用于生成由石英玻璃制成的柱體的方法
【專利摘要】一種用于通過(guò)生成灰粉體來(lái)生成由石英玻璃制成的柱體的方法，其中使用至少兩個(gè)沉積燃燒器來(lái)將用于質(zhì)量沉積的SiO2顆粒沉積在圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的基材上，并且灰粉體被玻璃化以形成石英玻璃柱體，在生成灰粉體之前，實(shí)施包括以下步驟的方法：a)生成第一測(cè)試灰粉體，其中使用所述至少兩個(gè)沉積燃燒器來(lái)將用于質(zhì)量沉積的SiO2顆粒沉積在圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的基材上；b)確定所述第一測(cè)試灰粉體沿軸向方向的密度分布；c)生成第二測(cè)試灰粉體，其中根據(jù)所確定的第一測(cè)試灰粉體的軸向密度分布，來(lái)設(shè)定第二測(cè)試灰粉體的軸向密度分布，優(yōu)選變得更均勻；d)使所述第二測(cè)試灰粉體玻璃化，以便形成測(cè)試石英玻璃柱體；e)確定所述測(cè)試石英玻璃柱體沿軸向方向的質(zhì)量分布；f)根據(jù)所確定的測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布，設(shè)定待借助于所述沉積燃燒器沉積在基材上的SiO2顆粒的質(zhì)量沉積，使得借助于所述沉積燃燒器生成的玻璃化的灰粉體的質(zhì)量分布相對(duì)于所述測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布得到改善和/或變得更均勻。
【專利說(shuō)明】用于生成由石英玻璃制成的柱體的方法
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)技術(shù)方案I的前序部分生成由石英玻璃制成的柱體的方法。
[0002]在用于生成由石英玻璃制成的柱體的已知方法中，灰粉體被生成，其中使用至少兩個(gè)沉積燃燒器來(lái)將用于沉積質(zhì)量的S12顆粒沉積在圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的基材上?；曳垠w然后被玻璃化，同時(shí)形成石英玻璃柱體。S12顆?？杀怀练e在旋轉(zhuǎn)基材的外部上。為此原因，該方法被稱為外部沉積方法。
[0003]灰粉體是在所謂的“灰粉方法”中生成的體。在灰粉方法中，在沉積S12顆粒期間，溫度被選擇成足夠低，以便形成多孔灰粉體，其然后在單獨(dú)的方法步驟中被燒結(jié)以形成石英玻璃。與灰粉方法形成對(duì)比，在直接玻璃化中，溫度被選擇成足夠高，以便S12顆粒在沉積于基材表面上期間被直接玻璃化。
[0004]常見的外部沉積方法包括OVD方法(外部氣相沉積)、VAD方法(氣相軸向沉積)或PECVD方法(等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)。
[0005]在OVD方法中，至少兩個(gè)沉積燃燒器優(yōu)選配置成沿軸向方向彼此相鄰，并且能在沉積S12顆粒期間沿軸向方向來(lái)回移動(dòng)。
[0006]然而，當(dāng)前已知的方法的不利之處在于，所生成的石英玻璃柱體的外表面不均勻，即所述石英玻璃柱體的外徑沿軸向方向呈現(xiàn)較大的波動(dòng)。然而，由于目標(biāo)是生成沿軸向方向具有均勻直徑的石英玻璃柱體，所以所生成的石英玻璃柱體通常通過(guò)拋光表面被后處理。拋光導(dǎo)致相對(duì)較大的材料損耗。
[0007]因此，本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種用于生成由石英玻璃制成的柱體的方法，其中沿軸向方向的外徑盡可能恒定，并且其中因此能在生成由石英玻璃制成的柱體期間節(jié)省材料。
[0008]如技術(shù)方案I所述的特征用于滿足所述目的。
[0009]本發(fā)明有利地提供一種用于生成由石英玻璃制成的柱體的方法，其包括以下步驟:
-生成灰粉體，其中使用至少兩個(gè)沉積燃燒器來(lái)將用于質(zhì)量沉積的S12顆粒沉積在圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的基材上；
-使所述灰粉體玻璃化以形成石英玻璃柱體；
其中，在生成和玻璃化所述灰粉體之前，實(shí)施包括以下步驟的方法:
a)生成第一測(cè)試灰粉體，其中使用所述至少兩個(gè)沉積燃燒器來(lái)將用于質(zhì)量沉積的S12顆粒沉積在圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的基材上；
b)確定所述第一測(cè)試灰粉體沿軸向方向的密度分布；
c)生成第二測(cè)試灰粉體，其中根據(jù)所確定的第一測(cè)試灰粉體的軸向密度分布，來(lái)設(shè)定第二測(cè)試灰粉體的軸向密度分布，優(yōu)選變得更均勻；
d)使所述第二測(cè)試灰粉體玻璃化，以便形成測(cè)試石英玻璃柱體；
e)確定所述測(cè)試石英玻璃柱體沿軸向方向的質(zhì)量分布；
f)根據(jù)所確定的測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布，設(shè)定待借助于所述沉積燃燒器沉積在基材上的S12顆粒的質(zhì)量沉積，使得借助于所述沉積燃燒器生成的玻璃化的灰粉體的質(zhì)量分布相對(duì)于所述測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布得到改善和/或變得更均勻。
[0010]本發(fā)明的有利之處在于，用于生成石英玻璃柱體的方法在實(shí)際上生成石英玻璃柱體之前首先通過(guò)包括方法步驟a) _f)的重復(fù)方法得到最佳化，使得使用這種類型的得到最佳化的方法生成的石英玻璃柱體具有在軸向方向上盡可能恒定的外徑。這允許材料得到節(jié)省，因?yàn)槭褂盟龅玫阶罴鸦姆椒ㄉ傻氖⒉Ａеw完全不必被拋光或僅被很少地拋光。
