阅读说明：本技术 绝缘子及石英舟 (Insulator and quartz boat ) 是由 宋德鹏 姜良斌 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种绝缘子及石英舟,其中绝缘子,用于石英舟上电极片间的定位和绝缘,包括：绝缘子本体,具有第一端和与该第一端相对的第二端；第一定位部,在第一端和第二端各有一个,以使第一端与第一端侧电极片间,以及第二端与第二端侧电极片间脱开第一距离；其中,第一定位部外径小于绝缘子本体外径,而由所述第一距离确定出第一狭缝。依据本发明的绝缘子可有效的降低因沉积碳而倒置的绝缘性能下降问题的影响。(The invention discloses a kind of insulator and quartz boats, and wherein insulator, the positioning and insulation between pole piece are powered on for quartz boat, comprising: insulator body has first end and the second end opposite with the first end；First positioning region respectively has one in first end and second end, so as to disengage first distance between first end and first end lateral electrode piece and between second end and second end lateral electrode piece；Wherein, the first positioning region outer diameter is less than insulator body outer diameter, and determines the first slit by the first distance.Insulator according to the present invention can effectively reduce the influence of the inverted decreasing insulating problem because depositing carbon.)

绝缘子及石英舟

技术领域

本发明涉及一种绝缘子，本发明还涉及一种配有该绝缘子的石英舟。

背景技术

随着新材料产业的大发展，如石墨烯、氮化镓、碳化硅等材料已在应用端十分成熟，可应用于显示、激光投影、照明、电工电子、宇航和航天等领域，但是原材料制备成本高昂成为限制其快速推广应用的重大障碍，目前LPCVD（Low Pressure Chemical VaporDeposition，低压力化学气相沉积法）是一种生产石墨烯效率较高的生产工艺，且产品质量较高。

在石墨烯的LPCVD生长工艺过程中需要用到石墨舟，依靠石墨舟电极之间的射频放电，将气氛中的碳元素沉积到衬底上，从而获得高质量石墨烯薄膜。图1所示为一种石英舟结构，石英舟上存在多个第一电极片1和多个第二电极片6，第一电极片1与第二电极片6间相互平行并依次间隔设置。实现间隔的部件是介于相邻第二电极片6与第一电极片1之间的绝缘子4，从而使第二电极片6与第一电极片1间保持给定距离，从而获得所期望的电场强度。

已知石英舟所使用的绝缘子4多是隔套结构，其可以套装在如图1所示的固定杆2，图中有六条固定杆2，第一电极片1、隔套状的绝缘子4、第二电极片6依次穿设在固定杆2上，基于隔套状的绝缘子4的间隔，使相邻的第二电极片6与第一电极片1保持给定距离。绝缘子4的两端直接支撑在所在端的第二电极片6或第一电极片1相对的面上。LPCVD生长工艺中，由于气氛中存在碳元素，这些碳元素在工件上沉积的同时，也会在用于隔离电极片的绝缘子4表面沉积，当沉积在绝缘子4上的碳层达到一定厚度后，绝缘子4即失去绝缘性。绝缘子4导通的临界期，因电导性较差（电阻大），会在此期间产生电火花，有可能会导致电极片被烧毁。而随着碳层的逐渐增厚，绝缘子的导通性能越来越强，电极片间的电场强度越来越弱，而使的LPCVD的工艺执行时间大幅延长，并产生额外的能耗。

针对前述的绝缘子4因沉积碳而导通的问题，业内目前并无有效解决措施。在一些实现中，绝缘子4采用陶瓷材料，试图通过降低陶瓷材质的绝缘子4的表面粗糙度，以减少碳的沉积，但效果极其有限，并且当前陶瓷材料表面粗糙度最高能做到Ra0.4，再提高表面精度的代价太大，因此，在更多的选择是直接更换绝缘子4，由此会产生很大的后期维护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效减轻因绝缘子上沉积碳而产生的绝缘性能逐渐降低问题的绝缘子，本发明还提供了一种具备该绝缘子的石英舟。

