[发明专利]一种CVD炉快速降温的装置及方法

说明书

本发明涉及一种CVD炉快速降温的装置及方法，包括液氮罐、流量控制器、阀门、压力传感器、温度传感器和PLC控制器；液氮罐通过输入管依次连接流量控制器、阀门及CVD炉炉壳夹层的输入口，压力传感器设置在CVD炉炉壳夹层的安装口上，温度传感器设置在CVD炉炉壳夹层的顶部，压力传感器、温度传感器和流量控制器分别与PLC控制器连接。本发明的方法采用液氮降温，液氮温度为‑196℃，在气化过程中会吸收大量的热，相比较常温循环水(25℃)，能够更快速的带走CVD炉内辐射出的热量；采用本发明方法可使CVD炉内温度降到100℃以下的降温时间缩短了1‑2倍。

技术领域

本发明涉及一种CVD炉快速降温的装置及方法，属于真空炉降温技术领域。

背景技术

在化学气相沉积(CVD)过程中电阻炉使用石墨加热器对炉内石墨件进行加热，并利用保温层隔绝外部环境，同时在炉壳夹层中利用常温循环水对炉壁进行降温，炉腔热区的温度达到1900℃以上。当CVD过程结束后，为防止炉口敞开情况下处于高温状态的石墨件被空气中的氧气氧化，CVD产品需置于炉中一段时间以此来保证炉口的密闭，而作为炉体降温使用的常温循环水(25℃)因比热容大、水温高，导致传热能力较差，无法有效地将炉内CVD产品与石墨件的热量带出，不利于石墨件的冷却。

通常情况下，需要花费数小时的时间才能使石墨件降至不被空气中的氧气氧化的安全温度(300℃左右)。在此温度下取出CVD产品，上扬的气温仍可达到百摄氏度以上，一般需要等待几十分钟后才能进行拆炉清理操作。由此可见，现有的降温方式极大地影响了CVD生产效率且存在石墨件被氧化以及人员操作安全的隐患。

经检索，未发现有针对CVD炉进行快速降温更优的解决方案。因此，有必要设计一种CVD炉快速降温的有效方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种CVD炉快速降温的装置及方法，该装置将液氮罐与CVD炉进行连接，利用液氮超强的降温能力，替代传统的降温方式。该方法能够对CVD炉进行有效快速的降温，大大提高降温效率。

本发明的技术方案如下：

一种CVD炉快速降温的装置，包括液氮罐、流量控制器、阀门、压力传感器、温度传感器和PLC控制器；液氮罐通过输入管依次连接流量控制器、阀门及CVD炉炉壳夹层的输入口，压力传感器设置在CVD炉炉壳夹层的安装口上，温度传感器设置在CVD炉炉壳夹层的顶部，压力传感器、温度传感器和流量控制器分别与PLC控制器连接。

优选的，所述装置还包括存储罐，CVD炉炉壳夹层的输出口通过管道与存储罐连接。此设计的好处是，液氮从输入口向CVD炉炉壳夹层内输入，在CVD炉炉壳夹层内进行热交换被气化，被气化后的氮气从输出口通过管道被收集到存储罐内，可再次被利用。

优选的，所述阀门选用电动球阀，电动球阀与PLC控制器连接。

优选的，所述CVD炉炉壳夹层的输入口位于CVD炉一侧的下端，CVD炉炉壳夹层的输出口位于CVD炉另一侧的上端。

一种CVD炉快速降温的方法，利用上述的CVD炉快速降温的装置，所述方法包括以下步骤：

(1)设置压力传感器监测压力值为2～10MPa，设置流量控制器流量为2～20L/min；

(2)打开液氮罐和电动球阀，使液氮从CVD炉下端输入口进入到CVD炉炉壳夹层内；

(3)液氮在CVD炉炉壳夹层内由下向上进行热交换，液氮被气化后从CVD炉上端的输出口进入存储罐；

(4)降温过程中，压力传感器实时对CVD炉壳夹层内液氮压力进行监测；

(5)压力传感器将监测压力值传送到PLC控制器，PLC控制器根据压力值调节流量控制器的液氮流量，使CVD炉炉壳夹层内液氮压力维持在设定值；