[0011]在由石英玻璃制成的柱體的生成期間灰粉體的密度的不均勻性導(dǎo)致玻璃化過(guò)程期間的收縮行為的差異，這進(jìn)而影響如此生成的石英玻璃柱體的外部幾何形狀。另外，玻璃化可以關(guān)聯(lián)于質(zhì)量分布的變化。
[0012]玻璃化期間的質(zhì)量分布的變化發(fā)生在特別是灰粉體在玻璃化期間沿豎直方向配置的情況下。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試灰粉體沿軸向方向的密度分布被納入考量。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，此外，測(cè)試石英玻璃柱體沿軸向方向的質(zhì)量分布在玻璃化之后被確定，而不僅是玻璃化之前的測(cè)試灰粉體的質(zhì)量分布。
[0013]根據(jù)方法步驟C)，第二測(cè)試灰粉體的軸向密度分布得到設(shè)定，優(yōu)選變得更均勻。如果第二測(cè)試灰粉體沿軸向方向的密度波動(dòng)優(yōu)選小于第二測(cè)試灰粉體的平均密度的+/-8.0%，則第二測(cè)試灰粉體的軸向密度分布變得更均勻。這意味著第二測(cè)試灰粉體沿軸向方向的密度變化小于第二測(cè)試灰粉體的平均密度的+/-8.0%。對(duì)第二灰粉體的任何提及均應(yīng)僅指灰粉體的柱形的并且對(duì)應(yīng)于可使用區(qū)域的區(qū)域。出于生產(chǎn)原因，灰粉體在灰粉體的端部處漸縮。這些區(qū)域被稱為端帽。所述端帽在確定和設(shè)定密度波動(dòng)和平均密度時(shí)不納入
[0014]第二測(cè)試灰粉體的平均密度通常對(duì)應(yīng)于石英玻璃的密度的22%?35%。假如第二測(cè)試灰粉體的平均密度對(duì)應(yīng)于石英玻璃的密度的27%，則沿軸向方向小于+/-8.0%的密度波動(dòng)意指，最大密度值可為石英玻璃的密度的29.16%，并且最小密度值可為石英玻璃的密度的24.84%。特別優(yōu)選地，沿軸向方向的密度波動(dòng)應(yīng)該小于第二測(cè)試灰粉體的平均密度的+/-4.0%。
[0015]另外，第二測(cè)試灰粉體的軸向密度分布應(yīng)該變得更均勻，程度達(dá)到使得第二測(cè)試灰粉體在第二測(cè)試灰粉體的整個(gè)10mm長(zhǎng)度之內(nèi)沿軸向方向的平均密度變化優(yōu)選小于第二測(cè)試灰粉體的平均密度的10%。優(yōu)選地，第二測(cè)試灰粉體在第二測(cè)試灰粉體的整個(gè)10mm長(zhǎng)度內(nèi)沿軸向方向的平均密度的變化應(yīng)該小于第二測(cè)試灰粉體的平均密度的5%，特別是小于3%。
[0016]根據(jù)方法步驟f)，以適當(dāng)方式根據(jù)測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布設(shè)定待借助于所述沉積燃燒器沉積在基材上的S12顆粒的質(zhì)量沉積，使得借助于所述沉積燃燒器生成的玻璃化的灰粉體的質(zhì)量分布比起所述測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布變得更均勻。如果整個(gè)測(cè)試石英玻璃柱體的外徑沿軸向方向的波動(dòng)優(yōu)選小于測(cè)試石英玻璃柱體的平均外徑的9%，則玻璃化的測(cè)試石英玻璃柱體的質(zhì)量分布變得更均勻。這意味著整個(gè)測(cè)試石英玻璃柱體的外徑的波動(dòng)優(yōu)選小于測(cè)試石英玻璃柱體的平均外徑的9%。特別地，整個(gè)測(cè)試石英玻璃柱體的外徑沿軸向方向的波動(dòng)小于測(cè)試石英玻璃柱體的平均外徑的5%。
[0017]所述測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布可通過(guò)測(cè)量所述測(cè)試石英玻璃柱體的軸向外徑輪廓得到確定。石英玻璃柱體的密度足夠恒定，使得石英玻璃柱體沿軸向方向的外徑輪廓反映軸向質(zhì)量分布。
[0018]另外，在根據(jù)方法步驟f)設(shè)定待借助于沉積燃燒器沉積在基材上的S12顆粒的質(zhì)量沉積時(shí)，可附加地調(diào)節(jié)待借助于沉積燃燒器生成的灰粉體的軸向密度分布，其中軸向密度分布的調(diào)節(jié)是基于待借助于沉積燃燒器生成的灰粉體的軸向密度分布的變化，其預(yù)期源自質(zhì)量沉積的設(shè)定。
[0019]根據(jù)方法步驟f)設(shè)定待借助于沉積燃燒器沉積在基材上的S12顆粒的質(zhì)量沉積常常伴隨著待借助于所述沉積燃燒器生成的灰粉體的軸向密度分布的變化。為此原因，在根據(jù)方法步驟f)設(shè)定待借助于沉積燃燒器沉積在基材上的S12顆粒的質(zhì)量沉積時(shí)，有利的是以適當(dāng)方式附加地調(diào)節(jié)待借助于沉積燃燒器生成的灰粉體的軸向密度分布，使得待借助于沉積燃燒器生成的灰粉體的軸向密度分布的預(yù)期變化可得到補(bǔ)償。
[0020]在實(shí)際應(yīng)用中，可以獲得特性數(shù)據(jù)，其可以在生成多個(gè)石英玻璃柱體期間被在先確定，其中在質(zhì)量沉積的設(shè)定與軸向密度的預(yù)期后隨變化之間存在相關(guān)性。因此，軸向密度分布的預(yù)期變化可從特性數(shù)據(jù)導(dǎo)出。
[0021]替代地，如果沒有特性數(shù)據(jù)在先被確定或已知，則可在實(shí)施方法步驟f)之后重復(fù)方法步驟a)到b)，并且可根據(jù)在重復(fù)的方法步驟b)中確定的軸向密度分布，調(diào)節(jié)待借助于沉積燃燒器生成的灰粉體的軸向密度分布。接下來(lái)，還可重復(fù)方法步驟d)到f)。這可重復(fù)任何次數(shù)。
[0022]至少兩種供給介質(zhì)各自可被供應(yīng)至沉積燃燒器，其中至少一種第一供給介質(zhì)各自包含含硅原料介質(zhì)。