在本发明的实施例中，提供一种绝缘子，用于石英舟上电极片间的定位和绝缘，包括：

绝缘子本体，具有第一端和与该第一端相对的第二端；

第一定位部，在第一端和第二端各有一个，以使第一端与第一端侧电极片间，以及第二端与第二端侧电极片间脱开第一距离；

其中，第一定位部外径小于绝缘子本体外径，而由所述第一距离确定出第一狭缝。

可选地，第一狭缝的深度为第一距离的4~15倍。

可选地，第一距离不小于0.8mm，并与电极片所加载电压正相关；

第一距离不大于3mm。

可选地，第一定位部为第一圆垫片或成型在绝缘子本体端部中心的带中心过孔的凸部。

可选地，绝缘子本体具有：

第一结构：具备该第一结构的绝缘子本体包括一外桶和一内桶，内桶桶底和外桶桶底均开有过孔；以内桶桶口端为导入端嵌入到外桶，并使内桶桶口端与外桶桶底留有第二距离或直接与外桶桶底接合；于径向，内桶外壁与外桶内壁间留有第三距离；内桶桶底外侧面构成第一端端面，外桶桶底外侧面构成第二端端面；

第二结构：具备该第二结构的绝缘子本体包括轴向排列的一组绝缘片，相邻绝缘片间基于第二定位部确定出第二距离，并由该第二距离确定出第二狭缝；或

第三结构：具备该第三结构的绝缘子本体包括一对形体相同的桶体，两桶体底部对合；桶体为多层结构，各层间同轴线，且相邻层间留有第四距离。

可选地，第一结构中，提供一套筒或定位组件以用于外桶与内桶间的轴向定位；

若为定位组件，该定位组件包括一次级套筒和一第二圆垫片，该第二圆垫片的直径大于次级套筒的直径；在第二圆垫片与外桶底间还有一调整垫片，该调整垫片的直径小于第二圆垫片的直径；

第二距离为0.5~2mm。

可选地，所述绝缘子本体和所述第一定位部均为石英材质。

在本发明的实施例中，还提供了一种具备前述绝缘子的石英舟，所述绝缘子用于石英舟上电极片间的绝缘。

可选地，用于石英舟上电极片组装的固定杆为石英杆，石英杆的数量为3~6条；

相应地，电极片上开有相应数量的固定孔，石英杆通过固定孔依次穿设电极片，在相邻电极片间的石英杆上套设有所述绝缘子。

可选地，石英杆一端为螺栓头，另一端为螺杆，适配石英螺母，以用于紧固。

应知，在例如PLCVD生长工艺中，携带有碳粉的气流在电极片所形成的电场间流动，碳粉在电极片间的流动呈现出大致平行于电极片的平流状态。相对于传统的绝缘子整体暴露在携带有碳粉的气流中的情形，在本发明的实施例中，绝缘子本体配合第一定位部用于相邻电极片间距离的设定和绝缘，其中第一定位部相对较小，从而在绝缘子本体的两端形成第一狭缝。第一狭缝一方面在端侧，基于牛顿内摩擦力，在端侧部（即电极片所在侧）气流流速比较低，同时，第一狭缝会产生更大的流阻，进一步降低了气流流速或者完全抑制气流的通过。并且在机械领域可以预见的是，当配合间隙足够小时，甚至能够完全阻隔流体的通过，此即迷宫密封的原理。综上，基于边界摩擦和狭缝对气流流速的抑制作用，使得碳元素在第一狭缝处的沉积能够被有效抑制或者减少，从而在第一定位部处不会或者在更长的时间内不会沉积足够导通的碳层，大大减轻了石英舟的后期维护负担。

附图说明

图1为已知的一种石英舟结构示意图。

图2为已知的一种电极片与绝缘子的配合结构示意图。

图3为第一实施例中所适配绝缘子结构示意图。

图4为第二实施例中所适配绝缘子结构示意图。

图5为第三实施例中所适配绝缘子结构示意图。

图中：1.第一电极片，2.固定杆，3.螺母，4.绝缘子，5.插槽，6.第二电极片，7.支撑块，8.支撑块，9.连接杆，10.支脚，11.连接杆，12.内桶，13.外桶，14.第一垫片，15.定位套，16.第二垫片，17第三垫片，18.绝缘片，19.第四垫片，20绝缘套。

具体实施方式

石英舟上所使用绝缘子4普遍是套型结构，如图1所示，图1中，7个电极片（又称电极板）相互平行的通过六条固定杆2配合螺母3装配为一个整体，套装在固定杆2上的绝缘子4用于相邻电极片间的绝缘，并由绝缘子4的轴向长度确定出相邻电极板间的距离。

