專利名稱：激光測距儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型 涉及一種測量規(guī)則物體大小的裝置，特別涉及一種非接觸測量還原爐 中多晶硅棒直徑的激光測距儀。
背景技術(shù)：
改良西門子法生產(chǎn)多晶硅主要是通過三氯氫硅和氫氣在還原爐中高溫沉積于硅 芯表面而得。其中多晶硅生產(chǎn)過程中，沉積速率是評價進(jìn)氣配比、電流等相關(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié)對 多晶硅生產(chǎn)綜合影響的重要指標(biāo)，也是保證多晶硅產(chǎn)量的重要依據(jù)。而沉積速率主要通過 單位時間內(nèi)硅芯表面的多晶硅沉積重量來表示，其單位一般為kg/h。而硅芯表面的沉積重 量等于硅的密度乘以沉積體積，即硅棒體積的變化量，這就需要在多晶硅生產(chǎn)過程中實時 監(jiān)測硅棒直徑的生長大小。在實際的多晶硅沉積過程中，硅棒的直徑隨著時間推移不斷長大。大約經(jīng)過一周 多的時間，原本直徑為8mm的硅芯逐漸長大成150mm 220mm左右的硅棒。由于多晶硅的 沉積反應(yīng)是在一個密封的容器內(nèi)進(jìn)行的高溫化學(xué)反應(yīng)，而且該物體的直徑會隨著時間的推 移不斷增加。這種特殊條件決定了在容器內(nèi)無法放置內(nèi)置測量儀，所以不能用傳統(tǒng)的直尺 測量方法來準(zhǔn)確測量硅棒的直徑。目前，對于圓柱形硅棒直徑數(shù)據(jù)的獲得主要是操作工人用肉眼通過還原爐視鏡的 觀測孔來觀測，所得的多晶硅棒直徑數(shù)值均為經(jīng)驗值。通常，在一爐多晶硅的生產(chǎn)周期內(nèi)， 往往需要幾班次的操作人員輪流觀測并記錄硅棒的直徑大小數(shù)據(jù)。由于觀測人的經(jīng)驗不 一，導(dǎo)致所得數(shù)據(jù)的偏差較大，從而直接影響了對多晶硅沉積速率的評估和生產(chǎn)的可控性。 這就需要一種固定的測量裝置或儀器，按照統(tǒng)一的參照物或標(biāo)準(zhǔn)方法測量還原爐中硅棒的 直徑大小，有利于得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的科學(xué)統(tǒng)籌。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是解決目前存在的非接觸測量物體直徑時采用經(jīng)驗估測而導(dǎo) 致誤差較大的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種激光測距儀，其包括測量標(biāo)尺；在標(biāo)尺 上可移動的滑塊；以及設(shè)置在滑塊上的第一激光發(fā)生器。測量時，滑塊可以先滑動至標(biāo)尺一 端(基準(zhǔn)位置)并使其上的第一激光發(fā)射器所發(fā)射激光對準(zhǔn)所測物體例如硅棒的左邊緣， 然后通過滑動標(biāo)尺上的滑塊并使第一激光發(fā)射器所發(fā)射激光對準(zhǔn)硅棒的右邊緣，如此便可 測得硅棒的直徑。激光測距儀還可包括設(shè)置在測量標(biāo)尺的基準(zhǔn)位置處的第二激光發(fā)生器。這樣在測 量時就可以利用第二激光發(fā)生器所發(fā)射激光來對準(zhǔn)所測物體例如硅棒的左邊緣，避免了滑 塊需要先滑動至標(biāo)尺的基準(zhǔn)位置的需要。優(yōu)選滑塊上還設(shè)置有水平定位儀。這樣就可以根據(jù) 水平定位儀的水平情況判斷測 量時激光測距儀是否水平放置，從而保證測量的是硅棒的水平直徑，提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。優(yōu)選滑塊上還設(shè)置有放大觀測裝置。通過放大觀測裝置，使得激光束精確定位在 所測硅棒的邊緣，如此便可保證測量數(shù)據(jù)的精確性和準(zhǔn)確性。優(yōu)選滑塊上還設(shè)置有手柄。觀測時手持手柄便能很容易地進(jìn)行滑動與觀測。第一激光發(fā)生器或第二激光發(fā)生器還可以設(shè)置有調(diào)節(jié)激光束方向的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝 置。