[0023]至少兩種供給介質(zhì)可以以液態(tài)或氣態(tài)形式供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器。
[0024]為了根據(jù)方法步驟f)設(shè)定S12顆粒在基材上的質(zhì)量沉積，可設(shè)定在第一供給介質(zhì)中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的含硅原料介質(zhì)的量。設(shè)定在第一供給介質(zhì)中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的含硅原料介質(zhì)的量意味著設(shè)定在第一供給介質(zhì)中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的含硅原料介質(zhì)的每單位時(shí)間的量。因此，例如，可設(shè)定質(zhì)量流量，或者在氣態(tài)介質(zhì)的情況下，可設(shè)定體積流量。
[0025]此外，設(shè)定在第一供給介質(zhì)中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的含硅原料介質(zhì)的量意味著在第一供給介質(zhì)中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的含硅原料介質(zhì)的量可增加或減少或保持不變。
[0026]為了根據(jù)方法步驟c)設(shè)定軸向密度分布和/或調(diào)節(jié)軸向密度分布，可設(shè)定供應(yīng)至沉積燃燒器的相應(yīng)供給介質(zhì)中的至少一種的量。設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的供給介質(zhì)中的至少一種的量意味著設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的供給介質(zhì)中的至少一種的每單位時(shí)間的量。因此，例如，供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的供給介質(zhì)中的至少一種的所供應(yīng)的質(zhì)量流量，或者如果相應(yīng)的供給介質(zhì)為氣態(tài)的，則供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的供給介質(zhì)中的至少一種的體積流量，是可設(shè)定的。
[0027]設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的供給介質(zhì)中的至少一種的量進(jìn)一步意味著供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的供給介質(zhì)中的至少一種的量可增加或減少或保持不變。
[0028]供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的供給介質(zhì)的量特別影響沉積燃燒器的燃燒器火焰的溫度，其中溫度特別影響待生成的灰粉體的密度。因?yàn)槊總€(gè)沉積燃燒器的至少一種所供應(yīng)的供給介質(zhì)的量被設(shè)定并且沉積燃燒器配置為沿軸向方向彼此相鄰并且優(yōu)選可沿軸向方向來(lái)回移動(dòng)，所以灰粉體沿軸向方向的密度可變化。
[0029]為了根據(jù)方法步驟c)設(shè)定軸向密度分布，在第一供給介質(zhì)中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的含硅原料介質(zhì)的相應(yīng)量可保持恒定。優(yōu)選地，僅第二測(cè)試灰粉體的軸向密度分布在方法步驟c)中得到改善。待借助于沉積燃燒器沉積在基材上的S12顆粒的質(zhì)量沉積應(yīng)該盡可能保持恒定。因此，為了根據(jù)方法步驟c)設(shè)定軸向密度分布，在第一供給介質(zhì)中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的含硅原料介質(zhì)的相應(yīng)量可優(yōu)選保持恒定。
[0030]每個(gè)沉積燃燒器不僅可被供應(yīng)包含所述含硅原料介質(zhì)的第一供給介質(zhì)，而且還被供應(yīng)至少一種第二供給介質(zhì)，其中所述第二供給介質(zhì)是燃料介質(zhì)，特別是燃料氣體。燃料介質(zhì)在相應(yīng)的沉積燃燒器的燃燒器火焰中燃燒。
[0031]每個(gè)沉積燃燒器不僅可被供應(yīng)第一供給介質(zhì)和第二供給介質(zhì)，而且還被供應(yīng)至少一種第三供給介質(zhì)，其中第三供給介質(zhì)是支持介質(zhì)，其中所述支持介質(zhì)優(yōu)選是氧化劑，特別是氧氣。
[0032]至少一部分的支持介質(zhì)，其優(yōu)選為支持氣體，是所需的，以在相應(yīng)的沉積燃燒器的燃燒器火焰中燃燒燃料介質(zhì)。第一供給介質(zhì)的至少一部分和/或第二供給介質(zhì)的至少一部分和/或第三供給介質(zhì)的至少一部分可被單獨(dú)地供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器。
[0033]同樣地，第一供給介質(zhì)的至少一部分和/或第二供給介質(zhì)的至少一部分和/或第三供給介質(zhì)的至少一部分可作為混合物被供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器。
[0034]這意味著，每種供給介質(zhì)可單獨(dú)地或作為混合物供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器，其中同樣僅一部分的供給介質(zhì)可與僅一部分的另一種供給介質(zhì)混合。同樣地，供給介質(zhì)的第一部分可直接供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器，并且供給介質(zhì)的第二部分可作為包括另一種供給介質(zhì)的混合物供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器。