一般而言，携带有碳粉的气流通过电极板间的空间以平流的方式流过。关于牛顿内摩擦力的边界摩擦效应，基于常规的生活经验也可理解，如河道中的水流，越是靠近中线，水流速度越快，反之，越是靠近岸边，水流速度越慢，在于河岸对边侧水流产生的边界摩擦力效应，边侧水流对内侧水流产生内摩擦力，依次类推，河岸对水流的阻尼与一距离负相关，该距离即河岸与指定区域的水流距离。同样地，电极片对气流的阻尼也符合牛顿内摩擦力的原理，在靠近电极片侧，气流的速度相对较低。

此外，本发明所依赖的再一个原理实际上也是基于牛顿内摩擦力的原理，可以理解成迷宫密封结构，只不过在本发明的实施例中，先提供第一狭缝，由于确定出第一狭缝的两个部件间距离更小，边界摩擦效应更强烈，在一些实现中，当第一狭缝足够小时，边界摩擦足以完全抑制第一狭缝内气流的流动，在更多的应用中，第一狭缝相对较大时，边界摩擦则至少可减弱气流的速度。

综上，在绝缘子4轴向长度确定的条件下，于绝缘子4的两端构造出两个第一狭缝，以大幅的降低因绝缘所产生的后期维护问题。

其中，绝缘子4的轴向长度如前所述用于确定出相邻电极片间的距离，而第一狭缝则构成减弱气流速度或者完全抑制第一狭缝处气流流动的结构。

图3~5示出了三个实施例中，其共有的特点是，于绝缘子4的两端侧各形成有一个第一狭缝，记绝缘子4位于两第一狭缝之间的部分为绝缘子本体，绝缘子本体与电极片的部分为第一定位部。

第一定位部的外周面、绝缘子本体和电极片间形成第一狭缝。

如前所述，对于石英舟上所使用的绝缘子4而言，其整体上是一个套件，类似于轴上零件中的套筒，用于轴上零件间的轴向定位。在石英舟技术领域，使用绝缘子4在提供电极片间轴向定位的条件下，还应具有绝缘性。

图3~图5所示的三个实施例均为较为优选的实施例，绝缘子本体部分均为一个总成部分，可以理解的是，在本发明最底层次的要求下，绝缘子本体可以构成一个单体结构，而非总成结构。

当前，用在石英舟上的绝缘子4的基础结构为套型结构，可以套在如图1中所示的固定杆2上，在本发明的实施例中，基于固定杆2确定轴向、径向。相应地，由于绝缘子4为套件，其参考系与固定杆2相一致。

基于绝缘子本体的套件特征，而具有第一端和与该第一端相对的第二端。传统的绝缘子4整体上是一个等径圆套筒结构，其两端直接与所在端的电极片接合，当绝缘子4表面沉积较多的碳而形成碳层后，绝缘子4的绝缘性能消失。

在本发明的实施例中，绝缘子本体和第一定位部所形成的绝缘子4相当于变径套筒，其中，第一定位部在绝缘子本体的两端各有一个，从而使第一端与第一端侧电极片间，以及第二端与第二端侧电极片间脱开第一距离；该第一距离显然由第一定位部的长度所确定。

加以对应的，第一定位部外径小于绝缘子本体外径，而由所述第一距离确定出第一狭缝。由于狭缝的存在，基于前述的本发明实施例所依赖的原理，第一定位部上不容易沉积碳，如果狭缝深宽比足够大，第一定位部上可能完全不会沉积碳，在此处形成断路，即便是绝缘子本体上沉积较厚的碳层，仍然不会产生因碳层导电而使绝缘子4导通的问题。

典型地，如图3中所示的位于两端的第二垫片16，图4中位于两端的第三垫片17和图5中的第四垫片19，这些垫片构成第一定位部，其外径相对较小，相对于例如外桶13的外径要小很多，从而在外桶13与例如第一电极片1间会形成狭缝，即前述的第一狭缝，基于边界摩擦，第一狭缝会产生很大的流阻，从而即便是有碳沉积到例如第二垫片16上，所沉积的量也非常有限，不足以产生导通，从而大幅的降低了石英舟的后期维护。

一般而言，第一狭缝越深，碳沉积到例如第二垫片16上的约少，但过深的狭缝需要适配的绝缘子本体的外径就越大，从而会覆盖更大的电极片表面。因此，可用的，第一狭缝的深度为第一距离的4~15倍。