這種結(jié)構(gòu)在被測物體直徑較大的情況下特別有用。優(yōu)選測量標(biāo)尺上設(shè)置有固定支架。這種結(jié)構(gòu)可以消除由于操作人員手持激光測距 儀可能帶來的晃動而對測量結(jié)果的精度影響。固定支架上還可以設(shè)置有調(diào)節(jié)測量標(biāo)尺位置的旋轉(zhuǎn)軸。通過旋轉(zhuǎn)激光測距儀，可 以調(diào)整至最佳的觀測角度。因此，本實用新型具有如下的有益效果1)通過規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)操作進(jìn)行測量，避免靠經(jīng)驗?zāi)繙y導(dǎo)致的誤差。2)本實用新型的激光測距儀結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，且操作簡便。3)在激光測距儀帶有放大觀測裝置和水平定位儀的情況下，通過放大瞄準(zhǔn)觀測， 準(zhǔn)確定位，進(jìn)一步保證了測量數(shù)據(jù)的精確性。

圖1是本實用新型激光測距儀的測量原理圖。圖2是本實用新型激光測距儀構(gòu)造圖。圖3是本實用新型激光測距儀的放大圖。圖4是本實用新型固定式激光測距儀的測量原理圖。圖5是本實用新型固定式激光測距儀的放大圖。圖6是本實用新型激光測距儀的大硅棒測量原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。雖然以下僅以測量封閉容器中 的硅棒直徑為例，但顯然本實用新型并不受此限制。如圖1所示，通過還原爐的觀測孔3能看到硅棒1的全部以及下面的石墨夾套2。 手持激光測距儀的手柄7于還原爐(未示出)的視鏡觀測孔3前選擇好觀測角度，并通過滑 塊6上的水平定位儀10調(diào)節(jié)水平。開啟激光發(fā)射裝置，并使得第二激光發(fā)射器4從發(fā)射口 發(fā)出的光束4’準(zhǔn)確定位在所測硅棒1的左邊緣，并通過放大觀測孔9’精確瞄準(zhǔn)定位。此 時，固定激光測距儀的位置，并滑動標(biāo)尺8上的可移動的滑塊6，使得第一激光發(fā)射器5從 發(fā)射口發(fā)出的激光束5’準(zhǔn)確定位在所測硅棒1的右邊緣，并通過放大觀測孔9精確瞄準(zhǔn)定 位，然后從標(biāo)尺上讀出兩個激光束之間的刻度，便得到硅棒直徑的精確數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，第 二激光發(fā)射器4從發(fā)射口發(fā)出的光束4’準(zhǔn)確從零刻度處發(fā)出，如此通過讀出第一激光發(fā)射 器5發(fā)出的激光束5’對應(yīng)在標(biāo)尺上的刻度，便得到硅棒直徑的精確數(shù)據(jù)?？梢苿拥幕瑳Q6和測量標(biāo)尺8的左端第二激光發(fā)射器4上還設(shè)有放大觀測孔(放 大觀測裝置)9和9’。放大觀測孔9和9’分別由一放大鏡組成，通過放大觀測孔9和9’瞄 準(zhǔn)，使得激光束精確定位在所測硅棒1的邊緣，如此便可保證測量數(shù)據(jù)的精確性和準(zhǔn)確性。[0027]進(jìn)一步地，如圖4所示，通過還原爐的觀測孔3能看到硅棒1的全部以及下面的石墨夾套2。由于操作人員手持激光測距儀可能存在的晃動會給測量帶來誤差。本實用新型 通過給激光測距儀加設(shè)一固定金屬外框或固定支架11，并通過螺釘?shù)仁侄螌⒔饘偻饪?1 固定在還原爐視鏡外部的法蘭13上，這樣能夠?qū)⒓す鉁y距儀固定住，避免手持晃動帶來的 測量誤差。金屬外框11設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸12，從而激光測距儀及其金屬外框11所在平面可以軸 向轉(zhuǎn)動，便于調(diào)整觀測硅棒1直徑至最好角度。通過水平定位儀10調(diào)節(jié)水平后，開啟激光 發(fā)射裝置，并使得第二激光發(fā)射器4從發(fā)射口發(fā)出的光束4’準(zhǔn)確定位在所測硅棒1的左邊 緣。此時，固定激光測距儀的位置，并滑動標(biāo)尺8上的可移動的滑塊6，使得第一激光發(fā)射器 5從發(fā)射口發(fā)出的激光束5’準(zhǔn)確定位在所測硅棒1的右邊緣，并通過放大觀測孔精確瞄準(zhǔn) 定位，然后從標(biāo)尺上讀出兩個激光束之間的刻度，便得到硅棒直徑的精確數(shù)據(jù)。