[0035]因此，例如包含含硅原料介質(zhì)的第一供給介質(zhì)可與一部分的第三供給介質(zhì)即一部分的支持氣體混合，并作為混合物供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器。其余部分的第三供給介質(zhì)然后可單獨(dú)地供應(yīng)至沉積燃燒器中的每個(gè)。替代地，所述部分也可在將它們供應(yīng)至相應(yīng)的燃燒器之前與第二供給介質(zhì)即燃料介質(zhì)混合，并作為混合物供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器。
[0036]為了根據(jù)方法步驟c)設(shè)定密度分布和/或調(diào)節(jié)軸向密度分布，可設(shè)定供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的第二和/或第三供給介質(zhì)的量。這意味著，待供應(yīng)至每個(gè)個(gè)體沉積燃燒器的第二和/或第三供給介質(zhì)的量可對(duì)于每個(gè)沉積燃燒器單獨(dú)地設(shè)定。
[0037]至少一種燃料介質(zhì)可包含氫氣、甲烷、丙烷或丁烷或天然氣。
[0038]所述含硅原料介質(zhì)優(yōu)選屬于硅氧烷或硅烷特別是氯硅烷的組。特別地，SiCl4可用作氯硅烷。特別地，聚烷基硅氧烷可用作硅氧烷。
[0039]在本發(fā)明的范圍中，術(shù)語(yǔ)聚烷基硅氧烷應(yīng)包含線性和環(huán)狀分子。然而，含硅原料介質(zhì)優(yōu)選包含D4(也被稱為0MCTS)作為其主成分。D3、D4、D5術(shù)語(yǔ)源自由通用電氣公司引入的，其中“D”代表[(CH3)2Si]-0-基團(tuán)。因此，D3指六甲基環(huán)丙硅氧烷，D4指八甲基環(huán)四硅氧烷，D5指十甲基環(huán)戊硅氧烷，而D6指十二甲基環(huán)己硅氧烷。在一優(yōu)選的變型中，D4是含硅原料介質(zhì)的主組分。因此，D4的比例是含硅原料介質(zhì)的按重量計(jì)的至少70%，特別是按重量計(jì)的至少80%，優(yōu)選是按重量計(jì)的至少90%，特別優(yōu)選是按重量計(jì)的至少94%。
[0040]在實(shí)施步驟d)到f)之前可實(shí)施步驟b)到c)至少兩次。同樣地，可在步驟f)之后再次根據(jù)步驟a)生成測(cè)試灰粉體，并且可至少第二次再次實(shí)施步驟d)到f)。
[0041]為了確定第一測(cè)試灰粉體的密度分布，可使用CT方法測(cè)量所述測(cè)試灰粉體的密度。
[0042]本發(fā)明的示例性實(shí)施例將在下面基于附圖被更詳細(xì)地示出。附圖中:
圖1a-1c示出了用于生成由石英玻璃制成的柱體的方法；
圖2a_2f示出了方法步驟a到f ;
圖3a_3f示出了圖2a_2f的替代方法的方法步驟a到f ;
圖4a_4f示出了替代方法的方法步驟a到f ;
圖5a_5f示出了另一替代方法的方法步驟a到f ;并且圖6a_6f示出了又一替代方法的方法步驟a到f。
[0043]圖1a-1c示出了用于生成由石英玻璃制成的柱體的方法。從圖1顯而易見的是生成了灰粉體50。其生成涉及使用多個(gè)沉積燃燒器12的外部沉積方法。為此目的，至少一種包含含硅原料介質(zhì)的第一供給介質(zhì)、作為燃料介質(zhì)的第二供給介質(zhì)、和優(yōu)選還有的作為支持氣體的第三供給介質(zhì)被供應(yīng)至相應(yīng)的燃燒器，并且S12顆粒被沉積在旋轉(zhuǎn)基材6的外側(cè)上。在該過(guò)程中，含硅原料介質(zhì)被引導(dǎo)至由燃燒器火焰14構(gòu)成的沉積燃燒器12的反應(yīng)區(qū)域，然后通過(guò)氧化和/或水解和/或熱解被分解而形成S12顆粒,其變得沉積在基材6上以形成灰粉體50。
[0044]灰粉體50然后優(yōu)選受到脫氫處理，其這里未示出?；曳垠w的脫氫可通過(guò)施加含鹵素的氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，該方法步驟是可選的。
[0045]如從圖1b明顯看出的，灰粉體50在后續(xù)方法步驟中在玻璃化爐子22中得到玻璃化。優(yōu)選地，灰粉體50被燒結(jié)以用于玻璃化。如圖1c中所示，因此形成了由石英玻璃制成的柱體60。
[0046]為了改善用于生成由石英玻璃制成的柱體的方法，在生成灰粉體之前實(shí)施重復(fù)方法，其示出于圖2a-2f、3a-3f、4a_4f以及5a_5f。在生成之前實(shí)施重復(fù)方法也意味著生成過(guò)程也可被中斷，并且然后可實(shí)施重復(fù)方法以便重新調(diào)節(jié)生成方法。
[0047]圖2a示出了方法步驟a)。第一測(cè)試灰粉體I被生成，其中多個(gè)沉積燃燒器12用于沉積S12顆粒(用于大量沉積)在圍繞其縱向軸線7旋轉(zhuǎn)的基材6上。優(yōu)選地，沉積燃燒器12在燃燒器保持裝置8上沿軸向方向5彼此相鄰地固定。相鄰沉積燃燒器12優(yōu)選各自具有與彼此等距的間隔。燃燒器保持裝置8可優(yōu)選沿軸向方向來(lái)回移動(dòng)?！把剌S向方向”意指沿平行于第一測(cè)試灰粉體的軸線5或平行于基材6的縱向軸線7延伸的方向。
[0048]至少包含含硅原料介質(zhì)的第一供給介質(zhì)29、作為燃料介質(zhì)的第二供給介質(zhì)31和作為支持氣體的第三供給介質(zhì)33被供應(yīng)至燃燒器保持裝置8。第一、第二和第三供給介質(zhì)29、31、33然后被供應(yīng)至燃燒器保持裝置8內(nèi)的個(gè)體沉積燃燒器12。在所示情況下，第一、第二和第三供給介質(zhì)被單獨(dú)地供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器12，即彼此分離。沉積燃燒器12構(gòu)造為例如DE 10 2007 024 725中所述那樣。
