專利名稱：半導(dǎo)體材料外延的廢氣中所含砷微粒的回收設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種環(huán)境保護(hù)設(shè)備，特別是涉及一種能夠有效回收半導(dǎo)體材料外延過(guò)程所產(chǎn)生廢氣中劇毒物質(zhì)砷微粒的設(shè)備。
目前，隨著電子工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各類半導(dǎo)體材料制備手段得到了飛速發(fā)展，特別是各種半導(dǎo)體材料的外延系統(tǒng)被工廠、科研院所、大專院校實(shí)驗(yàn)室廣泛使用。在諸多外延材料中，大量工作集中在含砷的III-V族半導(dǎo)體材料體系。此外，砷也是化工，建材等行業(yè)的重要原料及填加劑。眾所周知，砷是一種劇毒物質(zhì)，國(guó)家對(duì)砷的處理有明確規(guī)定，嚴(yán)格要求砷要以固態(tài)形式回收處理。在半導(dǎo)體外延，化工、建材等生產(chǎn)過(guò)程中，往往是高溫條件下使用砷，這就難免產(chǎn)生大量的砷蒸汽而排入大氣，有害人身健康，污染環(huán)境。已有技術(shù)通過(guò)強(qiáng)氧化劑水溶液噴淋使砷蒸汽等反應(yīng)、冷凝為固體并沉淀，可大大減少其向空中的排入量。但對(duì)于體積小、重量輕的微粒往往不能有效收集。在冷凝循環(huán)水管路系統(tǒng)中設(shè)計(jì)加入很大的沉淀池可以使微小顆粒沉淀，但需要很大的空間，在很多場(chǎng)合難于實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不能有效收集體積小、重量輕的砷微粒的問(wèn)題，提供一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉、容易制造、能夠有效回收半導(dǎo)體材料外延過(guò)程所產(chǎn)生的廢氣中的劇毒物質(zhì)砷微粒的設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)了采用循環(huán)強(qiáng)氧化劑水溶液噴淋附加高速離心裝置來(lái)分離、收集固態(tài)微顆粒設(shè)備。它由外密封桶、循環(huán)水出口、放水口、隔板、進(jìn)氣管、密封桶底、旋轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)流板、離心桶、密封桶上蓋、排氣管、進(jìn)水管、蓮蓬噴頭、自吸泵、填充物、電動(dòng)機(jī)組成，這種設(shè)備是把一外密封桶用帶有很多小孔的隔板分為上下兩部分，密封桶上蓋留出排氣管孔及進(jìn)水管孔，外密封桶的上半空間填充大量沿軸線劈開(kāi)且側(cè)壁有開(kāi)口的填充物，在外密封桶上半空間的上部安裝蓮蓬噴頭，在外密封桶的下半空間內(nèi)部安裝高速旋轉(zhuǎn)離心桶，離心桶外形為圓臺(tái)形，離心桶的桶底中部向上突起呈錐形，且其錐頂高于桶外壁上沿，錐頂開(kāi)孔以與旋轉(zhuǎn)軸相聯(lián)，離心桶外壁上沿向內(nèi)折出一檐，在外密封桶下半空間靠近隔板處安裝進(jìn)氣管，在密封桶底部安裝循環(huán)水出口和放水口及旋轉(zhuǎn)軸孔，循環(huán)水出口與蓮蓬噴頭通過(guò)自吸泵聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)軸與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)，在進(jìn)氣管的口部安裝導(dǎo)流板，將水溶液導(dǎo)入高速旋轉(zhuǎn)離心桶內(nèi)，導(dǎo)流板進(jìn)入離心桶內(nèi)并盡量靠近高速旋轉(zhuǎn)離心桶的內(nèi)錐形側(cè)壁，其間隙以循環(huán)水溶液可自由流過(guò)為益。
