专利名称：将气态测试样品从生产工艺转移的装置以及该装置的使用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从生产工艺提取要测量的气态样本的装置。该生产工艺包括至少一个反应器，反应气体可经由导管系统供应给该反应器和/或从该反应器排放。导管系统至少具有通过法兰连接在一起的第一导管部和第二导管部。另外，本发明涉及用于生产多晶硅的设备。
背景技术：
多晶硅可根据甲硅烷工艺(monosilane process)或者西门子工艺(Siemens process)生产。根据本发明的装置同样可使用于这两种方法。这两种方法实质上在用来生产多晶硅的反应成分方面不同。在西门子工艺中，三氯硅烷(SiHC13)在存在氢气的情况下，在加热到1000到 1200° C的高纯度硅棒上热分解。纯硅因此沉积在该硅棒上。在该工艺中释放的氯化氢被回料给该生产。该工艺发生在大约6. 5巴(bar)的压力下。在甲硅烷工艺中，甲硅烷(SiH4)在存在氢气的情况下在加热到850到900° C的高纯度硅棒上热分解。纯硅因此沉积在该硅棒上。甲硅烷工艺发生在大约2到2. 5巴的压力下。美国专利US5，005, 432公开了一种用于在苛刻的条件下提取样品的样品排放组件。将该组件插入要检验的流体流的一个剖面，使得一部分液体流流过该组件。该组件包括有限的轴向通道以及坑道区域，以便在易管理的压力、速度和湍流(turbulance)条件下以及在样品流的样品可能在该处提取的处控制样品流以提供干净，代表性的样品。样品出口包括倾向于从管道消除样品材料液滴的管道。德国实用新型DE9401379. 9显示一种用于从生产设备导管内的液体提取样品的
直ο美国专利US4，005, 432介绍了一种用于从流体流提取样品的装置。该流体也可以是气态。该流体可在高压下以及处于高温。文件US2004/0131528、US2008/0267834 以及 US2009/0004090 公开了用于生产多
晶硅的装置(反应器)和/或方法。提及了气态样品的分析，但是没有装置的揭露。美国专利US4，688，436用于从第一通流提取加压的气体或者液体产品样品，并且将其传送到用于运载气体或液体的第二通流输送管。德国专利申请DE3932202A1公开了一种从生产线手动不连续的液体取样设备。该样品被传递到取样玻璃杯内。德国实用新型DE^800697 Ul介绍了一种用于热浙青的取样单元。提取的样品被转移到桶内。对于高压下以及处于高温的气态样品不可使用该桶。文件US4，887，472、GB2000590 和 US4, 118,987 公开了充满针(needle)的使用的取样容器。样品容器的闭合是用针穿孔形成。这个系统不能用于高压下的气态样品。对于美国专利US5，747，798同样如此。取样装置的闭合也是用针穿孔。
美国专利US4，873，876公开了ー种化学エ艺采样器，其用于监控化学エ艺，尤其适于有毒的、挥发性的，或者其他危险物质处理的进行。该采样器的特征在于提供用于将包含的样品在使用之后返回到加工容器的多位置阀门结构，因此消除对于分开的处置的需要。美国专利US4，580，452明确地涉及从液体提取的样品，以及它们从系统的取样。

发明内容
本发明的目的是发明ー种装置，用该装置在正在运行的进程过程中以简单的方式提取要测量的气态样本以便分析。上述目的是由具有权利要求1的特征的用于提取气态样本的装置实现的。此外，本发明的目的是提供一种用于生产多晶硅的系统。上述目的是由具有如在权利要求4中要求保护的特征的在用于生产多晶硅系统中的使用实现的。如果该装置是法兰状装置，其具有特殊的优点。因此，法兰状装置放置在导管系统的每个至少两个导管部之间。法兰状装置具有用于气体混合物通道的导管部。取样元件干涉该通道。取样元件是具有圆形截面的导管其截面明显小于气体混合物导管的导管部的截面具有特殊的优点。 取样元件的开ロ因此从气体混合物来自的位置指向该方向。倾向于样品提取的各法兰状装置在所有情况下具有导管。这些导管导引到气相色谱仪，在气相色谱仪中可以分析在所有情况下来自单个取样站的气体。将导引到气相色谱仪的导管加热。根据本发明的装置适宜使用于用于生产多晶硅的生产エ艺。用于生产多晶硅的系统包括至少ー个反应器，至少ー个转炉，至少ー个注入箱和至少ー个汽化器。各反应器具有导管系统，导管系统具有用于气体混合物的进气管和排气管。同样地，各转炉具有用于气体混合物的排气管。汽化器同样包括用于气体混合物的排气管。所有排气管包括在所有情况下用法兰连接的至少两个导管部。对于本领域普通技术人员来说，用于生产多晶硅的系统具有多个单个元件，诸如反应器、汽化器和/或转炉是显而易见的。单个元件的数量和结合最终符合客户的要求。