[0049]每個(gè)沉積燃燒器12各自分被配有一個(gè)設(shè)定裝置18。所述設(shè)定裝置18可用于單獨(dú)地為每個(gè)沉積燃燒器12設(shè)定待供應(yīng)至個(gè)體沉積燃燒器12的第一、第二和第三供給介質(zhì)的量。在此背景下設(shè)定的是每單位時(shí)間的供給介質(zhì)的量。使用控制裝置10來(lái)進(jìn)行設(shè)定。
[0050]作為支持氣體33的第三供給介質(zhì)特別為氧化劑。氧氣特別地用作氧化劑。
[0051]包含在第一供給介質(zhì)中的含硅原料介質(zhì)在各自由燃燒器火焰14構(gòu)成的沉積燃燒器12的反應(yīng)區(qū)域中通過(guò)氧化和/或水解和/或熱解而分解，以形成S12顆粒，其變得沉積在基材6上以形成第一測(cè)試灰粉體I。
[0052]沉積燃燒器12的設(shè)定裝置18在方法步驟a)中被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，使得相同量的第一、第二和第三供給介質(zhì)被供應(yīng)至所有沉積燃燒器12。
[0053]盡管相同量的第一、第二和第三供給介質(zhì)被供應(yīng)至沉積燃燒器12，但是分配給相應(yīng)沉積燃燒器12的燃燒器火焰14在大多數(shù)情況下在它們的溫度等方面不同，并且/或者含硅原料介質(zhì)在個(gè)體沉積燃燒器12處分解，同時(shí)形成不同量的S12顆粒。分配給相應(yīng)沉積燃燒器12的燃燒器火焰14的溫度不同導(dǎo)致例如沿軸向方向具有不同密度分布的第一測(cè)試灰粉體I。
[0054]根據(jù)方法步驟a)生成的第一測(cè)試灰粉體I沿軸向方向的密度分布在方法步驟b)中確定，其在圖2b中示出?！把剌S向方向”意指沿灰粉體和/或石英玻璃柱體的軸向方向。
[0055]在圖2b中，第一測(cè)試灰粉體I的軸向密度分布借助于CT單元20得到確定。為此目的，測(cè)試灰粉體I滑動(dòng)到CT單元20中。
[0056]為了確定第一測(cè)試灰粉體I的軸向密度分布，在正交于第一測(cè)試灰粉體的軸線5延伸的不同水平處確定密度。因此，在沿軸向方向彼此相鄰配置的多個(gè)水平處確定第一測(cè)試灰粉體I的密度。這得到軸向密度分布。
[0057]在后續(xù)方法步驟c)中生成第二測(cè)試灰粉體2，其中根據(jù)所確定的第一測(cè)試灰粉體I的軸向密度分布來(lái)設(shè)定第二測(cè)試灰粉體2的軸向密度分布，優(yōu)選變得更均勻。該方法步驟在圖2c中示出。優(yōu)選的是通過(guò)設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器12的供給介質(zhì)中的至少一種的量，來(lái)設(shè)定第二測(cè)試灰粉體2的軸向密度分布。在該過(guò)程中，所供應(yīng)的介質(zhì)中的至少一種的量對(duì)于每個(gè)沉積燃燒器12被單獨(dú)設(shè)定，其中術(shù)語(yǔ)“設(shè)定”意指所供應(yīng)的相應(yīng)供給介質(zhì)的量可增加或減少，或者該量可保持恒定。優(yōu)選的是，設(shè)定供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器12的第一和/或第二供給介質(zhì)的量，即在本情況下為設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的氧化劑和/或燃料氣體的量。
[0058]由于所供應(yīng)的供給介質(zhì)中的至少一種的量在每個(gè)沉積燃燒器12處被設(shè)定，例如相應(yīng)沉積燃燒器12的燃燒器火焰14中的溫度可被設(shè)定，其進(jìn)而設(shè)定將在可被分配給相應(yīng)沉積燃燒器的區(qū)域中生成的灰粉體的密度。在哪個(gè)沉積燃燒器12處以及以何種程度設(shè)定第一、第二和/或第三供給介質(zhì)可例如基于特性數(shù)據(jù)得到確定，從所述特性數(shù)據(jù)，供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器12a的供給介質(zhì)29、31、33與軸向密度分布的后隨變化之間的相關(guān)性變得顯而易見。
[0059]所述特性數(shù)據(jù)可在先生成，例如通過(guò)借助于沉積燃燒器12以及第一、第二和第三供給介質(zhì)29、31、33的多個(gè)灰粉體的生成。這些可使用以下項(xiàng)目得以生成:相同的沉積燃燒器以及燃燒器與基材6的相同距離以及相同的燃燒器速度，即燃燒器12來(lái)回移動(dòng)的速度。在這些調(diào)查中，僅有供給介質(zhì)29、31、33的量可在相應(yīng)沉積燃燒器12處被重新調(diào)節(jié)和/或設(shè)定，并且借助于沉積燃燒器12生成的灰粉體的軸向密度分布的后隨變化可得到確定。
[0060]如果含硅原料介質(zhì)是SiCl4,則優(yōu)選的是通過(guò)設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的作為燃料氣體的第二供給介質(zhì)31的量，來(lái)設(shè)定第二測(cè)試灰粉體2的軸向密度分布。
[0061]第二測(cè)試灰粉體2比起第一測(cè)試灰粉體I包括改善的即更均勻的軸向密度分布。
[0062]第二測(cè)試灰粉體2在圖2d中示出的方法步驟d)中得到玻璃化。第二測(cè)試灰粉體2可在第二測(cè)試灰粉體2玻璃化之前受到脫氫處理。
[0063]如圖2d中所示，第二測(cè)試灰粉體2被引入用于玻璃化的爐子22中。優(yōu)選的是沿豎直方向?qū)y(cè)試灰粉體2引入爐子22中。第二測(cè)試灰粉體2優(yōu)選在爐子中的玻璃化期間被燒結(jié)。玻璃化可關(guān)聯(lián)于玻璃化測(cè)試灰粉體2的即測(cè)試石英玻璃柱體4的軸向質(zhì)量分布的變化，特別是由于第二測(cè)試灰粉體被豎直地配置。
