CN102360696B - 一种开合式用于单晶炉的永磁场结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开合式单晶永磁场结构，其包括磁扼端板(1)、导磁板一(2)、角轮(3)、折页(4)、开合推杆(5)、导磁板二(6)、磁体外罩(7)、磁体(8)和磁盒(9)；磁盒与导磁板一和导磁板二固定在一起，两端的磁扼端板通过导磁板一和导磁板二焊接牢固，形成两个半圆“C”臂磁极，组成一对圆形磁场；使用折页(4)连接两个半圆磁极，并且能够由开合推杆驱动以折页为轴使两个半圆磁极开合转动；将内部置有磁体的磁盒封装在磁体外罩内；角轮用于灵活移动开合式单晶永磁场结构。应用本发明，可以保证多晶硅在结晶为单晶时的工艺参数，与电磁磁场相比，不耗电能，工作过程中不耗能，免维护，工作过程中无故障。

Description

一种开合式用于单晶炉的永磁场结构

技术领域

本发明属于磁性设备制造技术领域，具有涉及一种开合式用于单晶炉的永磁场结构，使用该开合式用于单晶炉的永磁场结构可以形成圆形磁场。

背景技术

随着国民经济的快速发展，以及随着我国科技水平的快速发展，半导体硅材料应用越来越广泛，也越来越要求超大规模电路VLSI和特大规模集成电路ULSI以超高速集成电路(UHSIC)的需求，这就要求硅材料的性能参数要求越来越高。特别是，对多晶硅的需求越来越大，对多晶硅的精度(纯度)要求越来越高。由于使用化学腐蚀法使得难以控制制备得到的材料的大小和形状，更不易控制产品的质量，这就使得人们将目光转移到使用磁场的物理制备方法上来。特别是近年来，磁场强度超过10T的超强磁场的应用受到人们的广泛重视；强磁场因其强大的磁化作用，可以使得非铁磁性物质也能显示出内禀磁性，如水、塑料、木材等可在强磁场中悬浮；与普通磁场作用于宏观的物体不同，强磁场能够将高强度的磁能传递到物质的原子尺度，改变原子的排列、匹配和迁移等行为，从而对材料的组织和性能产生深远的影响；在材料制备中，磁场能控制材料生长过程中的形态、大小、分布和取向等，从而影响材料的组织结构，最终获得具有优良性能的新材料。但是目前通过强磁场的磁化效应来制备多晶硅材料的技术没有得到大规模的应用，究其原因在于，由于使用电磁场带来了巨大能源损耗，首先是不经济和不环保，再者是在目前规模化制备多晶硅工艺中，由于强大磁场的不可控性，也造成了多晶硅精度的不确定性。

因此，目前急需一种能够经济且环保，并且能够控制磁场产生和作用范围的磁场结构。

发明内容

为了解决上述技术难题，本发明人经过大量实验和研究，提出了一种开合式用于单晶炉的永磁场结构，该开合式用于单晶炉的永磁场结构能够有效地解决了现有技术中的难题，不仅仅不耗电能，并且不需维护以及没有电磁场应用过程中的噪音污染。

依据本发明的技术方案，是提供一种开合式用于单晶炉的永磁场结构，其包括磁扼端板1、导磁板一2、角轮3、折页4、开合推杆5、导磁板二6、磁体外罩7、磁体8和磁盒9；磁盒9与导磁板一2和导磁板二6固定在一起，两端的磁扼端板1通过导磁板一2和导磁板二6焊接牢固，形成两个半圆磁极，组成一对圆形磁场。使用折页4连接两个半圆磁极，并且能够以折页4为轴使两个半圆磁极开合转动，两个磁极的开合是由开合推杆5驱动；将内部置有磁体8的磁盒9封装在磁体外罩7内；角轮3被均匀固定在磁体外罩7圆周外侧，用于灵活移动开合式用于单晶炉的永磁场结构。

优选地，开合式用于单晶炉的永磁场结构整体为开合式组成“C”结构。

优选地，磁盒9是把磁体集中起来的一个盒体，与磁轭端板1、导磁板一2、导磁板二6、折页4通过焊接组成一体。

优选地，磁极外罩7是采用拉丝不锈钢板材料焊接的。

本发明设计合理，由于采用了开合式用于单晶炉的永磁场结构，加强了磁场梯度和磁力分布的均匀性，同时没有能源损耗，并且开合式增加了使用的便易性；此外，结构的紧凑型提高了磁势利用率。

附图说明

图1为本发明的开合式用于单晶炉的永磁场结构示意图；

图2为图1中的折页示意图；

图3为图1中的开合推杆示意图；

图4为图1中的开合式用于单晶炉的永磁场结构中磁盒的示意图；

图5为对单晶炉应用开合式用于单晶炉的永磁场结构的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图1-5来详细说明本发明的开合式用于单晶炉的永磁场结构，下面仅仅作为示例来说明，本领域技术人员清楚地知晓，只要符合本发明思想的方法及***均落入本发明之中；另外地，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至开合式用于单晶炉的永磁场结构具体结构或部件的具体参数。

如图1所示，本发明的开合式用于单晶炉的永磁场结构，其包括磁扼端板1、导磁板一2、角轮3、折页4、开合推杆5、导磁板二6、磁体外罩7、磁体8和磁盒9；磁盒9与导磁板一2和导磁板二6固定在一起，两端的磁扼端板1通过导磁板一2和导磁板二6焊接牢固，形成两个半圆磁极，组成一对圆形磁场。使用折页4连接两个半圆磁极，并且能够以折页4为轴使两个半圆磁极开合转动，两个磁极的开合是由开合推杆5驱动；将内部置有磁体8的磁盒9封装在磁体外罩7内；角轮3被均匀固定在磁体外罩7圆周外侧，用于灵活移动开合式用于单晶炉的永磁场结构。