根据本发明的装置以及根据本发明的法兰状装置的进ー步的特征、目的和优点现在将分别根据附图非常详细地说明。图1显示根据习知技术用于生产多晶硅的反应器的透视截面图。图2显示反应器基底的侧视图，其中显示反应器的进气管和排气管。图3显示反应器基底的侧视图，其中侧面地显示反应器的进气管和排气管。图4显示根据本发明的装置在气体混合物的流动方向上的视图，其中取样元件放置在气体通道内。图5显示根据本发明的装置示意性的侧视图，根据本发明的装置放置在两个导管部之间。图6显示用于生产多晶硅的系统示意性的装配图，其中根据本发明用于提取样品的装置放置在排气管内。
具体实施例方式贯穿各附图，相同的标号指的是相同的元件。此外，为了清楚起见，在单个图中仅显示了为说明各附图必需的标号，或者将该图放入其它附图的范围必需的标号。下列说明涉及根据甲硅烷工艺生产多晶硅的程序。然而，这个说明仅表示利用根据本发明的装置的一个示例，而不应因此被认为限制本发明。图1显示根据习知技术用于生产多晶硅的反应器10。反应器基底12具有多个喷嘴400，甲硅烷通过喷嘴400进入反应器10的内部空间110。同样地，将多个硅芯棒60放置在反应器基底12上，其在加工过程中将多晶硅从甲硅烷分离(cut off)出来。在这里显示的实施例中，排气管21为来自反应器内部空间110的气体作准备。用于来自反应器10 内部空间110的气体的排气管21是具有进气口 220的芯管210，为了增益和/或进一步的加工提取的甲硅烷通过排气管21排放。芯管210的进气口 220因此明显地与反应器基底 12分隔开。这是必需的，以确保进入反应器10内部空间110的新鲜的甲硅烷不会马上通过用於提取的甲硅烷的进气口 220逸出。反应器壁18和芯管210是双层的，并且因此可以用水冷却。芯管210穿过反应器基底12。提取的甲硅烷为了增益和/或进一步的加工用排气管21导引。用于新鲜的甲硅烷的进料管500同样提供在反应器基底12。这个进料管500 终止于多层构造的反应器基底12。从那里，甲硅烷分配在反应器基底内的各喷嘴400上， 并且然后到达反应器10的内部空间110。喷嘴400和放置在各自的支柱61内的硅芯棒60 以相同的方式设置在位于反应器基底12中央的芯管210周围。图2显示反应器基底12的局部视图，其中用于进料和排料的各导管分别从基底向上设置。用于新鲜的反应气体的进料管500具有法兰70。因此为了组成可由若干反应器10 构成的系统，以及为了为生产多晶硅的反应将各自必需的气体提供给各反应器10，导管可用进一步的部件(未示出)延伸是可能的。同样地，用于来自反应器10的气体混合物的排气管11提供在反应器基底12下面。这个气体混合物在反应器10内的反应过程中提取，并且供应给进一步的加工站。法兰70也提供在这里，在法兰70上，可附接进一步的导管部(未示出)，以便将未提取的反应产物作为气体混合物排出，并且将它们供应到进一步的加工站。图3显示反应器基底12的侧视图。在所示的实施例中，反应器基底12包括限定了间隙的第一壁31和第二壁32。冷却液被加进间隙34。第一壁31相对于内部空间110 将间隙34隔开。反应器基底12携载多个喷嘴400，通过多个喷嘴400用于多晶硅分离的硅酸(siliceous)气体分配在反应器10的内部空间110内。导管500为反应气体的预备作准备，其中所述导管500具有各自的法兰70。如已经提及的，用于气体混合物的排气管21 提供在反应器基底12内，其将多晶硅分离的未提取的反应产物排放在反应器内部空间110 内的硅芯棒60上。如已经提及的，排气管21也具有法兰70。为了为反应气体的排放作准备，进一步的导管可附接这个法兰70。图4显示法兰状装置80的俯视图，法兰状装置80放置在导管系统11、21或41的第一导管部lla、21a或41a和第二导管部llb、21b或41b之间。用所述法兰状装置80气流的要测量样本可经由导管部81借助于取样元件82从气流提取。气流在图4中以这样的一种方式显示，使其前进到第二水平(level)。取样元件82设计为导管并且具有圆形截面Q82，截面Q82明显小于导管部81的截面Q81，在取样元件82中包含不同产物的气体混合物被转移。法兰状装置80同样提供在法兰71的两个侧部。以此，装置80可安装在为甲硅烷エ 艺而携载气体的各第一或第二导管部lla、llb、21a、21b或41a、41b的法兰70上。图5显示装置80的侧视图。因此，装置80是管状部件，导管83从装置80处导出。 这个导管83用作除去携载在装置80的导管部81内的一部分气体混合物。装置80在其两个侧部具有法兰70、71。装置80的这些法兰71和为甲硅烷生产エ艺携载各自的气体混合物的第一或第二导管部lla、llb、21a、21b或41a、41b的各法兰70 —起运转。图6显示根据甲硅烷エ艺用于生产多晶硅的系统1的示意性的构造。