[0064]所述測(cè)試石英玻璃柱體4沿軸向方向的質(zhì)量分布在方法步驟e)中確定。如圖2e中所示，測(cè)量裝置24為此目的沿著測(cè)試石英玻璃柱體4在軸向方向上被引導(dǎo)。測(cè)試石英玻璃柱體4的外徑輪廓借助于測(cè)量裝置24在軸向方向上得到確定。測(cè)試石英玻璃柱體4在軸向方向上的外徑分布反映軸向方向上的質(zhì)量分布，因?yàn)槭⒉ＡУ拿芏仁鞘趾愣ǖ摹?br> [0065]相對(duì)于軸向質(zhì)量分布，測(cè)試石英玻璃柱體4被分成多個(gè)區(qū)域，其中每個(gè)區(qū)域被分配有一個(gè)沉積燃燒器12，使得質(zhì)量沉積可在相應(yīng)區(qū)域中的質(zhì)量沉積的確定期間各自分配至一個(gè)沉積燃燒器12。為了將測(cè)試石英玻璃柱體4細(xì)分成多個(gè)區(qū)域，第二測(cè)試灰粉體2可被相應(yīng)地雕刻，使得這些區(qū)域已經(jīng)借助于雕刻被限定在測(cè)試灰粉體2中。這些區(qū)域各自被分配一個(gè)沉積燃燒器12。甚至在玻璃化之后，雕刻也保持可見于測(cè)試石英玻璃柱體4中。
[0066]根據(jù)方法步驟f)，待根據(jù)測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布通過(guò)沉積燃燒器12沉積在基材6上的S12顆粒的質(zhì)量沉積被設(shè)定成使得，使用沉積燃燒器12生成的玻璃化灰粉體的質(zhì)量分布相對(duì)于測(cè)試石英玻璃柱體4的軸向質(zhì)量分布被做得更均勻。
[0067]為了根據(jù)方法步驟f)設(shè)定S12顆粒在基材上的質(zhì)量沉積，可設(shè)定在第一供給介質(zhì)29中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器12的含硅原料介質(zhì)的量。
[0068]可計(jì)算第一供給介質(zhì)29中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器12的含硅原料介質(zhì)的待設(shè)定量。待設(shè)定的量是可計(jì)算的，因?yàn)樵诘谝还┙o介質(zhì)29中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器12的含硅原料介質(zhì)的最初設(shè)定量以及每個(gè)沉積燃燒器12的所得質(zhì)量沉積是已知的。
[0069]替代地，在該情況下同樣可行的是根據(jù)在先確定的或已知的特性數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。所述特性數(shù)據(jù)可指示所供應(yīng)的含硅原料介質(zhì)的量與石英玻璃柱體的所確定的質(zhì)量沉積之間的相關(guān)性，所述石英玻璃柱體借助于爐子22得到玻璃化，并且由灰粉體生成，所述灰粉體借助于沉積燃燒器12生成。
[0070]在根據(jù)方法步驟f)設(shè)定待借助于沉積燃燒器12沉積在基材6上的S12顆粒的質(zhì)量沉積時(shí)，優(yōu)選的是附加地調(diào)節(jié)待借助于沉積燃燒器12生成的灰粉體的軸向密度分布，其中軸向密度分布的調(diào)節(jié)是基于待借助于沉積燃燒器12生成的灰粉體的軸向密度分布的變化，其由于質(zhì)量沉積的設(shè)定而被預(yù)期。
[0071]在根據(jù)方法步驟f)設(shè)定待借助于沉積燃燒器12沉積在基材上的S12顆粒的質(zhì)量沉積時(shí)，改變?cè)诘谝还┙o介質(zhì)中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的含硅原料介質(zhì)的相應(yīng)量，也改變待借助于沉積燃燒器12生成的灰粉體的軸向密度分布。
[0072]軸向密度分布的預(yù)期變化也可由特性數(shù)據(jù)確定，其中所述特性數(shù)據(jù)可在先通過(guò)生成多個(gè)灰粉體而被確定。特性數(shù)據(jù)可用于確定待借助于沉積燃燒器12沉積在基材6上的S12顆粒的質(zhì)量沉積的變化與軸向密度分布的所得變化之間的相關(guān)性。為了調(diào)節(jié)軸向密度分布，供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的至少一種供給介質(zhì)的量被設(shè)定。優(yōu)選的是，設(shè)定供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器12的第一和/或第二供給介質(zhì)的量，即在本情況下為設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的氧化劑和/或燃料氣體的量。
[0073]如果含硅原料介質(zhì)是SiCl4,則優(yōu)選的是，為了調(diào)節(jié)軸向密度分布而設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的第二供給介質(zhì)31的量，所述第二供給介質(zhì)31是燃料介質(zhì)，特別是燃料氣體。
[0074]在圖2a_2f中示出的情況下，第一、第二和第三供給介質(zhì)中的至少一種為每個(gè)沉積燃燒器設(shè)定，以便根據(jù)方法步驟c)設(shè)定軸向密度分布，和/或以便調(diào)節(jié)軸向密度分布。另夕卜，其它供給介質(zhì)也可供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器。這些也可以被設(shè)定為用于根據(jù)方法步驟
c)設(shè)定軸向密度分布和/或用于調(diào)節(jié)軸向密度分布。替代地，每個(gè)沉積燃燒器的所述附加供給介質(zhì)中的至少一種可以被設(shè)定為僅用于根據(jù)方法步驟C)設(shè)定軸向密度分布和/或用于調(diào)節(jié)軸向密度分布。在一替代示例性實(shí)施例中，也可不供應(yīng)第三供給介質(zhì)，其是氧化劑。燃燒器火焰可以例如從環(huán)境空氣吸取其氧氣。