具体地，开合式用于单晶炉的永磁场结构整体为开合式组成“C”结构；磁盒9是把磁体集中起来的一个盒体，与磁轭端板1、导磁板一2、导磁板二6、折页4通过焊接组成一体。磁极外罩7是采用拉丝不锈钢板材料焊接的。

参见图5中所示，开合式用于单晶炉的永磁场结构整体为“开合式半”结构，包含磁极的两磁盒位于单晶炉炉体主室两侧，磁场为横向磁场，磁力线平行穿过主室物料区在经过轭板、导磁板构成闭合回路。磁体8为单极结构，磁极采用稀土钕铁硼材料。由磁体8产生磁场方向垂直于单晶炉中的坩埚壁，使坩埚壁表产生400-500Gs场强，而坩埚中心处场强为0的磁场。

更详细地，磁体8采用的是钕铁錋N38，磁感矫顽力(bHb)大于11200 0e(奥斯特)。在磁体8中各个小磁体排布为行与行之间及列与列之间相斥；并且磁轭端板面积是磁极面积的1.7倍，轭板足够厚磁体不退磁。

进一步地，磁轭端板是磁盒端头，起导磁作用，使磁盒里磁块所产生磁力通过磁轭端板导通磁力线，使磁力线不外漏，增强磁场强度。优选地，磁轭端板外形尺寸310X150X22，这个外形尺寸是所通过的磁力线最小的尺寸。导磁板一与导磁板二为左右对称的，主要作用是导磁，使磁场不外漏，其外形尺寸为：1492X400X40，导磁板一与导磁板二的组合既能满足导磁；又能克服因板件太厚而造成加工生产困难的难题。如图1所示，当打开开合式用于单晶炉的永磁场结构时，通过角轮3能够灵活移动开合式用于单晶炉的永磁场结构，使单晶炉彻离磁场环境(参见图5)。图1及图2中所示的折页4用于在开合推杆5的推动下实现开合式用于单晶炉的永磁场结构两个“C”型壁开合的。如图3所示，开合推杆5为电机51通过液压泵52带动液压杆53，即实现液压杆53伸缩，通过液压杆53的伸缩来推动折页4实现开合式用于单晶炉的永磁场结构两个“C”型壁开合的。此外，磁盒9里装放入磁体8固定，外面用磁极外罩7罩上。

本发明没有使用电磁铁，而是通过结构的整体改进，实现了结构简单，性能稳定，生成成本低。通过角轮的使用，增加设备的移动性。

将本发明应用于多晶硅的制备中，保证了多晶硅在结晶为单晶时的工艺参数，克服了现有技术的难题。此外，也克服了本发明人早期发明的固定式单晶磁场结构不均匀分布并且不容易调整的问题。更进一步，本发明能适应单晶炉几种型的，而固定式单晶磁场结构只能在一种型号的单晶炉上，所以开合式用于单晶炉的永磁场结构适应好；还有本发明开合式用于单晶炉的永磁场结构采用磁场为横向磁场，磁力线平行穿过主室物料区在经过轭板、导磁板构成闭合回路。使单晶炉中的坩埚壁表产生400-500Gs场强，而坩埚中心处场强为0的磁场。这与现有固定式单晶磁场结构是不同的。

如上述，已经清楚详细地描述了本发明提出的开合式用于单晶炉的永磁场结构，但是本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出多种修改。因此，所有参考本发明技术方案所做出的各种各样的修改，均应当归入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种开合式用于单晶炉的永磁场结构，其包括磁扼端板(1)、导磁板一(2)、角轮(3)、折页(4)、开合推杆(5)、导磁板二(6)、磁体外罩(7)、磁体(8)和磁盒(9)；磁盒(9)与导磁板一(2)和导磁板二(6)固定在一起，两端的磁扼端板(1)通过导磁板一(2)和导磁板二(6)焊接牢固，形成两个半圆“C”臂磁极，组成一对圆形磁场；使用折页(4)连接两个半圆磁极，并且能够以折页(4)为轴使两个半圆磁极开合转动，两个磁极的开合是由开合推杆(5)驱动；将内部置有磁体(8)的磁盒(9)封装在磁体外罩(7)内；角轮(3)被均匀固定在磁体外罩(7)圆周外侧，用于灵活移动开合式用于单晶炉的永磁场结构；

其中开合式用于单晶炉的永磁场结构整体组成为开合式“C”臂结构；包含磁极的两磁盒位于单晶炉炉体主室两侧，磁场为横向磁场，磁力线平行穿过主室物料区在经过磁扼端板(1)、导磁板构成闭合回路；由磁体(8)产生磁场方向垂直于单晶炉中的坩埚壁，使坩埚壁表产生400-500Gs场强，而坩埚中心处场强为0的磁场；开合推杆(5)包括电机、液压泵和液压杆，电机驱动液压泵带动液压杆伸缩，通过液压杆的伸缩来推动折页(4)实现开合式用于单晶炉的永磁场结构两个“C”臂结构开合。

2.根据权利要求1所述的开合式用于单晶炉的永磁场结构，其中磁盒(9)是把磁体集中起来的一个盒体，与磁轭端板(1)、导磁板一(2)、导磁板二(6)、折页(4)通过焊接组成一体。

3.根据权利要求1所述的开合式用于单晶炉的永磁场结构，其中磁极外罩(7)是采用拉丝不锈钢板材料焊接的。

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