更進(jìn)一步地，在多晶硅的生產(chǎn)過程后期，硅棒的直徑比較大，一般為120 180mm 左右，通過觀測孔往往看不到硅棒的左右邊緣，但至少可以看到硅棒的一邊，如圖6所示， 可以看到所測硅棒1的右邊緣。在這種情況下，不能直接采用激光測距儀測量所測硅棒1 的直徑。由于所測硅棒與其下方石墨夾套2為同心圓，且石墨夾套2為已知直徑的標(biāo)準(zhǔn)件， 故可以通過測量硅棒1的右邊緣與石墨夾套2的右邊緣之間的距離，根據(jù)已知的石墨夾套 2的直徑，再經(jīng)過簡單的計算便可以得到所測硅棒1的直徑。具體地，通過還原爐的觀測孔3能看到硅棒1以及下面的石墨夾套2的右半部分。 手持激光測距儀的手柄7于還原爐(未示出)的視鏡觀測孔3前選擇好觀測角度，并通過 水平定位儀10調(diào)節(jié)水平。開啟激光發(fā)射裝置，并使得第二激光發(fā)射器4從發(fā)射口發(fā)出的光 束4’準(zhǔn)確定位在石墨夾套2的右邊緣。此時，固定激光測距儀的位置，并滑動標(biāo)尺8上的可 移動的滑塊6，使得第一激光發(fā)射器5從發(fā)射口發(fā)出的激光束5’，并通過旋轉(zhuǎn)裝置調(diào)節(jié)其在 所在縱切面的位置后，準(zhǔn)確定位在所測硅棒1的右邊緣，并通過放大觀測孔精確瞄準(zhǔn)定位， 然后再調(diào)節(jié)回與第二激光光束4’所在平面，并從標(biāo)尺上讀出兩個激光束之間的刻度，所測 得的數(shù)據(jù)乘以2再加上已知石墨夾套2的直徑便是所測硅棒的直徑。本實用新型的測距儀可以通過密封容器的觀測孔，對被測物體準(zhǔn)確進(jìn)行測量，規(guī) 范了測量標(biāo)準(zhǔn)，消除了靠經(jīng)驗通過肉眼估測造成的誤差，提高了物體測量數(shù)據(jù)的可靠性，增 加了生產(chǎn)過程的可控性。
權(quán)利要求一種激光測距儀，其特征在于，包括測量標(biāo)尺；在標(biāo)尺上可移動的滑塊；以及設(shè)置在滑塊上的第一激光發(fā)生器。
2.權(quán)利要求1的激光測距儀，其特征在于，還包括設(shè)置在測量標(biāo)尺的基準(zhǔn)位置處的第 二激光發(fā)生器。
3.權(quán)利要求1或2的激光測距儀，其特征在于，滑塊上還設(shè)置有水平定位儀。
4.權(quán)利要求1或2的激光測距儀，其特征在于，滑塊上還設(shè)置有放大觀測裝置。
5.權(quán)利要求1或2的激光測距儀，其特征在于，滑塊上還設(shè)置有手柄。
6.權(quán)利要求1或2的激光測距儀，其特征在于，第一激光發(fā)生器或第二激光發(fā)生器設(shè)置 有調(diào)節(jié)激光束方向的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置。
7.權(quán)利要求1或2的激光測距儀，其特征在于，測量標(biāo)尺上設(shè)置有固定支架。
8.權(quán)利要求7的激光測距儀，其特征在于，固定支架上設(shè)置有調(diào)節(jié)測量標(biāo)尺位置的旋 轉(zhuǎn)軸。
專利摘要本實用新型提供了一種激光測距儀，其包括測量標(biāo)尺；在標(biāo)尺上可移動的滑塊；以及設(shè)置在滑塊上的第一激光發(fā)生器。測量時，滑塊可以先滑動至標(biāo)尺一端(基準(zhǔn)位置)并使其上的第一激光發(fā)射器所發(fā)射激光對準(zhǔn)所測物體例如硅棒的左邊緣，然后通過滑動標(biāo)尺上的滑塊并使第一激光發(fā)射器所發(fā)射激光對準(zhǔn)硅棒的右邊緣，如此便可測得硅棒的直徑。本實用新型的測距儀可以通過密封容器的觀測孔，對被測物體準(zhǔn)確進(jìn)行測量，規(guī)范了測量標(biāo)準(zhǔn)，消除了靠經(jīng)驗通過肉眼估測造成的誤差，提高了物體測量數(shù)據(jù)的可靠性，增加了生產(chǎn)過程的可控性。
文檔編號G01C3/00GK201569427SQ20092016679
公開日2010年9月1日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者林超 申請人:江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司