[0075]圖3a_3f示出了一種方法，其也包括方法步驟a到f。根據(jù)圖3a_3f的方法的區(qū)別僅在于，第一供給介質(zhì)29和三供給介質(zhì)33a的一部分作為混合物74供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器12，其中支持介質(zhì)是氧化劑，優(yōu)選為氧氣。為了根據(jù)方法步驟c)設(shè)定軸向密度分布，和/或?yàn)榱嗽诜椒ú襟Ef)中完成的軸向密度分布的調(diào)節(jié)，優(yōu)選的是借助于設(shè)定裝置19設(shè)定混合物74中被供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器12的氧化介質(zhì)的量。
[0076]另外，供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的第三供給介質(zhì)33b的第二部分以及第二供給介質(zhì)31的量也可借助于設(shè)定裝置18得到設(shè)定。同樣地，供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的混合物74的量可借助于設(shè)定裝置18得到設(shè)定。含硅原料介質(zhì)在該方法中優(yōu)選是0MCTS。
[0077]圖4a_4f中示出的方法極其類似于根據(jù)圖2a_2f的方法。其區(qū)別僅在于，第二和第三供給介質(zhì)作為混合物供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器12。為了根據(jù)方法步驟c)設(shè)定軸向密度分布，和/或?yàn)榱嗽诜椒ú襟Ef)中完成的軸向密度分布的調(diào)節(jié)，優(yōu)選的是借助于設(shè)定裝置27設(shè)定混合物70中被供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器12的第二和/或第三供給介質(zhì)31、33的量。
[0078]圖5a_5f中示出的方法極其類似于根據(jù)圖3a_3f的方法。其區(qū)別僅在于，第一供給介質(zhì)29和三供給介質(zhì)33a的第一部分作為混合物74被供應(yīng)，并且第二供給介質(zhì)31和三供給介質(zhì)33b的第二部分作為混合物72被供應(yīng)。為了根據(jù)方法步驟c)設(shè)定軸向密度分布，和/或?yàn)榱嗽诜椒ú襟Ef)中完成的軸向密度分布的調(diào)節(jié)，優(yōu)選的是借助于設(shè)定裝置19和21設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器12的第二供給介質(zhì)31和/或第三供給介質(zhì)33a的第一部分和/或第三供給介質(zhì)33b的第二部分的量。
[0079]圖6a_6f中示出的方法類似于根據(jù)圖2a_2f、3a_3f、4a_4f和/或5a_5f的方法。其區(qū)別僅在于，第一供給介質(zhì)29和三供給介質(zhì)33a的第一部分作為混合物供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器12。第二供給介質(zhì)31和第三供給介質(zhì)33b的第二部分以及第三供給介質(zhì)33c的第三部分各自單獨(dú)地供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器12。供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器12的第一供給介質(zhì)29和/或第二供給介質(zhì)31和/或第三供給介質(zhì)33a的第一部分和/或第三供給介質(zhì)33b的第二部分和/或第三供給介質(zhì)33c的第三部分的量可借助于設(shè)定裝置18和/或27得到設(shè)定。如果含硅原料介質(zhì)是SiCl4，則優(yōu)選的是，借助于設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器12的第二供給介質(zhì)31 (其為燃料介質(zhì)，特別是燃料氣體)的量，來(lái)用于根據(jù)方法步驟c)設(shè)定軸向密度分布和/或用于在方法步驟f)中完成的軸向密度分布的調(diào)節(jié)。
[0080]在一替代示例性實(shí)施例，為了調(diào)節(jié)軸向密度分布，可在實(shí)施方法步驟f之后重復(fù)方法步驟a和b，并且可根據(jù)在重復(fù)的方法步驟b中確定的軸向密度分布，來(lái)調(diào)節(jié)待借助于沉積燃燒器12生成的灰粉體的軸向密度分布。這有利于使得不必獲得特性數(shù)據(jù)，從其可知質(zhì)量沉積的設(shè)定與軸向密度分布的預(yù)期變化之間的相關(guān)性。所述替代方案可在圖2a-2f、3a-3f、4a-4f、5a_5f和6a_6f中示出的所有方法中實(shí)施。
【權(quán)利要求】
