一种制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉及其制备方法与流程

1.一种制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，包括有炉体和炉顶，所述的炉顶上安设有喷灯，在炉腔的中部对应喷灯安设旋转升降坩埚，在炉体的周向设置有排气口，排气口的下方安设有进气口，其特征在于所述的炉顶上围绕炉体中心径向间隔布设有圆周轨迹，每个圆周轨迹上至少设置有一个喷灯，且相邻圆周轨迹上的喷灯沿周向相互错开。

2.按权利要求1所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述的圆周轨迹分布有3～5条。

3.按权利要求2所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述的圆周轨迹包括最内的第一圆周轨迹，所述的第一圆周轨迹的半径r1为150～250mm，相邻两个圆周轨迹的半径之比rn+1/rn为1.5～3，n＝1、2、3、4。

4.按权利要求2或3所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述的第一圆周轨迹的喷灯设置有1～2个。

5.按权利要求3所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述的相邻两个圆周轨迹的半径之比rn+1/rn≤2时，较大直径圆周轨迹的喷灯数量较小直径圆周轨迹喷灯数量相等。

6.按权利要求3所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述的相邻两个圆周轨迹的半径之比rn+1/rn＞2时，较大直径圆周轨迹的喷灯数量多于较小直径圆周轨迹喷灯数量1个，即较大直径圆周轨迹的喷灯增设1个喷灯。

7.按权利要求4所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述的喷灯为原料喷灯或加热喷灯，所述的原料喷灯用于将氢氧气混合燃烧，并与sicl4原料反应生成sio2颗粒，所述的加热喷灯用于将氢氧气混合燃烧进行辅助加热。

8.按权利要求7所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述的圆周轨迹设置有2个或2个以上的喷灯时存在有1个加热喷灯。

9.按权利要求4所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述喷灯火焰的喷射方向与垂直线的夹角为0～30°。

10.按权利要求4所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述喷灯口与沉积面的距离为300～450mm，沉积过程中坩埚缓慢下降，以维持喷灯口至沉积面的距离恒定。

11.按权利要求1或2所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述排气口设置在炉体周向炉壁距喷灯口垂直下方250～450mm处，排气压力250pa～400pa，用于排出膛内的废气和颗粒物。

12.按权利要求1或2所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述进气口安设在炉体周向炉壁距炉底上方200～400mm处，进气压力50pa～300pa。

13.按权利要求1或2所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于在炉壁上分别安设有与炉腔相通的温度传感器和压力传感器，所述的温度传感器安设在排气口的上方，所述的压力传感器安装在进气口与排气口之间。

14.按权利要求1或2所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述的排气口和进气口在所述炉壁上分隔为上下两层且沿周向交错排布；所述的排气口和进气口分别与排气管和进气管相接。

15.按权利要求14所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述的进气管通过加热管道与气源相连通，将进入炉腔的气体加温为300℃～600℃，所述气源气体优选氮气或氦气；所述的排气管连接至尾气系统。

16.按权利要求1或2所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述排气口和进气口均为两个或以上对称设置。

17.按权利要求1或2所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述炉体包括有炉壁和炉底，所述的旋转升降坩埚包括坩埚和与其相连的旋转升降装置，所述的旋转升降装置从炉底外伸入炉腔与坩埚连接。

18.按权利要求17所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的沉积炉，其特征在于所述坩埚的侧壁与底部之间的角度为90°～140°；所述坩埚的材质为氧化铝、氧化锆或氮化硅；所述坩埚底部安装靶材，用于收集熔融石英颗粒，所述靶材为石英玻璃片或高纯石英砂。

19.一种制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的制备方法，其特征在于采用所述权利要求1-18中任一沉积炉，通过氢气与氧气的燃烧产生热量，以提升炉体内部温度直至满足石英玻璃的沉积条件，进气管道开启，以促进炉膛温度的均匀上升，排气管道压力约250pa～400pa，进气管道的压力约50pa～300pa，进气温度300℃～600℃，点燃喷灯，并启动旋转升降装置，使坩埚以旋转，并均速下降，保持sio2颗粒均匀沉积。汽化的sicl4原料与氢气、氧气混合后，通过喷灯喷射进入炉体内部，并经历水解和热解反应生成sio2颗粒，sio2颗粒在高温沉积面上积聚并熔融，形成石英玻璃，沉积面的温度控制在1700℃至1800℃的范围内，直至沉积完毕。

20.按权利要求19所述的制造大尺寸高均匀性合成石英玻璃的制备方法，其特征在于沉积完合成石英玻璃后，将炉温缓慢降低至玻璃退火点以上约200℃，在该温度下进行热处理36～500小时，直接进行退火处理。