[实用新型]晶体生长原料处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种原料处理系统，具体涉及一种晶体生长原料处理系统。

背景技术

钨酸铅闪烁晶体是一种在高能物理和正电子单层扫描仪(PET)以及X-CT等核成像设备中有广泛用途的晶体，比较成功的批量生长钨酸铅晶体的方法是在密闭坩埚中采用多坩埚下降法或者是多坩埚温度梯度法生长钨酸铅及其掺杂改性晶体。这些晶体生长方法法中都遇到需要在氧化气氛中对生长原料预熔化处理，这样会带来明显好处：生长的原料在进入生长坩埚之前就能够充分混合；原料在晶体生长过程中整个固体包括生长好的晶体、熔体和未熔化的原料与生长晶体前的原料在生长坩埚中体积不会发生明显变化，否则如果在晶体生长过程中固体体积明显减小会使生长原料上方的空间变大，气压减小，导致生长熔体中PbO和WO₃等非化学计量挥发加剧，严重影响晶体生长质量。

发明专利“钨酸铅(PbWO₄)闪烁大单晶的坩埚下降法生长”(申请号94114075.X)中描述了一种在氧化气氛中进行钨酸铅晶体原料预处理的方法。这种方法是在化料炉中通入氧气，防止原料中PbO和WO₃等非化学计量挥发，熔化后的原料恒温半小时后趁热快速倾倒入生长坩埚中，冷却后形成多晶料锭。该发明中原料处理系统存在以下不足之处：其一是向整个化料炉通入氧气，并且在1200℃高温恒温半小时，在实际操作中十分困难，通常用来加热化料的马福炉不能够保证密闭不漏气，因此通入的氧气在高温时会大量逸出化料的炉膛，不能够完全达到防止熔体原料非化学计量挥发的目的，而且要是炉膛中通入的氧气抑制原料中组分非化学计量挥发，原料在熔化过程中必须敞开，随着炉膛中氧气的大量逸出，原料中组分挥发会出现并且加快，使熔体中原料偏离化学计量比，影响晶体生长质量，并且导致严重的环境污染；其二是在熔化后的原料转移过程中，该发明是在原料熔化后恒温一段时间后在高温打开炉门，用坩埚钳夹住化料坩埚，快速移动坩埚到生长坩埚附近，将原料迅速倾倒入生长坩埚中，生长坩埚有衬模固定，大部分浸入水中，使熔料能够快速冷却，这样在原料转移过程中出现大量组分非化学计量挥发，特别是原料中有挥发性特别强的掺杂组份如PbF₂时情况更为严重，大量的非化学计量挥发导致原料一定程度偏离化学计量组成，并且产生严重的环境污染，而且这种操作严重依赖操作工人的熟练程度，任何的延迟都会导致明显的后果，操作失误会带来烫伤等工伤事故，危害人身安全。

发明内容

本发明为解决现有技术中原料处理系统所存在上述缺陷，提供一种安全的晶体生长原料处理系统，它所采用的技术方案是：一种晶体生长原料处理系统，包括由炉壳、炉壁、置于炉壁内的发热体、炉膛和炉门组成的加热炉，与加热炉电连接的温控装置，置于炉膛内的带密封盖的化料坩埚，以及坩埚支撑架，还包括化料坩埚底部下部设置的与化料坩埚一体的下料管，下料管上的开关和开关旋杆，以及坩埚支撑架上的上部与化料坩埚下料管能够自然紧密配合的生长坩埚。

为了使化料混合均匀，发热体在炉壁内的设置是不对称的，而且炉膛周围保温砖炉壁厚度不同。

在处理挥发性原料时，为防止化料过程中组分挥发影响原料处理质量，化料坩埚上部设置有气嘴，气嘴上设置有进出气开关。这样可以在化料前先对化料坩埚抽真空，然后充入保护性气体。

本实用新型的有益效果是：由于整个原料处理过程在密闭环境中进行，适宜于有挥发性原料的预处理，不会有气体逸出对环境造成污染；化料过程可以通入保护气体，适用于有毒气体挥发的原料处理；整个原料转移过程安全可靠，不会出现严重工伤事故。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示：本实用新型包括包括由炉壳1、炉壁2、置于炉壁内的发热体3、炉膛4和炉门5组成的加热炉6，与加热炉6连接的温控装置7，置于炉膛内的带密封盖8的化料坩埚9，以及坩埚支撑架10，还包括化料坩埚底部设置的与化料坩埚一体的下料管11，下料管上的开关12和开关旋杆13，以及坩埚支撑架上的上部与化料坩埚下料管能够自然紧密配合的生长坩埚14。发热体在炉壁内的设置是不对称的，而且炉膛周围保温砖炉壁厚度不同；化料坩埚上部设置有气嘴15，气嘴上设置有进出气开关16；本实施例中发热体可以采用硅碳棒或硅钼棒。

本实用新型不仅可以使用于不需要在密闭体系中化料的晶体生长原料预处理，更适于化料过程中有毒气体挥发的晶体原料原料处理。