采用水環泵改進的真空系統

　　考慮到正常拉晶時爐膛內的真空度一般維持在(2.7~5.3)×103 Pa，雙級的水環泵完全可以達到這個要求，因此改進的真空系統主泵采用水環泵;開始拉晶前要求爐膛內的極限真空度達到6.67Pa以下的任務將由副泵來完成，因此副泵仍采用滑閥泵。改進的真空系統見圖2。其工作原理是在開始工作時，拉伸腔和爐膛之間的隔離閥是打開的，副滑閥真空泵7通過旁路真空球閥3將拉伸腔和爐膛內氣體抽出，要求爐膛內的極限真空度達到6.67Pa以下，檢查爐膛的密封性符合拉晶工藝要求;然后開始正常拉晶，氬氣通過質量流量控制器9，上部氬氣閥門4 通入拉伸腔至爐膛，關閉旁路真空球閥3和副滑閥真空泵7，打開主水環泵8 通過主真空球閥1 抽氣，這時可以保證爐膛內真空度保持在(2.7~5.3)×103Pa。當拉晶過程中需要打開拉伸腔時，操作和原來的真空系統一樣，先打開下部氬氣閥門6，關閉上部氬氣閥門4 ，才能關上隔離閥，然后打開中部氬氣閥門5 向拉伸腔充氣至大氣壓后，才能關閉中部氬氣閥門5，打開拉伸腔;操作完畢后關上拉伸腔，就需要用副滑閥泵7 通過副真空球閥2 將拉伸腔抽至與爐膛接近的真空度，才能關閉副真空球閥2 和副滑閥泵7，打開隔離閥，然后打開上部氬氣閥門4，關閉下部氬氣閥門6，回到正常拉晶狀態。

　　這樣改進后的真空系統，既可以使用水環泵作為主泵，也可當旁路真空球閥3 關閉的時候，使用滑閥泵作為主泵，滿足不同拉晶工藝的需要。當使用水環泵作為主泵時，正常拉晶產生的硅氧化物和雜質揮發物都被抽到了水環泵里，溶于水環泵的水中，水環泵的水不斷地循環更新，確保了水的清潔，使得水環泵能正常工作，不會因為拉晶時間太長，影響水環泵的工作性能，從而維持正常抽速，保證爐膛內的真空度穩定。排出的水經過處理還可以重復使用，這樣不但維護方便而且費用低，特別是拉重摻砷等劇毒摻雜元素的硅單晶時，砷等劇毒摻雜元素融入水中后比較容易被分離收集，減少對環境影響。