本發(fā)明工作時(shí)首先通過(guò)進(jìn)水管向系統(tǒng)內(nèi)注水，其量應(yīng)在進(jìn)氣管口以下并略高過(guò)導(dǎo)流板下端，啟動(dòng)自吸泵使水循環(huán)噴淋。廢氣由進(jìn)氣管進(jìn)入上升，穿過(guò)隔板的孔，而水由蓮蓬噴頭向下噴出。當(dāng)水落在混亂排列的填充物上后，將形成無(wú)規(guī)則水流并從隔板小孔流出。氣體上升受混亂排列的填充物所阻，形成無(wú)規(guī)則氣流，這樣水與氣體可以充分接觸，使氣體中的有害成份與水反應(yīng)、冷凝、固化團(tuán)聚，通過(guò)隔板小孔與水一并流入下半空間，不能排入大氣。水經(jīng)導(dǎo)流板進(jìn)入離心桶，由于離心桶高速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，水中的固態(tài)微粒將被拋向離心桶側(cè)壁并進(jìn)一步沿錐形外壁滑下堆積。離心桶上沿的向內(nèi)折檐和插入離心桶內(nèi)的導(dǎo)流板會(huì)使新流入的水在離心桶內(nèi)有足夠的停留時(shí)間以分離固態(tài)微粒。隨著水的流入，多出平衡狀態(tài)的水將由離心桶上沿溢出。這樣循環(huán)水中將不會(huì)有固態(tài)微粒，通過(guò)定期清理離心桶，實(shí)現(xiàn)固態(tài)物質(zhì)的回收。
本發(fā)明的積極效果采用水與廢氣反向流動(dòng)，通過(guò)無(wú)規(guī)則排列的側(cè)壁有口的沿軸線切塊的塑料短管填充物增加接觸機(jī)會(huì)，使得廢氣中的砷等有害蒸汽有效冷凝被水?dāng)y帶走，減少大氣排入量。水通過(guò)導(dǎo)流板引入高速旋轉(zhuǎn)的離心桶，在離心力作用下懸浮在水中的固態(tài)微顆粒將聚集在離心桶底部邊緣。水不斷經(jīng)導(dǎo)流板流入離心桶并由其上沿溢出，通過(guò)自吸泵實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。通過(guò)定期清理離心桶，可集中收集處理有害物質(zhì)。解決了已有技術(shù)的不能有效收集體積小、重量輕的砷微粒的問(wèn)題，提供了一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，容易制造、能夠有效回收半導(dǎo)體材料外延過(guò)程所產(chǎn)生的廢氣中的劇毒物質(zhì)砷微粒的設(shè)備。
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
附

圖1是本發(fā)明的示意圖，圖中外密封桶1、循環(huán)水出口2、放水口3、隔板4、進(jìn)氣管5、密封桶底6、旋轉(zhuǎn)軸7、導(dǎo)流板8、.離心桶9、密封桶上蓋10、排氣管11、進(jìn)水管12、蓮蓬噴頭13、.自吸泵14、填充物15、電動(dòng)機(jī)16。
實(shí)施例整個(gè)設(shè)備采用全金屬結(jié)構(gòu)。選用薄鐵板卷制金屬外密封桶1上下邊沿焊接連接法蘭，并在側(cè)壁底部焊接循環(huán)水出口2和放水口3。取一薄鐵板裁成直徑與外密封桶1內(nèi)徑相同的圓盤制成隔板4，在其上鉆很多小孔以便水流和氣體流動(dòng)并焊接在外密封桶1內(nèi)中部偏上位置。在外密封桶1下半空間靠近隔板處安裝進(jìn)氣管5。密封桶底6由圓形金屬板制成，邊緣鉆孔，內(nèi)夾橡膠墊用螺絲與外密封桶1法蘭緊密連接以防止漏水。在密封桶底6的底板中心鉆孔，以備安裝旋轉(zhuǎn)軸7。用金屬板卷制錐形導(dǎo)流板8，圓錐底直徑與外密封桶1內(nèi)徑相同，圓錐頂開(kāi)口直徑適當(dāng)，并在進(jìn)氣管下方適當(dāng)位置大頭向上焊接于外密封桶1內(nèi)。離心桶9的制備是由金屬板卷制成兩個(gè)大小不一樣錐度相同的錐形筒，大的一個(gè)底直徑尺寸小于密封桶內(nèi)徑、高度以使導(dǎo)流板8下端可進(jìn)入桶中為宜。小的一個(gè)錐筒的底直徑適當(dāng)，高度不低于進(jìn)氣管位置。大小兩筒側(cè)壁平行、大頭用環(huán)形金屬板焊接成桶。小錐筒的頂用金屬板封接，并在其上鉆孔，以備連接旋轉(zhuǎn)軸。離心桶9外壁上沿焊接一金屬板環(huán)，構(gòu)成向內(nèi)的檐。