專利名稱：布里奇曼法大單晶生產(chǎn)車間有毒污染空氣準(zhǔn)靜態(tài)置換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種布里奇曼法大單晶生產(chǎn)車間有毒污染空氣準(zhǔn)靜態(tài)置換方法，屬于 C30B單晶生長領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
布里奇曼單晶生長法是一種常用的單晶生長方法。用于單晶生長用的材料裝在圓 柱型的坩堝中，緩慢地下降，并通過一個(gè)具有一定溫度梯度的加熱爐，爐溫控制在略高于材 料的熔點(diǎn)附近。根據(jù)材料的性質(zhì)加熱器件可以選用電阻爐或高頻爐。在通過加熱區(qū)域時(shí)，坩 堝中的材料被熔融，當(dāng)坩堝持續(xù)下降時(shí)，坩堝底部的溫度先下降到熔點(diǎn)以下，并開始結(jié)晶， 單晶隨坩堝下降而持續(xù)長大。布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間通常用來生產(chǎn)大尺寸的工業(yè)用途的大單晶，關(guān)于這一 點(diǎn)，對(duì)于單晶生長領(lǐng)域的人員而言，是公知的。在采用布里奇曼法生產(chǎn)的各型單晶中，有相當(dāng)一部分涉及有毒元素，所述有毒元 素例如鉛、鎘、碲、汞等，更具體地，相關(guān)單晶例如，二氧化碲單晶，鎢酸鎘單晶、亞碲酸鉍單 晶，等等。在使用布里奇曼法生產(chǎn)單晶的過程中，為保持單晶生長爐腔區(qū)的溫場(chǎng)穩(wěn)定，以期 生長出結(jié)晶良好的單晶，通常還要求布里奇曼單晶生長裝置周邊空氣的溫場(chǎng)穩(wěn)定，因?yàn)?，?晶生長爐腔區(qū)其空氣氛與裝置外部空氣之間有一個(gè)接壤的空氣過渡區(qū)，裝置外部空氣溫場(chǎng) 的穩(wěn)定通常被認(rèn)為是有利于在更精細(xì)的層面上支持單晶生長爐腔區(qū)的溫場(chǎng)穩(wěn)定，基于這一 考慮，布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間通常是門窗緊閉，處于空氣流通不暢、很少更新的狀態(tài)，在 此單晶生長過程中，生產(chǎn)人員仍需要間隔時(shí)段地進(jìn)入所述車間內(nèi)監(jiān)察單晶生長情況。多數(shù) 的單晶生長情形中，所用坩堝是敞口坩堝，而在使用封口坩堝的情形下，由于高溫高壓及化 學(xué)侵蝕作用，常發(fā)生坩堝封口被突破的情況，此時(shí)的封口坩堝與敞口坩堝并無實(shí)質(zhì)上的不 同，上文已述及，此單晶生長法常涉及有毒元素，在高溫區(qū)間，這些有毒元素在與空氣接觸 的條件下，常生成在高溫下具有一定揮發(fā)性的有毒物質(zhì)，關(guān)于這一點(diǎn)，對(duì)于化學(xué)專業(yè)人員來 說，無須贅言，這些揮發(fā)性有毒物質(zhì)順著爐子內(nèi)外的所述空氣過渡區(qū)擴(kuò)散到所述車間的室 內(nèi)空氣中，這類有毒物質(zhì)其毒性有多大，對(duì)于化學(xué)專業(yè)人員來說，亦無須贅言，這類混雜于 車間空氣中的有毒物質(zhì)無色、無味，不易覺察，問題還在于，為保持車間內(nèi)部空氣溫場(chǎng)穩(wěn)定 而緊閉車間門窗的習(xí)慣性做法使得上述有毒物質(zhì)在車間空氣中進(jìn)一步積聚到更為有害的 濃度。相關(guān)生產(chǎn)人員進(jìn)出于這樣的有毒空氣氛中，其所受到的健康損害不言而喻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)上述布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間存在的有毒元 素污染車間空氣的狀況，研發(fā)出一種既能夠保持車間空氣溫場(chǎng)基本穩(wěn)定，又能夠保護(hù)相關(guān) 車間生產(chǎn)人員使其免受有毒空氣損害的方法。本發(fā)明通過如下方案解決所述技術(shù)問題，該方案提供的是一種布里奇曼法大單晶 生產(chǎn)車間有毒污染空氣準(zhǔn)靜態(tài)置換方法，該置換方法包括以下步驟
