阅读说明：本技术 一种石英锭生产装置及掺杂方法 (Quartz ingot production device and doping method ) 是由 江志和 谷巨明 秦卫光 张铁 王帅 刘念宗 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种石英锭生产装置及掺杂方法,包括：封闭的掺杂剂容器,所述掺杂剂容器至少为一个,用于盛装石英掺杂元素配置成的溶液；气体输入管,其一端与所述掺杂剂容器连通,另一端设有洁净压缩空气入口；所述气体输入管上设有气体流量控制阀用于控制洁净压缩空气进入掺杂剂容器量,进而调整掺杂剂容器的掺杂剂流出量；掺杂剂输出管,一端与所述掺杂剂容器连通,另一端位于竖直设置的基础石英管的一侧；下料管,用于石英粉料的下料,其出口与所述掺杂剂输出管对齐设置；火焰产生装置,设置在所述掺杂剂输出管的输出端,将掺杂剂和石英粉料热熔后沉淀在所述基础石英管的外壁。操作过程容易控制、掺杂均匀、原料不易受到污染。(The application provides a quartz ingot production device and a doping method, which comprise the following steps: the device comprises a closed dopant container, at least one dopant container and a control device, wherein the dopant container is used for containing a solution prepared by quartz doping elements; one end of the gas input pipe is communicated with the dopant container, and the other end of the gas input pipe is provided with a clean compressed air inlet; the gas input pipe is provided with a gas flow control valve for controlling the amount of clean compressed air entering the dopant container so as to adjust the dopant outflow amount of the dopant container; one end of the dopant output pipe is communicated with the dopant container, and the other end of the dopant output pipe is positioned on one side of the vertically arranged basic quartz pipe; the discharging pipe is used for discharging quartz powder, and an outlet of the discharging pipe is aligned with the dopant output pipe; and the flame generating device is arranged at the output end of the dopant output pipe and used for depositing the dopant and the quartz powder on the outer wall of the basic quartz pipe after hot melting. The operation process is easy to control, the doping is uniform, and the raw materials are not easy to be polluted.)

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

一种石英锭生产装置，包括：封闭的掺杂剂容器1，所述掺杂剂容器1至少为一个，用于盛装石英掺杂元素配置成的溶液；气体输入管2，其一端与所述掺杂剂容器1连通，另一端设有洁净压缩空气入口21；所述气体输入管2上设有气体流量控制阀22用于控制洁净压缩空气进入掺杂剂容器1量，进而调整掺杂剂容器1的掺杂剂流出量；掺杂剂输出管3，一端与所述掺杂剂容器1连通，另一端位于竖直设置的基础石英管6的一侧；下料管4，用于石英粉料的下料，其出口与所述掺杂剂输出管3对齐设置；火焰产生装置5，设置在所述掺杂剂输出管3的输出端，将掺杂剂和石英粉料热熔后沉淀在所述基础石英管5的外壁。

具体地，请参考图1和图2所示，将所需掺杂元素配置成溶液，盛放在掺杂剂容器1中备用。掺杂剂容器1是一个或者多个，方便将不同的掺杂元素同时或者分别掺杂。气体输入管2与掺杂剂输出管3插在掺杂器容器上，使得掺杂剂容器是密封的，洁净压缩空气从洁净压缩空气入口21进入装有掺杂元素的掺杂剂容器，掺杂过程不易受到污染，通过气体流量控制阀22控制洁净压缩空气的进入量，进而可以控制掺杂剂容器的流出量。所述基础石英管可轴向旋转，石英锭沉积在基础石英管5的外壁并沿径向方向逐渐变大，形成石英锭。本申请通过布局火焰产生装置、掺杂剂输出管、石英粉料下料管、基础石英管的位置关系，使得压缩空气经过火焰产生装置产生火焰刚好将由掺杂剂输出管流出的掺杂剂、由石英粉料下料管下落的石英粉料一层一层沉积到基础石英管上形成石英锭，提高了掺杂的均匀性，由于本装置的掺杂过程不是搅拌完成的，原料不容易受到污染，通过洁净压缩空气的气体流量调节阀可以控制掺杂浓度的大小，控制方便便捷。

