專利名稱：一種光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器，特別涉及一種光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶及其 制作方法。
背景技術：
隨著光伏產(chǎn)業(yè)的興起，單晶硅與多晶硅的需求量不斷增長，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求越 來越高，同時也對工藝過程中的溫度控制提出了新的要求。其中擴散刻蝕中擴散爐的控 溫要求溫度高、精度高、受熱爐體長和對爐體環(huán)境污染小等特點，成為產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中溫度 控制的難點部分。目前市面上用于半導體行業(yè)的溫度傳感器有spike tc (單組)、spike tc (雙組)、spike控溫熱偶、spike埋露式熱偶、profile T/C半導體設備用熱偶等，由于熱 電偶材料性能和結(jié)構(gòu)的局限性，以上溫度傳感器在擴散爐的高溫環(huán)境下使用都存在一定局 限性，如精度不高、安裝與操作不便、一體化操作不易實現(xiàn)等。國內(nèi)外在光伏產(chǎn)業(yè)單晶硅與多晶硅生產(chǎn)中擴散爐所使用的傳感器中，絕大多數(shù)測 溫核心部件采用的是S型貴金屬熱電偶(少量R型)。由于S型熱電偶具有熱電性能穩(wěn)定、 抗氧化性強，使用溫度范圍廣、均質(zhì)性及互換性好等特點，在所有熱電偶中標準度等級最高 而一直在擴散爐領域廣泛使用，但是研究發(fā)現(xiàn)，在擴散爐使用環(huán)境中，Si在高溫下與鉬接觸 容易形成共晶物硅化鉬，這種化合物的熔點僅830°C，從而導致傳感器接點脆斷。由此大量 的控溫裝置采取避免環(huán)境氣氛與S型偶直接接觸的保護管形式或者鎧裝形式，但是保護管 本身含有 ^、Οι、Ρ(1、&ι、Μη等元素，這些元素在高溫下易揮發(fā)出來與偶絲發(fā)生反應，同時也 直接影響單晶硅與多晶硅產(chǎn)品的純度。另一方面擴散爐要求整體控溫精確，爐體溫場近an 長，單個傳感器控制不了這么寬的范圍，因而需要3 10個傳感器分別安裝在不同部位，給 安裝和更換帶來很多不便。為了解決上述難題，本專利介紹了一種新型的專用結(jié)構(gòu)形式傳 感器，利用我所幾十年的溫度傳感器生產(chǎn)經(jīng)驗制備的S型偶做感溫元件，不但保證其高溫 環(huán)境使用的測溫精度，同時通過改良整體結(jié)構(gòu)形式后保證溫場均勻、環(huán)境清潔度高、安裝更 換方便、使用人性化等。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種解決了在高溫環(huán)境下使用 溫場均勻，對環(huán)境的清潔度高，而且更換方便的光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶，包括保護管、連接座、復合導線、插頭、熱電 偶，保護管與連接座連接，熱電偶置于保護管的內(nèi)部并固定在連接座上；熱電偶的尾端與復 合導線連接，復合導線與插頭連接；所述的熱電偶由熱電偶絲和支撐管構(gòu)成，其特征在于 所述的熱電偶為3 10支，并且每支熱電偶的長度各不相同。本專利S型熱電偶由重慶儀表材料所自行制備，通過改良其結(jié)構(gòu)形式，使用與擴 散爐體材質(zhì)完全相同，對高溫環(huán)境無污染的高純石英玻璃材料作為保護管，選用膨脹系數(shù)匹配的高純陶瓷作為S型偶的支撐管，然后將3 10支長度不一的S型熱電偶通過焊接、 壓制等方式與耐腐蝕S型專用補償導線組裝在同一支石英管內(nèi)，最后將復合導線接上與設 備相匹配的微型S型熱電偶專用插頭形成一個同時具有幾個測溫點的傳感器。優(yōu)選的，所述的熱電偶絲選用強化S型熱電偶絲，支撐管選用高純陶瓷管，S型熱 電偶絲與高純陶瓷支撐管的膨脹系數(shù)相匹配。優(yōu)選的，所述的保護管的材料為高純石英玻璃。優(yōu)選的，所述的插頭為微型S型熱電偶專用插頭。優(yōu)選的，所述的連接座的材料為聚四氟乙烯。優(yōu)選的，所述的復合導線為耐腐蝕的復合導線。為了防止污染高溫爐體環(huán)境和石英玻璃析晶，石英管的選材上要求最少達到半導 體工業(yè)使用的純度99. 99%以上，長期高溫1180°C，在0-1000°C之間的平均熱膨脹系數(shù)a =5.4父10-71，導熱率9501為2.6徹/1^，m，密度2. 2g/cm3。然后在適當?shù)臏囟?100 1200°C范圍內(nèi)進行退火處理增加其強度，并用清洗液體HF酸浸泡后烘干。陶瓷管采用 99. 7%高純氧化鋁，使用稀王水煮沸20 40min，清洗干凈。1000°C時S型偶絲線性膨脹 系數(shù)為10. 76父10_61，與陶瓷線性膨脹系數(shù)約8.0\10_61相差不大，但是石英玻璃膨脹系 數(shù)5. 4X IO-7oC比陶瓷小很多，而石英玻璃保護管在最外層，因此組裝上的設計要留有適當 的距離約10 60mm，使得高溫下的陶瓷不至于穿破石英玻璃，從而損壞傳感器。連接管材 料選用耐高溫、彈性好、與石英玻璃套管尺寸匹配的聚四氟管，幾支熱電偶與連接管裝配的 時候不能密封，要讓高溫下石英玻璃內(nèi)的環(huán)境與外界大氣相通，同時要保證壓制的結(jié)構(gòu)連 接牢固可靠。耐腐蝕的復合導線選取直徑Φ2.0 Φ6. Omm的S型專用補償導線，不但能 讓用戶在使用中移動方便，而且能保證其測溫的可靠性與精度。