成，其中內(nèi)套管116的公螺紋與所述外套管118的母螺紋可互相緊密配合。所述內(nèi)套管116側(cè)邊設(shè)有一抵止環(huán)115，所述外套管118設(shè)有與之相對(duì)應(yīng)的壓蓋117。所述密封墊片119是一層或多層圓形薄片，其直徑較內(nèi)套管116的內(nèi)徑大，而較外套管118的內(nèi)徑??；該密封墊片119可由耐高溫的彈性材料制成，如橡膠或塑料等。裝配時(shí)，將密封墊片119抵靠于抵止環(huán)115、封閉于所述內(nèi)套管116出口處(即抵止環(huán)115的開口)，再將外套管118螺旋擰入、與內(nèi)套管116形成緊密螺紋咬合，直至外套管118的壓蓋117緊緊抵壓該密封墊片119，從而將該石英管爐110輸出端114密封。
使用時(shí)，將反應(yīng)物置于石英管爐110內(nèi)，將所需各種反應(yīng)氣體及保護(hù)氣體輸入石英管爐110后，加熱、發(fā)生反應(yīng)，剩余氣體或由反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣由石英管爐110的氣體輸出通道133輸出外面。
圖5為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的石英管爐110密封結(jié)構(gòu)示意圖。該密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于石英管爐110一端、具有公螺紋的內(nèi)套管116，具有母螺紋的外套管118，以及具有彈性的圓形密封墊片119。所述內(nèi)套管116及外套管118可由不銹鋼制成，其中內(nèi)套管116的公螺紋與所述外套管118的母螺紋可互相緊密配合。所述內(nèi)套管116側(cè)邊設(shè)有一抵止環(huán)115，所述外套管118設(shè)有與之相對(duì)應(yīng)的壓蓋(圖未示)。所述密封墊片119是一層或多層圓形薄片，其直徑較內(nèi)套管116的內(nèi)徑大，而較外套管118的內(nèi)徑??；該密封墊片119可由耐高溫的彈性材料制成，如橡膠或塑料等。該密封墊片119抵靠于所述內(nèi)套管116的抵止環(huán)115，并被外套管118的壓蓋內(nèi)側(cè)頂壓、扣緊，從而將該石英管爐110輸出端密封。另外，該外套管118進(jìn)一步設(shè)置有冷卻腔室120，該冷卻腔室120形成于壓蓋的另一側(cè)，且開設(shè)有輸入水管121、輸出水管122，用于導(dǎo)入及導(dǎo)出冷卻水。當(dāng)冷卻水流過(guò)該冷卻腔室120時(shí)，可帶走熱量并降低壓蓋及密封墊片119的溫度。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于首先，通過(guò)內(nèi)外套管116、118的螺紋耦合，將密封墊片119緊緊抵靠于石英管爐110出口，確保密封性，且不會(huì)因扭曲或變形而產(chǎn)生泄漏氣體的問(wèn)題；其次，氣體輸入口及輸出口分別固定設(shè)置于靠近石英管爐輸入端112、輸出端114的管體中，這樣，當(dāng)輸入端、輸出端開啟或閉合時(shí)，不會(huì)牽動(dòng)氣體輸入口及輸出口，因此，可避免因開啟/閉合而造成松動(dòng)等不良后果；再次，本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)在于外套管118設(shè)有冷卻腔室120，可供冷卻水流通，起到降溫作用，可降低密封墊片119表面的溫度，避免密封墊片119因溫度過(guò)高而軟化或加速老化，確保密封性并延長(zhǎng)使用壽命。
權(quán)利要求1.一種石英管爐結(jié)構(gòu)，其包括一石英管爐本體，其具有第一端及第二端；一內(nèi)套管設(shè)于該第一端，該內(nèi)套管外表面具有第一螺紋結(jié)構(gòu)，其一側(cè)邊具有環(huán)狀邊緣；一外套管，其具有一開口端，另一端設(shè)有壓蓋，該開口端的內(nèi)表面形成有與內(nèi)套管相配合的第二螺紋結(jié)構(gòu)；其特征在于，該石英管爐本體還包括一密封墊片，該密封墊片可抵靠于該內(nèi)套管側(cè)邊的環(huán)狀邊緣，并通過(guò)外套管與內(nèi)套管的螺紋咬合、使外套管的壓蓋緊壓該密封墊片而形成密封。
2.如權(quán)利要求1所述的石英管爐結(jié)構(gòu)，其特征在于該內(nèi)套管及外套管為不銹鋼制成。
3.如權(quán)利要求1所述的石英管爐結(jié)構(gòu)，其特征在于該密封墊片為一層或多層圓形薄片。
4.如權(quán)利要求3所述的石英管爐結(jié)構(gòu)，其特征在于該密封墊片由耐高溫的彈性材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的石英管爐結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括一氣體輸入/輸出接口，其設(shè)置于該石英管爐本體靠近該第一端的管壁上。
6.如權(quán)利要求1所述的石英管爐結(jié)構(gòu)，其特征在于該外套管設(shè)有壓蓋的一端進(jìn)一步設(shè)置有冷卻腔室。
7.如權(quán)利要求6所述的石英管爐結(jié)構(gòu)，其特征在于該冷卻腔室具有輸入/輸出通道，用于導(dǎo)入/導(dǎo)出冷卻液。
8.如權(quán)利要求1所述的石英管爐結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括一氣體配制系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求8所述的石英管爐結(jié)構(gòu)，其特征在于該氣體配制系統(tǒng)的導(dǎo)氣管道連接于靠近石英管爐輸入端的管體上。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種石英管爐結(jié)構(gòu)，其包括一石英管爐本體，其具有第一端及第二端；一內(nèi)套管設(shè)于該第一端，該內(nèi)套管外表面具有第一螺紋結(jié)構(gòu)，其一側(cè)邊具有環(huán)狀邊緣；一外套管，其具有一開口端，另一端設(shè)有壓蓋，該開口端的內(nèi)表面形成有與內(nèi)套管相配合的第二螺紋結(jié)構(gòu)；及一密封墊片；其中，該密封墊片可抵靠于該內(nèi)套管側(cè)邊的環(huán)狀邊緣，并通過(guò)外套管與內(nèi)套管的螺紋咬合、使外套管的壓蓋緊壓該密封墊片而形成密封。本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)在于，該外套管設(shè)有壓蓋的一端設(shè)置有冷卻腔室，以降低溫度。本實(shí)用新型提供的石英管爐結(jié)構(gòu)具有良好密封性以及較長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)F27B3/00GK2736724SQ20042009368
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2004年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月25日
發(fā)明者黃全德, 黃文正, 翁維襄 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司