密封桶上蓋10用金屬板卷制而成，錐頂開(kāi)口接排氣管11。側(cè)壁分別焊接進(jìn)水管12與蓮蓬噴頭13，并把噴頭與循環(huán)水出口2通過(guò)自吸泵14用管路連接。沿軸線劈開(kāi)且側(cè)壁有開(kāi)口的塑料短管填充物15可選用燙發(fā)用的發(fā)卷沿軸心切開(kāi)獲得。頂蓋與外密封桶1通過(guò)內(nèi)夾橡膠墊用螺絲固定連接以防止漏水。旋轉(zhuǎn)軸一端與離心桶9固定，穿過(guò)密封桶底6，另一端與電動(dòng)機(jī)16聯(lián)接。旋轉(zhuǎn)軸密封采用威爾遜密封結(jié)構(gòu)，以保證軸的自由轉(zhuǎn)動(dòng)及不滲漏。
權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)尾氣處理系統(tǒng)中，半導(dǎo)體材料外延的廢氣中所含砷微粒的回收設(shè)備，其特征在于它包括外密封桶1、循環(huán)水出口2、放水口3、隔板4、進(jìn)氣管5、密封桶底6、旋轉(zhuǎn)軸7、導(dǎo)流板8、離心桶9、密封桶上蓋10、排氣管11、進(jìn)水管12、蓮蓬噴頭13、自吸泵14、填充物15、電動(dòng)機(jī)16，外密封桶1用帶有很多小孔的隔板4分為上下兩部分，密封桶上蓋10留出排氣孔11及進(jìn)水管12，外密封桶1的上半空間填充大量沿軸線劈開(kāi)且側(cè)壁有填充物15，在外密封桶1上半空間的上部安裝蓮蓬噴頭13，在外密封桶1的下半空間內(nèi)部安裝高速旋轉(zhuǎn)離心桶9，離心桶9外形為圓臺(tái)形，離心桶9的桶底中部向上突起呈錐形，且錐頂高于桶外壁上沿，錐頂開(kāi)孔以與旋轉(zhuǎn)軸7相聯(lián)，離心桶9外壁上沿向內(nèi)折出一檐，在外密封桶1下半空間靠近隔板4處安裝進(jìn)氣管5，在外密封桶底6部安裝循環(huán)水出口和放水口3及旋轉(zhuǎn)軸7孔，循環(huán)水出口2與蓮蓬噴頭13通過(guò)自吸泵14聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)軸7與電機(jī)16相聯(lián)，在進(jìn)氣管5的口部安裝導(dǎo)流板8，將水溶液導(dǎo)入高速旋轉(zhuǎn)離心桶9內(nèi)，導(dǎo)流板8應(yīng)進(jìn)入桶內(nèi)并盡量靠近高速旋轉(zhuǎn)離心桶9的內(nèi)錐形側(cè)壁，其間隙以循環(huán)水溶液可自由流過(guò)為益。
全文摘要
本發(fā)明是能夠回收半導(dǎo)體材料外延過(guò)程所產(chǎn)生廢氣中劇毒物質(zhì)砷微粒的設(shè)備。由密封桶、放水口、隔板、進(jìn)氣管、桶底、旋轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)流板、離心桶、桶蓋、排氣管、進(jìn)水管、噴頭、吸泵、填充物、電機(jī)組成。采用水與廢氣反向流動(dòng),通過(guò)無(wú)規(guī)則排列的的填充物增加接觸機(jī)會(huì),使廢氣中的砷等有害蒸汽有效冷凝被水?dāng)y帶走,減少大氣排入量。水通過(guò)導(dǎo)流板引入高速旋轉(zhuǎn)的離心桶,在離心力作用下懸浮在水中的固態(tài)微顆粒將聚集在離心桶底部邊緣。水不斷經(jīng)導(dǎo)流板流入離心桶并由其上沿溢出,自吸泵實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。定期清理離心桶集中收集處理有害物質(zhì)。
文檔編號(hào)B01D47/00GK1354035SQ0013359
公開(kāi)日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2000年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月16日
發(fā)明者宋航, 周天明, 張寶林, 蔣紅, 金億鑫, 繆國(guó)慶 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所