a，在布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間的頂部架設(shè)均勻分布著許多孔洞的頂板，將所述頂 板上的每一個(gè)孔洞分別與對(duì)應(yīng)的一支頂板輸氣支管連接，頂板上的許多的孔洞對(duì)應(yīng)著許多 支的頂板輸氣支管，所述許多支的頂板輸氣支管是有著相同長度和相同內(nèi)徑的管道；b，在布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間的底部架設(shè)均勻分布著許多孔洞的地板，將所述地 板上的每一個(gè)孔洞分別與對(duì)應(yīng)的一支地板輸氣支管連接，地板上的許多的孔洞對(duì)應(yīng)著許多 支的地板輸氣支管，所述許多支的地板輸氣支管是有著相同長度和相同內(nèi)徑的管道；C，將所述許多支的頂板輸氣支管的所有的余下的端口與通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口連接；d，啟動(dòng)所述通風(fēng)機(jī)。將所述許多支的頂板輸氣支管設(shè)置成具有相同長度和相同內(nèi)徑的管道，其目的是，使各個(gè)頂板輸氣支管的進(jìn)氣端與出氣端的氣壓差彼此相同，還使氣流輸送阻力相同，如 此，可以控制來自頂板各孔洞的輸入新空氣的氣流均衡穩(wěn)定的分布，換句話說，可以使各頂 板孔洞輸出的氣流流量及流速保持彼此相同，經(jīng)由此方式，將新空氣從車間的頂部向下呈 面狀均衡的形態(tài)推出。將所述許多支的地板輸氣支管設(shè)置成具有相同長度和相同內(nèi)徑的管道，其目的是，使各個(gè)地板輸氣支管的進(jìn)氣端與出氣端的氣壓差彼此相同，還使氣流輸送阻力相同，如 此，可以控制來自地板各孔洞的受污染的有毒空氣均衡穩(wěn)定地排出，換句話說，可以使經(jīng)由 各地板孔洞排出的有毒空氣的氣流流量及流速保持彼此相同，通過這一方式，將受污染的 有毒空氣從車間的底部向下呈面狀均衡的形態(tài)排出。將有毒污染空氣從車間的底部排出，而非從頂部排出，是基于這樣一個(gè)因素，即所述污染空氣內(nèi)的有毒元素主要是一些無機(jī)的重元素，這一類有毒氣體成分具有下沉的趨 勢(shì)，從車間的底部排出受污染空氣更為有效。所述頂板輸氣支管被設(shè)置成具有相同長度和相同內(nèi)徑的管道，其具體的長度不限，其具體長度可以是任意的根據(jù)需要設(shè)定的長度，所述頂板輸氣支管的長度例如5米，6 米，9米，12米，16米，25米；所述頂板輸氣支管的內(nèi)徑不限，其具體內(nèi)徑尺寸可以是任意的 根據(jù)需要設(shè)定的內(nèi)徑尺寸，所述頂板輸氣支管的內(nèi)徑尺寸例如0. 5厘米，1. 0厘米，1. 5厘 米，2. 0厘米，2. 5厘米，3. 0厘米，3. 5厘米。所述地板輸氣支管被設(shè)置成具有相同長度和相同內(nèi)徑的管道，其具體的長度不限，其具體長度可以是任意的根據(jù)需要設(shè)定的長度，所述地板輸氣支管的長度例如5米，6 米，9米，12米，16米，25米；所述地板輸氣支管的內(nèi)徑不限，其具體內(nèi)徑尺寸可以是任意的 根據(jù)需要設(shè)定的內(nèi)徑尺寸，所述地板輸氣支管的內(nèi)徑尺寸例如0. 5厘米，1. 0厘米，1. 5厘 米，2. 0厘米，2. 5厘米，3. 0厘米，3. 5厘米。所述許多支的地板輸氣支管的所有的余下的端口可以直接通往車間外部，與車間外部的空氣聯(lián)通，此情形下，啟動(dòng)所述與頂板輸氣支管聯(lián)通的通風(fēng)機(jī)，在新空氣輸入車間的 同時(shí)，受氣壓的作用，有毒的受污染的空氣就可以從車間底部的所述許多孔洞向車間外部 排出，如此更新空氣，保持了車間內(nèi)部的空氣溫場(chǎng)基本穩(wěn)定，這是一種準(zhǔn)靜態(tài)的均衡的空氣 置換方法。為了在車間門被臨時(shí)打開的情形下仍然能夠保持空氣的準(zhǔn)靜態(tài)均衡置換，本案 方法還可以進(jìn)一步包括以下步驟e，將所述許多支的地板輸氣支管的所有的余下的端口與另一臺(tái)通風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口連接；