系统1包括至少ー个反应器10，在反应器10中多晶硅从各自的气体混合物沉积而成。此外，系统1具有转炉20，并且所述转炉20同样提供有新鮮的四氯化硅和氢气的气体混合物。将由四氯化硅和氢气构成的提取的气体从转炉20供应到汽化器40。另外，系统1具有注入箱30，注入箱30容纳三氯硅烷。这个三氯硅烷在氢气和其它气体混合物条件下被导引到反应器10。 如已经提及的，反应器10具有用于来自反应器内部空间110的气体混合物的排气管11。同样地，转炉20具有用于来自转炉20内部空间的气体混合物的排气管21。汽化器40同样具有作为汽化器40組成部分的用于气体混合物的排气管41。反应器10的排气管11包括第一导管部Ila和第二导管部lib。两个导管部Ila和lib借助于法兰70、71连接在一起。 同样地，转炉20的排气管21包括第一导管部21a和第二导管部21b。在这里，在所有情况下，两个导管部21a和21b也用两个法兰70、71连接在一起。以相同的方式，汽化器的排气管41包括同样通过两个法兰70、71连接在一起的第一导管部41a和第二导管部41b。为了使装置80可能排放来自排气管11，21和41的反应产物，将导管部IlaUlb或者21a和 21b，或者41a和41b连接在一起的法兰70、71可以是分开的并且装置80嵌入其中。装置 80具有如在图4和图5中所介绍的取样元件82。法兰状装置80在所有情况下具有通往气相色谱仪50的导管83。将这些导管83加热。使得提取的气体和提取的要測量取样分别具有如同当它们在取样站被提取时它们具有的温度相同的温度。法兰状装置80因此以这样的ー种方式变窄，使得该设备可能不用用于生产多晶硅的系统1的大的变换。因此，仅需将单个导管部在法兰处分开并且和将法兰状装置80插入即可。最后，将导管部lla、llb、21a、 21b，41a、41b的法兰70直接连接到法兰状装置80的两个侧部上。本发明已经关于本发明的优选实施例做了介绍。对于普通技术人员，可以作出修改和改变而不背离本权利要求的范围是显然的。
权利要求
1.一种用于将气态测试样品从生产工艺转移的装置，其中提供反应气体可经由导管系统(11)供应和/或排放的至少一个反应器(10 )，其中所述导管系统(11)至少具有第一导管部(Ila)和第二导管部(11b)，各第一导管部(Ila)和第二导管部(lib)由法兰(70、71)连接，其特征在于，所述装置是放置在所述导管系统(11)的所述第一导管(Ila)部和所述第二导管部(1 Ib )之间的法兰状装置(80 )，其中所述法兰状装置(80 )具有用于气体混合物通道的导管部(81)以及干涉(interferes with)所述导管部(81)的取样元件(82)，并且其中来自各所述法兰状装置(80 )的导管(83 )与气相色谱仪(50 )连接起来，而各所述导管(83 ) 被加热。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述取样元件(82)具有开口，所述开口从气体混合物来自的位置指向所述法兰状装置(80)的导管部(81)的方向。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述取样元件是具有圆形截面(Q82)的导管(82)，所述导管(82)截面(％2)明显小于所述导管部(81)的截面(Q81)。
4.一种如权利要求1到3所述的装置与用于生产多晶硅的设备的使用，其中所述设备包括至少一个反应器(10)，至少一个转炉(20)，至少一个注入箱(30)和至少一个汽化器 (40)，各反应器(10)与用于气体混合物的供应和排放的导管系统(11)连接，各转炉(20) 具有用于气体混合物排放的排气管(21)，并且各汽化器(40)具有用于气体混合物排放的排气管(41)，其中所述导管系统(11)和所述排气管(21、41)具有第一导管部和第二导管部 (11￡1、1让、21￡1、2113、41￡1、4113)，每个第一导管部和第二导管部由法兰(70、71)连接，并且用于提取要测量样本的法兰状装置(80)分别放置在所述反应器(10)导管系统(11)的第一导管部(Ila)和第二导管部(lib)之间，以及所述转炉(20)和汽化器(40)的所述导管部(21a、 21b、41a、41b)之间。
全文摘要
本发明公开了一种优选在多晶硅生产过程中，用于提取要测量的气态样本的装置和系统。根据本发明的装置是放置在排气管(11，21，41)的各至少两个导管部(11a、11b、21a、21b、41a、41b)之间的法兰状装置(80)。
文档编号G01N30/88GK102576006SQ201080039357
公开日2012年7月11日 申请日期2010年7月12日 优先权日2009年9月4日
发明者许德克林ㄦ 罗伯特 申请人:G+R技术集团股份有限公司