进一步优选的，第一狭缝的深度为第一距离的5倍。

可以理解的是，对于石英舟所使用的绝缘子4，其整体长度通常不大于18mm，相对而言，绝缘子本体占据了绝缘子4整体长度的大部分，相对而言，第一狭缝所适配的第一距离不会很大。

在优选的实施例中，第一距离不小于0.8mm，第一距离所考虑的第一因素是击穿距离，在绝缘子本体沉积碳层而形成导体时，第一距离使得绝缘子本体与电极片间不会被击穿。

相应地，由于不同的石英舟所适配的工作电压并不相同，电压越大，击穿距离也就越大，因此，第一距离与电极片所加载电压正相关。

此外，第一距离不大于3mm。

在图3~5所示的结构中，第一定位部均采用垫片，在本发明的实施例中，第一定位部和绝缘子本体优选石英材质制作，石英材质的特点是成型相对容易，因此，第一定位部可以构造在绝缘子本体上，而在绝缘子本体端部成型出凸部。

图3~图5示出了三种绝缘子4结构，下面对这三种绝缘子4的结构逐一说明。

绝缘子4的第一结构体现在图3所示的实施例中，图中可见，绝缘子本体具有一个外桶13和一个内桶12，其中的“桶”用于表示一端带底的圆筒，所带的底适配于套筒结构，应开有中心孔，该中心孔用作穿设固定杆2的过孔。

其中，内桶12以内桶桶口端为导入端嵌入到外桶13，具体可见于图3，内桶12和外桶13共轴线，可基于两者与固定杆2之间的配合以保证同轴度。

在图3所示的结构中，内桶桶口端与外桶桶底留有第二距离，该第二距离由图3中所示的一个第二垫片16所确定。在一些实施例中，内桶桶口可与外桶桶底直接接合。

第二距离为0.5~2mm。

图3中，内桶12和外桶13嵌套，自身形成一个迷宫结构，易于产生更佳的内摩擦性能。

于径向，内桶外壁与外桶内壁间留有第三距离；内桶桶底外侧面构成第一端端面，外桶桶底外侧面构成第二端端面。

内桶桶底桶底的过孔和外桶桶底的过孔与固定杆2的配合通常采用间隙配合的方式，因此，内桶12与外桶13间的同轴度相对较差，在优选的实施例中，需要采用轴向的部件，通过轴向的抵压，以消除配合间隙所产生的外桶13和内桶12的偏斜。

具体地，参见图3中所示的结构，位于两端的各一个第二垫片16，构成前述的第一定位部，作为垫片零件，基于装配的预紧力而与绝缘子本体和相应端电极片间保持紧密的接合。

内桶12内具有一个定位套15、一个第一垫片14，在第一垫片14与外桶13底间还有一个第二垫片16，其中第一垫片14外径相对较大，大于第二垫片16的外径，也大于定位套15的外径，从而形成迷宫结构。对于依次设置的定位套15、第一垫片14和第二垫片16可以使用一个套筒件替换。

套筒件本体可以是变径结构，而形成所期望的迷宫结构。

图4所示的绝缘子4结构为第二种结构，记为第二结构，具备该第二结构的绝缘子本体包括轴向排列的一组绝缘片18，相邻绝缘片18间基于第二定位部确定出第二距离，并由该第二距离确定出第二狭缝。其中的第二定位部为图4中所示的第三垫片17。

图4中，相邻绝缘片18间的第二狭缝可更加有效的降低碳沉积所产生的绝缘子4导通的问题。

此外，图4所示的结构中，绝缘子4由多个第二垫片17和多个绝缘片18所组成，装配相对简单。

图5所示的结构中，为具备第三结构的绝缘子4，具备该第三结构的绝缘子本体包括一对形体相同的桶体，两桶体底部对合；桶体为多层结构，各层间同轴线，且相邻层间留有第四距离。

图5所示的绝缘子4结构具有两个结构相同的绝缘套20，背对背设置，其中的绝缘套20有同轴线的多个桶体组成，桶体间的缝隙有利于产生更大的流阻。

传统的绝缘子普遍采用陶瓷，陶瓷易于沉积碳，并且表面光洁度不容易提高，在本发明的实施例中，所述绝缘子本体和所述第一定位部均为石英材质，石英材质易于获得1级或者2级精度，即镜面精度，不容易被流体所浸润。

根据权利要求9所述的石英舟，其特征在于，石英杆一端为螺栓头，另一端为螺杆，适配石英螺母，以用于紧固。