f，啟動(dòng)所述另一臺(tái)通風(fēng)機(jī)。如此，可以形成車間上、下的進(jìn)、出氣流的聯(lián)動(dòng)式的流動(dòng)更新。所述另一臺(tái)通風(fēng)機(jī) 其相關(guān)連接及啟動(dòng)不是必需的。所述通風(fēng)機(jī)一詞本身的技術(shù)含義是公知的。本案方法當(dāng)然還可以包括一些其它步驟，所述其它步驟例如，在所述通風(fēng)機(jī)與頂板輸氣支管的連接處加裝氣體過濾網(wǎng)，用于阻止車間外部的塵土之類的東西進(jìn)入車間；所 述其它步驟又例如，在所述與頂板輸氣支管連接的通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口位置安裝用于觀測(cè)通風(fēng) 量的氣體流量表；所述其它步驟還例如，在頂板上的若干孔洞位置貼附裝設(shè)一些用于指示 通風(fēng)狀況的飄帶，等等。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，通過所述步驟，建立了一種布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間空氣置換 機(jī)制，該置換機(jī)制既保持了所述車間空氣溫場(chǎng)基本穩(wěn)定，又對(duì)所述車間空氣進(jìn)行持續(xù)更新， 及時(shí)地排除混雜了有毒元素的受污染的空氣，本案方法能夠保護(hù)相關(guān)車間生產(chǎn)人員使其免 受有毒空氣損害。


圖1是有助于理解本案所述方法及其運(yùn)作方式的示意圖，該圖沒有繪出所述通風(fēng) 機(jī)及頂板輸氣支管和地板輸氣支管，圖中出現(xiàn)的上、下兩排箭頭顯示進(jìn)、出氣流的流動(dòng)、置 換方式。圖中，1是布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間，2是安置于車間內(nèi)的布里奇曼法單晶生長 爐，3是埋置布里奇曼法單晶生長坩堝的外部陶瓷質(zhì)套筒，所述坩堝埋置其內(nèi)，4是布里奇 曼法單晶生長爐的支腳，5是用于控制布里奇曼法單晶生長坩堝升降的電動(dòng)機(jī)械裝置。
具體實(shí)施例方式圖1展示本案方法啟動(dòng)后的車間空氣置換運(yùn)作情形，該空氣置換方法包括以下步 驟a，在布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間1的頂部架設(shè)均勻分布著許多孔洞的頂板，將所述頂板 上的每一個(gè)孔洞分別與對(duì)應(yīng)的一支頂板輸氣支管連接，頂板上的許多的孔洞對(duì)應(yīng)著許多支 的頂板輸氣支管，所述許多支的頂板輸氣支管是有著相同長度和相同內(nèi)徑的管道；b，在布 里奇曼法單晶生產(chǎn)車間1的底部架設(shè)均勻分布著許多孔洞的地板，將所述地板上的每一個(gè) 孔洞分別與對(duì)應(yīng)的一支地板輸氣支管連接，地板上的許多的孔洞對(duì)應(yīng)著許多支的地板輸氣 支管，所述許多支的地板輸氣支管是有著相同長度和相同內(nèi)徑的管道；c，將所述許多支的 頂板輸氣支管的所有的余下的端口與通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口連接；d，啟動(dòng)所述通風(fēng)機(jī)。之后，即形 成如圖1所顯示的車間空氣置換運(yùn)作情形。為緩解因車間門偶爾敞開造成的車間空氣溫場(chǎng)的嚴(yán)重?cái)_動(dòng)，也可以增加以下步 驟e，將所述許多支的地板輸氣支管的所有的余下的端口與另一臺(tái)通風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口連接； f，啟動(dòng)所述另一臺(tái)通風(fēng)機(jī)。所述頂板輸氣支管的優(yōu)選長度在5米 25米之間，所述頂板輸氣支管的優(yōu)選內(nèi)徑 在0. 5厘米 3. 5厘米之間，所述地板輸氣支管的優(yōu)選長度在5米 25米之間，所述地板 輸氣支管的優(yōu)選內(nèi)徑在0. 5厘米 3. 5厘米之間。