此处需要说明的是，本申请图示中的气体输入管2和掺杂剂输出管3位于掺杂剂容器1的下方，实际使用过程中气体输入管2和掺杂剂输出管3都位于掺杂剂容器1的上方。气体输入管2和掺杂剂输出管3可以都位于掺杂剂容器1的一面，或者位于掺杂剂容器1的不同面。

进一步的，所述火焰产生装置5位于掺杂剂输出管3相对远离基础石英管6的一侧；包括离子头51，所述离子头51相对靠近掺杂剂输出管3的一端设有火焰喷出口52、相对远离相对远离掺杂剂输出管3的一端设有压缩空气入口53；离子头51用于将空气过电后从火焰喷出口52喷出火焰。

具体地，所述离子头51上缠绕有电感线圈54，通过电感线圈54对离子头过电，电离压缩空气，产生火焰，安全、简便、有效。

进一步的，所述气体输入管2和所述掺杂剂容器1可拆卸连接，所述掺杂剂输出管3和所述掺杂剂容器1可拆卸连接。

具体地，气体输入管2、掺杂剂输出管3均与掺杂剂容器1可拆卸连接，方便取下气体输入管2与掺杂剂输出管3，同时掺杂剂容器1拆卸取下后可以拿去清洗，清洗方便简单。于此同时，取下后直接安装罐装好掺杂元素的掺杂剂容器1，节省工作时间，提高工作效率。

进一步的，所述掺杂剂容器1有多个，每个所述掺杂剂容器1连接一个气体输入管2，所述掺杂剂输出管3分别和多个掺杂剂容器101连通。

具体地，请参考图3和图4所示，多个掺杂剂容器方便同时掺杂不同的掺杂元素。

在每个掺杂剂容器1和掺杂剂输出管3连通的管路上设有单向阀31。可以直接通过控制单向阀31控制掺杂剂容器的掺杂过程，例如只允许一个掺杂剂容器和掺杂剂输出管连通，允许任意两个或者三个同时和掺杂剂输出管连通，或者不同的石英锭生成过程中开启不同的掺杂剂容器，操作简单方便。

每个掺杂剂容器1和掺杂剂输出管3连通的管路上还设有流量计32，统计掺杂剂输出量，精准掌握掺杂浓度。

进一步，本装置还包括用于给所述掺杂剂输出管3从下至下进行清洁的清洗装置7，所述清洗装置7包括清洗刷71；所述清洗刷71从底端沿其长度方向依次设有刷头部711、擦干部712和烘干部713；所述清洗刷71的中部设有清洗腔72，所述清洗腔72的底部侧壁开设有喷水孔721；所述清洗刷71内还设有烘干腔73，环绕所述清洗腔71设置，对应所述烘干部713的清洗刷71侧壁设有喷气孔731；所述擦干部712由固定套在所述清洗刷71外的吸水棉形成。

此处可以理解的是，掺杂剂输出管连通多个掺杂剂容器时，一般掺杂剂容器盛装的掺杂元素类别是固定的，因此分别与多个掺杂剂容器连通的部分不用清洗，而主体管路混入了多种掺杂元素，在新的石英锭生成过程中，主体管路中遗留的元素会对要求生成的石英锭掺杂浓度产生影响，因此只需要清洗汇合的主管路部分即可。

请具体地参考图5-图7所示，本申请所述的清洗刷设有的刷头部711、擦干部712和烘干部713对掺杂剂输出管3进行水洗擦干烘干的全方位清洗。喷水孔721喷水辅助刷头部711将管壁刷干净，擦干部712将掺杂剂输出管管壁水珠擦拭干净，烘干气体从喷气孔731流出，辅助烘干部713对掺杂剂输出管进行烘干处理，提高清洗效率，烘干完毕，可以直接投入使用。清洗装置清洗后投入使用，降低了掺杂过程中受到污染的几率，提高产品的质量。

进一步的，所述清洗刷71的端部密封连接有端盖74，所述端盖74中部连接有与所述清洗腔72连通的清洗水管75；所述端盖74上还连接有与所述烘干腔73连通的烘干气管76。