1.用于通過(guò)以下步驟生成由石英玻璃制成的柱體的方法: -生成灰粉體，其中使用至少兩個(gè)沉積燃燒器來(lái)將用于質(zhì)量沉積的S12顆粒沉積在圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的基材上； -使所述灰粉體玻璃化以形成石英玻璃柱體； 其特征在于，在生成和玻璃化所述灰粉體之前，實(shí)施包括以下步驟的方法: a)生成第一測(cè)試灰粉體，其中使用所述至少兩個(gè)沉積燃燒器來(lái)將用于質(zhì)量沉積的S12顆粒沉積在圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的基材上； b)確定所述第一測(cè)試灰粉體沿軸向方向的密度分布； c)生成第二測(cè)試灰粉體，其中根據(jù)所確定的第一測(cè)試灰粉體的軸向密度分布，來(lái)設(shè)定第二測(cè)試灰粉體的軸向密度分布，優(yōu)選變得更均勻； d)使所述第二測(cè)試灰粉體玻璃化，以便形成測(cè)試石英玻璃柱體； e)確定所述測(cè)試石英玻璃柱體沿軸向方向的質(zhì)量分布； f)根據(jù)所確定的測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布，設(shè)定待借助于所述沉積燃燒器沉積在基材上的S12顆粒的質(zhì)量沉積，使得借助于所述沉積燃燒器生成的玻璃化的灰粉體的質(zhì)量分布相對(duì)于所述測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布變得更均勻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在根據(jù)方法步驟f)設(shè)定待借助于沉積燃燒器沉積在基材上的S12顆粒的質(zhì)量沉積時(shí)，可附加地調(diào)節(jié)待借助于沉積燃燒器生成的灰粉體的軸向密度分布，其中軸向密度分布的調(diào)節(jié)是基于待借助于沉積燃燒器生成的灰粉體的軸向密度分布的變化，其預(yù)期源自質(zhì)量沉積的設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在實(shí)施方法步驟f)之后重復(fù)方法步驟a和b，并根據(jù)在重復(fù)的方法步驟b)中確定的軸向密度分布，調(diào)節(jié)待借助于沉積燃燒器生成的灰粉體的軸向密度分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少兩種供給介質(zhì)各自被供應(yīng)至沉積燃燒器，其中至少一種第一供給介質(zhì)各自包含含硅原料介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，為了根據(jù)方法步驟f)設(shè)定S12顆粒在基材上的質(zhì)量沉積，而設(shè)定在第一供給介質(zhì)中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的含硅原料介質(zhì)的量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，為了根據(jù)方法步驟c)設(shè)定軸向密度分布和/或調(diào)節(jié)軸向密度分布，而設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的供給介質(zhì)中的至少一種的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，為了根據(jù)方法步驟c)設(shè)定軸向密度分布，而設(shè)定在第一供給介質(zhì)中供應(yīng)至每個(gè)沉積燃燒器的含硅原料介質(zhì)的量。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每個(gè)沉積燃燒器不僅可被供應(yīng)包含所述含硅原料介質(zhì)的第一供給介質(zhì)，而且還被供應(yīng)至少一種第二供給介質(zhì)，其中所述第二供給介質(zhì)包含至少一種燃料介質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，每個(gè)沉積燃燒器不僅可被供應(yīng)第一供給介質(zhì)和第二供給介質(zhì)，而且還被供應(yīng)至少一種第三供給介質(zhì)，其中第三供給介質(zhì)是支持介質(zhì)，其中所述支持介質(zhì)優(yōu)選是氧化劑，特別是氧氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，第一供給介質(zhì)的至少一部分和/或第二供給介質(zhì)的至少一部分和/或第三供給介質(zhì)的至少一部分被單獨(dú)地供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，第一供給介質(zhì)的至少一部分和/或第二供給介質(zhì)的至少一部分和/或第三供給介質(zhì)的至少一部分作為混合物被供應(yīng)至相應(yīng)的沉積燃燒器。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了根據(jù)方法步驟c)設(shè)定密度分布和/或調(diào)節(jié)軸向密度分布，而設(shè)定供應(yīng)至相應(yīng)沉積燃燒器的第二和/或第三供給介質(zhì)的量。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少一種燃料氣體包含氫氣、甲烷、丙烷或丁烷或天然氣。
14.根據(jù)權(quán)利要求4至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述含硅原料介質(zhì)屬于硅氧烷或硅烷特別是氯硅烷的組。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在實(shí)施步驟d)到f)之前實(shí)施步驟a)到c)至少兩次。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了確定第一測(cè)試灰粉體的密度分布，使用CT方法測(cè)量所述測(cè)試灰粉體的密度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述測(cè)試石英玻璃柱體的軸向質(zhì)量分布通過(guò)測(cè)量所述測(cè)試石英玻璃柱體的軸向外徑輪廓得到確定。
【文檔編號(hào)】C03B19/14GK104395251SQ201380035421
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】M.特羅默, K-U.巴德克 申請(qǐng)人:赫羅伊斯石英玻璃股份有限兩合公司