本實用新型一種光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶的有益效果是，采用處理后的高 純石英玻璃作為保護套管，滿足了光伏產(chǎn)業(yè)用傳感器的高溫高清潔度要求，在測試溫度的 同時不污染高溫加熱環(huán)境，保證其生產(chǎn)產(chǎn)品無新的污染源；采用新型的連接方式解決了爐 體控溫不能一體化的要求，將幾個不同部位的測溫點組裝在同一支傳感器上，安裝和使用 以及更換都很方便。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中熱電偶5端部A處的橫截面結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖3是本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明，但并不因此將本實用新型限制在所 述的實施例范圍之中。實施例1參見圖1、圖2、圖3，一種光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶，包括保護管1、連接座 2、復合導線3、插頭4、熱電偶5，保護管1與連接座2連接，熱電偶5置于保護管1的內(nèi)部并 固定在連接座2上；熱電偶5的尾端與復合導線3連接，復合導線3與插頭4連接；所述的熱電偶5由熱電偶絲51和支撐管52構(gòu)成，其特征在于所述的熱電偶5為3 10支，并且 每支熱電偶5的長度各不相同。所述的熱電偶絲51選用強化S型熱電偶絲，支撐管52選用高純陶瓷管，S型熱電 偶絲51與高純陶瓷支撐管52的膨脹系數(shù)相匹配。所述的保護管1的材料為高純石英玻璃。所述的插頭4為微型S型熱電偶專用插頭。所述的連接座2的材料為聚四氟乙烯。所述的復合導線3為耐腐蝕的復合導線。實施例2參見圖1、圖2，選取實施例1中的S型熱電偶，截取Φ0.5絲材的長度并配對5個 溫度測量點，制作S型偶。使用Φ2. 5X0. 8的雙芯高純陶瓷管、整體式耐腐蝕的復合導線、 Φ 12 X 2 X 2000mm石英玻璃管、18 X IOOmm聚四氟乙烯連接管組裝，檢驗產(chǎn)品質(zhì)量。實施例3參見圖3，選取實施例1中的S型熱電偶，截取Φ0. 5絲材的長度并配對7個 溫度測量點，制作S型偶。使用Φ3Χ0. 8的雙芯高純陶瓷管、單支式耐腐蝕復合導線、 Φ20Χ2Χ2000mm石英玻璃管、Φ30Χ IOOmm聚四氟乙烯連接管組裝，檢驗產(chǎn)品質(zhì)量。見圖 3 (圖中S型偶和專用插頭均為7支，在圖紙中只畫了 5支)。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行 業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還 會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型 要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶，包括保護管(1)、連接座O)、復合導線(3)、 插頭G)、熱電偶(5)，保護管(1)與連接座(2)連接，熱電偶(5)置于保護管(1)的內(nèi)部并 固定在連接座(2)上；熱電偶(5)的尾端與復合導線(3)連接，復合導線(3)與插頭(4)連 接；所述的熱電偶(5)由熱電偶絲(51)和支撐管(52)構(gòu)成，其特征在于所述的熱電偶(5) 為3 10支，并且每支熱電偶(5)的長度各不相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶，其特征在于所述的熱電 偶絲(51)選用強化S型熱電偶絲，支撐管(52)選用高純陶瓷管，S型熱電偶絲(51)與高 純陶瓷支撐管(5 的膨脹系數(shù)相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶，其特征在于所述的保護 管(1)的材料為高純石英玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶，其特征在于所述的插頭 (4)為微型S型熱電偶專用插頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶，其特征在于所述的連接 座O)的材料為聚四氟乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶，其特征在于所述的復合 導線(3)為耐腐蝕的復合導線。
專利摘要本實用新型公開了一種光伏產(chǎn)業(yè)專用多點式測溫熱電偶及其制作方法，熱電偶包括保護管、連接座、復合導線、插頭、熱電偶；所述的熱電偶為3～10支，每支熱電偶的長度各不相同。本實用新型采用高純石英玻璃作為保護套管，滿足了光伏產(chǎn)業(yè)用傳感器的高溫高清潔度要求，在測試溫度的同時不污染高溫加熱環(huán)境，保證其生產(chǎn)產(chǎn)品無新的污染源；采用新的連接方式解決了爐體控溫不能一體化的要求，將幾個不同部位的測溫點組裝在同一支傳感器上，安裝、使用、更換都很方便。
文檔編號G01K1/08GK201892576SQ20102059826
公開日2011年7月6日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者劉慶賓, 吳保安, 張棟, 於舟, 汪建勝, 潘勇, 王云春, 陳興漢, 陳小軍 申請人:重慶儀表材料研究所