[发明专利]一种高精度的四氯化锗鼓泡装置

说明书

本申请涉及一种高精度的四氯化锗鼓泡装置，包括特气分配柜、蒸发设备控制组件、蒸发罐、喷灯、通风排气组件，以及向所述蒸发罐通入四氯化锗原料的第一管道和第二管道、向所述蒸发罐通入氩气的第三管道、由所述蒸发罐蒸发出蒸发气体的第四管道、连通所述第三管道和第四管道的第五管道、向所述喷灯通入蒸发气体的第六管道、向所述通风排气组件排气的第七管道和第八管道。本发明高精度的四氯化锗鼓泡装置通过借助可编程逻辑控制器、比例电磁阀、自动阀阀门等设备改进实现鼓泡气体压力、流量精确控制，避免光纤预制棒芯棒芯层出现气泡、开裂、光学参数超标等问题，极大提高了预制棒的产品质量，降低生产成本。

技术领域

本申请属于光纤预制棒芯棒制造技术领域领域，尤其是涉及一种高精度的四氯化锗鼓泡装置。

背景技术

在光纤预制棒制造过程中，主要通过“VAD（轴向气相沉积法）和OVD（棒外化学汽相沉积法）”两步法分别制取光纤预制棒芯棒和光纤预制棒。其中VAD法利用热泳原理将二氧化硅SiO2粉体沉积附着到旋转的石英靶棒表面，制造出VAD疏松体，VAD疏松体经高温1500℃进行玻璃化，最终制作出透明的光纤预制棒芯棒。光纤预制棒芯棒需要通过掺杂Gecl4（四氯化锗）提高芯层的光学折射率，Gecl4掺杂效果的稳定性直接影响到芯棒的光学性能，影响光纤预制棒的产品质量。

通常，Gecl4掺杂工艺主要通过鼓泡法、直接高温蒸发法等方式进行。传统的VAD沉积采用鼓泡罐鼓泡Gecl4原料，主要利用热载气（氩气或者氮气等）通入低温Gecl4原料，气化携带Gecl4蒸气进入蒸汽管道，最终通过VAD 喷灯与氢氧高温水解反应生成二氧化锗GeO2粉末。鼓泡效率主要受载气流量、Gecl4液位、液态面积、蒸发罐温度和载气气泡的分散度等因素共同影响。尤其蒸发罐内进行Gecl4加料后会造成罐内压力波动，直接影响其实际蒸发量和芯层GeO2掺杂密度。蒸发罐液位波动造成Gecl4气化浓度的变化，因此需要在沉积结束后进行蒸发罐内Gecl4原料的加料操作，来保证后续沉积的掺杂稳定性。

当前行业内，蒸发罐离线下Gecl4原料加料方式分为手动式和自动式两种，但都存在加料过程中罐内压力波动的问题（如图4所示），导致沉积过程中Gecl4蒸发流量波动（如图5所示），造成光学预制棒芯棒芯层出现气泡（如图8中的c所示）、开裂（如图8中的b所示）、光学参数超标等问题。芯棒芯层出现气泡直接降低产品价值，芯棒芯层开裂造成产品损失，且容易造成玻璃化阶段芯棒断裂砸碎烧结炉，导致设备和产品全部报废，芯棒光学参数超标报废增加了生产成本。

如中国发明专利CN103803790A所公开提到一种四氯化锗高精度供应方法及其设备，通过改造鼓泡装置实现Gecl4高温蒸发和Gecl4在线加料功能，借助蒸发管道温度控制实现Gecl4蒸气流量的控制，减少光学参数波动，但未提传统鼓泡工艺中Gecl4离线加料后其蒸发流量精确控制的方法。中国实用新型专利 CN206232608U所公开提到一种四氯化锗液位自动控制系统，通过借助高精度红外传感器实现离线状态下鼓泡装置自动加料功能，但也未提及Gecl4加料后其蒸发流量精确控制的方法。

因此，为了避免蒸发罐离线状态下Gecl4原料加料造成罐内压力波动变大、Gecl4蒸发流量波动带来的光学预制棒芯棒芯层出现气泡、开裂、光学参数超标等问题，亟需一种高精度的四氯化锗鼓泡装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中传统鼓泡工艺的不足，从而提供一种蒸发流量精确控制的高精度的四氯化锗鼓泡装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：