具体地，清洗腔72和清洗水管75连通，水流从清洗水管75进入清洗腔72然后经喷水孔721流出。烘干气管76和烘干腔73连通，烘干气体从烘干气管76。

进一步的，所述清洗刷71与所述端盖74可转动连接；所述清洗装置7还包括用于驱动所述清洗刷71旋转的第一驱动机构，以及用于驱动所述端盖74及与其连接的清洗刷71沿所述清洗刷71的长度方向运动的第二驱动机构。

具体地，所述清洗刷71与所述清洗装置7可拆卸连接，本申请所述的清洗装置清洗刷71伸入掺杂剂输出管的主管路部分并与主管路部分可拆卸连接。当清洗刷71从上向下移动伸出掺杂剂输出管后，可以将清洗刷71部分拆卸下来。

所述清洗刷71与所述端盖74可转动连接，清洗刷71在旋转工作过程中端盖74保持不动，不会对清洗水管75和烘干气管76造成影响。

在第一驱动机构和第二驱动机构的驱动下，清洗刷一边旋转一边向下移动，对掺杂剂输出管3进行清洗，清洗效果好并且方便，待清洗完成后将清洗刷71从掺杂剂输出管3下方完全伸出，将清洗刷分离取下，其余部分从掺杂剂输出管上方取下即可，操作简单方便。

进一步的，所述第一驱动机构包括：第一电机771；主动轮772，与所述第一电机771的输出轴连接；皮带773，与所述主动轮772套接；皮带轮774，其外壁与所述皮带773套接，其内壁与所述清洗装置7的外壁套接；所述第一电机771、主动轮772、皮带773及皮带轮774由支撑组件支撑定位；第一电机771启动带动主动轮772转动，主动轮772通过皮带773带动皮带轮774进而带动整个清洗装置7旋转。

具体地，皮带轮774为环状结构，其内壁与所述清洗装置7的外壁接触连接，皮带轮774外壁套设有皮带773，所述皮带773还套设在主动轮772上，当第一电机771启动，输出轴转动带动主动轮771进而带动皮带轮774转动，依靠静摩擦力带动清洗装置7转动，实现清洗装置7的旋转动作，不需要手动清洁，省时省力，清洗更加干净。

所述支撑组件为支撑平台，用于固定第一驱动机构的第一电机771、主动轮772和皮带轮774。

进一步的，所述第二驱动机构包括：第二电机781；套筒782，与所述第二电机782的输出轴固定连接；螺杆783，一端伸入所述套筒782内部并与所述套筒782螺纹套接，另一端与所述端盖783可转动卡接；第二电机781启动时带动套筒782转动，螺杆783上下移动进而推动端盖74上下移动。

具体地，第二电气781启动后输出轴转动带动套筒782转动，所述套筒782设有内螺纹，所述螺杆783设有与内螺纹配接的外螺纹，在套筒782转动过程中，螺杆783实现上下移动动作，进而带动端盖上下移动。由于螺杆783与所述端盖74可旋转卡接，螺杆783转动不会带动端盖74转动。螺杆783的上升下降带动本清洁装置上下移动实现从上至下的清洁工作。不需要手动控制，省时省力。

实施例二

一种石英锭掺杂方法，包括前文所述的石英锭生产装置，包括如下步骤：将掺杂元素配置成溶液，盛放在掺杂剂容器中；打开气体流量控制阀，洁净压缩空气经气体输入管进入掺杂剂容器推动掺杂剂流入掺杂剂输出管，并通过调节气体流量控制阀控制掺杂浓度大小。

具体地，掺杂剂从掺杂剂输出管流出。于此同时，设定石英粉料料仓的下料量，使得石英粉料流入下料管持续下料；火焰产生装置产生等离子火焰；基础石英管旋转，等离子火焰将掺杂剂和石英粉料一层一层沉积到基础石英管上，形成目标直径的石英锭。

与现有的搅拌烘干掺杂的方式相比，采用等离子火焰融融掺杂剂和石英粉料的方式，调节压缩空气的流量调整掺杂剂浓度，容易控制，原料不易受到无人，降低了掺杂料制备过程中的成本。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。