權(quán)利要求
布里奇曼法大單晶生產(chǎn)車間有毒污染空氣準(zhǔn)靜態(tài)置換方法，該置換方法包括以下步驟a，在布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間的頂部架設(shè)均勻分布著許多孔洞的頂板，將所述頂板上的每一個(gè)孔洞分別與對(duì)應(yīng)的一支頂板輸氣支管連接，頂板上的許多的孔洞對(duì)應(yīng)著許多支的頂板輸氣支管，所述許多支的頂板輸氣支管是有著相同長度和相同內(nèi)徑的管道；b，在布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間的底部架設(shè)均勻分布著許多孔洞的地板，將所述地板上的每一個(gè)孔洞分別與對(duì)應(yīng)的一支地板輸氣支管連接，地板上的許多的孔洞對(duì)應(yīng)著許多支的地板輸氣支管，所述許多支的地板輸氣支管是有著相同長度和相同內(nèi)徑的管道；c，將所述許多支的頂板輸氣支管的所有的余下的端口與通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口連接；d，啟動(dòng)所述通風(fēng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布里奇曼法大單晶生產(chǎn)車間有毒污染空氣準(zhǔn)靜態(tài)置換方法， 其特征在于，該置換方法的步驟還包括e，將所述許多支的地板輸氣支管的所有的余下的端口與另一臺(tái)通風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口連接；f，啟動(dòng)所述另一臺(tái)通風(fēng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布里奇曼法大單晶生產(chǎn)車間有毒污染空氣準(zhǔn)靜態(tài)置換方法， 其特征在于，所述頂板輸氣支管的長度在5米 25米之間，所述頂板輸氣支管的內(nèi)徑在0. 5 厘米 3. 5厘米之間，所述地板輸氣支管的長度在5米 25米之間，所述地板輸氣支管的 內(nèi)徑在0. 5厘米 3. 5厘米之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種布里奇曼法大單晶生產(chǎn)車間有毒污染空氣準(zhǔn)靜態(tài)置換方法，屬于單晶生長領(lǐng)域。布里奇曼法大單晶生產(chǎn)車間存在有毒元素污染車間空氣問題，本案旨在解決該問題。本案方法其步驟包括在車間的頂部及底部分別架設(shè)多孔洞的頂板及多孔洞的地板，將頂板諸多孔洞與諸多等內(nèi)徑、等長度的頂板輸氣支管連接，將地板諸多孔洞與諸多等內(nèi)徑、等長度的地板輸氣支管連接，將諸多頂板輸氣支管的所有的余下的端口與通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口連接，啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)。通過所述步驟，建立了一種布里奇曼法單晶生產(chǎn)車間有毒污染空氣準(zhǔn)靜態(tài)置換機(jī)制，該機(jī)制能夠在車間空氣溫場(chǎng)幾乎不受擾動(dòng)的情形下，對(duì)車間空氣進(jìn)行持續(xù)更新。
文檔編號(hào)F24F7/08GK101799199SQ20091014158
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者李榕生 申請(qǐng)人:李榕生