一种氧化亚铁对硅的形成的检测装置

1.本实用新型涉及多晶硅提纯（或精炼）的生产工艺技术领域，尤其涉及一种氧化亚铁对硅的形成的检测装置。


背景技术：

2.近些年来，对于能源与环境问题，如传统的矿物能源大量消耗和全球变暖等环境问题已经引起了全球的高度关注。在此背景下，全球光伏产业快速发展，硅太阳能电池材料的硅需求迅速增加。由此导致了硅材料的短缺，价格较高，成为光伏产业发展的瓶颈。提高多晶硅产量和质量、降低成本是多晶硅产业发展的方向。
3.目前国内外大规模生产多晶硅主要采用氯化提纯技术，该技术是将冶金级硅与无水氯化氢进行反应生成三氯氢硅（sihci3），然后采用蒸馏提纯获得高纯的sihci3，再在1100℃的温度条件下用高纯氢气进行还原，获得纯度9n以上的多晶硅。该技术投资规模大且降低的空间有限，生产过程中要产生大量有害气体，需要非常复杂的工艺技术进行尾气处理利用。硅太阳能电池对硅纯度要求一般为6n左右，6n纯度的硅可以达到商用要求的转化效率。因此业界渴望开发一种可以低成本的制备用于太阳能电池的硅原料的技术，近年来通过氧化-还原反应和凝固/偏析的冶金技术生产高纯太阳能级多晶硅受到了重视和开发。
4.在多晶硅的提纯中，氧化亚铁的存在对多晶硅的提纯有益。在炼钢反应中会发生如下反应：si 2feo 高温=sio2 2fe，利用si将feo还原，生成的sio2成为废渣除去，稍微多的si还可以成为合金材料添加在钢中。在多晶硅的提纯反应中，使其发生逆反应，fe可以使二氧化硅转变为硅，fe变成feo通过后续进一步分离排出，从而使硅得到净化，因此在熔融过程中监测feo的成分变化，对了解硅的提纯走向趋势非常重要，目前还没有相关报道。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种氧化亚铁对硅的形成的检测装置，克服现有技术的不足，在多晶硅熔炼的设备上增加x射线光谱仪的检测窗，配合坩埚的升降机构，定时检测熔融多晶硅中氧化亚铁的浓度变化，控制提纯反应的进程。
6.为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
7.一种氧化亚铁对硅的形成的检测装置，其特征在于，包括x射线光谱仪、光谱仪升降架、平衡压力仓和检测窗，在炉壳内设有坩埚架，坩埚架上设有坩埚，坩埚上方的炉壳上设有检测窗，检测窗外侧设有平衡压力仓，平衡压力仓内设有光谱仪升降架，所述光谱仪升降架包括固定架和活动架，活动架上设有x射线光谱仪，固定架与炉壳相连接，活动架上设有导轨与固定架上的导槽相配合，活动架上设有螺母与固定架上的丝杠相啮合，丝杠的顶部设有高温伺服电机；所述平衡压力仓与炉壳之间密封连接，平衡压力仓内的炉壳上设有电磁阀，电磁阀开启后，炉壳内与平衡压力仓相连通。
8.进一步的，所述检测窗包括窗框和耐高温视镜片，窗框的一侧与炉壳之间通过翻
转轴和轴架相连接，翻转轴的一端连接翻转电机。
9.进一步的，所述平衡压力仓外设有厚度5~10mm的铅板屏蔽罩。
10.进一步的，所述平衡压力仓外侧盘设有冷却水管，冷却水管与冷却系统相连接。
11.进一步的，所述炉壳上设有充气管，充气管连接压缩机，充气管上设有充气阀。
12.进一步的，所述炉壳上设有真空管，真空管连接真空泵，真空管上设有真空阀。
13.进一步的，所述炉壳上设有热风管，热风管与热风炉相连接，热风管上设有热风阀。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1）在多晶硅熔炼炉上增加x射线光谱仪的检测窗，定时检测熔融多晶硅中氧化亚铁的浓度变化，控制提纯反应的进程；2）检测窗设有耐高温视镜片，可关闭状态检测也可开启状态检测，满足多种使用需求；3）x射线光谱仪设置在带屏蔽的平衡压力仓内，安全防辐射。4）光谱仪升降架使坩埚与检测窗的距离满足最佳检测距离，提高检测精度。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例结构示意图；
16.图2是图1的外部视图；
17.图3是本实用新型实施例中光谱仪升降架结构示意图；
18.图4是本实用新型实施例中检测窗结构示意图。
19.图中：1-炉壳；2-x射线光谱仪；3-光谱仪升降架；4-平衡压力仓；5-检测窗；6-坩埚架；7-坩埚；8-电磁阀；9-铅板屏蔽罩；10-冷却水管；11-充气管；12-充气阀；13-真空管；14-真空阀；15-热风管；16-热风阀；17-热电阻丝；18-炉门；31-固定架；32-活动架；33-导槽；34-丝杠；35-高温伺服电机；51-窗框；52-耐高温视镜片；53-翻转轴；54-轴架；55-翻转电机。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。
23.见图1－4，是本实用新型一种氧化亚铁对硅的形成的检测装置实施例结构示意图，包括x射线光谱仪2、光谱仪升降架3、平衡压力仓4和检测窗5，在炉壳1内设有坩埚架6，坩埚架6上设有坩埚7，坩埚7周围设有电阻丝17，坩埚7上方的炉壳1上设有检测窗5，检测窗5外侧设有平衡压力仓4，平衡压力仓4内设有光谱仪升降架3，光谱仪升降架3包括固定架31和活动架32，活动架32上设有x射线光谱仪2，固定架31与炉壳1相连接，活动架32上设有导
轨与固定架31上的导槽33相配合，活动架32上设有螺母与固定架31上的丝杠34相啮合，丝杠34的顶部设有高温伺服电机35；平衡压力仓4与炉壳1之间密封连接，平衡压力仓4内的炉壳1上设有电磁阀8，电磁阀8开启后，炉壳1内与平衡压力仓4相连通。炉壳1上设有炉门18，用于装卸坩埚7。
24.检测窗5包括窗框51和耐高温视镜片52，窗框51的一侧与炉壳1之间通过翻转轴53和轴架54相连接，翻转轴53的一端连接翻转电机55。当x射线光谱仪2的检测距离满足要求时，检测窗5可以在关闭状态检测。当x射线光谱仪2与坩埚内物料距离过远不满足技术要求时，检测窗5可以在开启状态检测，此时高温伺服电机35控制x射线光谱仪2沿光谱仪升降架3下降到合适高度。
25.为了避免x射线对周围环境的污染，在平衡压力仓4外设有厚度6-8mm的铅板屏蔽罩9，使操作环境安全健康。
26.为了避免炉壳内的高温环境影响x射线光谱仪2的寿命，可在平衡压力仓4外侧盘设有冷却水管10，冷却水管10与冷却系统相连接，使平衡压力仓4的温度保持在80摄氏度以下。
27.为了使炉壳内的熔融过程顺利进行，在炉壳1上设有充气管11，充气管11连接压缩机，充气管上设有充气阀12，充气阀用于取出坩埚前平衡掉炉壳内的负压。炉壳1上设有真空管13，真空管13连接真空泵，真空管上设有真空阀14，真空泵用于使炉壳内形成真空环境，减少物料中的氧含量。炉壳1上设有热风管15，热风管15与热风炉相连接，热风管上设有热风阀16，热风管15用于补充炉壳内的热量，使物料快速升温。
28.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。