[实用新型]一种电阻加热垂直多坩埚晶体下降法生长系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种晶体生长装置，尤其是一种采用垂直多坩埚下降法生长晶体的装置。

背景技术

现有发明专利“坩埚下降法生长钨酸铅闪烁大单晶的制备方法”(申请号94114075.X)中也涉及了同时生长2、4或8根晶体的下降法生长炉，可能是考虑到更多根晶体生长时温度场远远偏离传统的圆形径向对称温度场，发明者没有进行更多根或奇数根晶体生长系统的设计，限制了这种生长系统在批量生长中的应用。

专利“坩埚下降法生长钨酸铅闪烁大单晶的制备方法”发明者作出了将生长系统用于同时多根晶体生长的尝试，这种晶体生长系统均只能够一次生长为数较少的晶体，提高晶体产量只能够采用重复使用多台生长炉的方法进行，在晶体批量生产中效率较低，成本过高，这也是目前人工单晶体相对于同种类的玻璃、陶瓷等价格偏高的重要原因。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种由计算机程序控制温度的一次可以生长多根甚至数十根晶体的晶体生长装置。

为实现本实用新型的目的，本说明书提供了这种电阻加热垂直多坩埚下降晶体生长系统，包括晶体炉、坩埚、晶体台和温度控制装置，其中晶体炉包括炉体、发热体和炉膛，坩埚位于晶体台上，用于置放生长晶体的原料，晶体台位于晶体炉下方，在其自带的升降装置控制下能做受控垂直升降运动，将晶体台上的装有原料的坩埚装置送入晶体炉炉膛内，温度控制装置通过线缆连接发热体。所述的晶体炉炉体从外到内包括外壳、保温棉、保温砖层、耐火层、摩根砖、工字砖层和支撑架，其中耐火层位于炉膛附近高温区，摩根砖位于炉膛中下部；所述的坩埚装置包括导向管、保温粉、坩埚、坩埚体内熔体以及籽晶和已经生长的晶体；所述的温度控制装置包括单片机、可控硅、温度检测探头和变压器，其中单片机通过稳压器上的电源线接入电源，通过信号线连接置于晶体炉炉膛内的温度传感器，通过数据线连接计算机，受计算机程序控制，可控硅通过信号线从单片机接入控制信号，通过导线连接变压器输出控制，变压器通过电缆连接晶体炉上的发热体。

所述的晶体炉炉体外壳可以采用铝合金罩、不锈钢底座的复合结构，也可以全部采用不锈钢；所述的保温棉采用硅酸铝保温棉或氧化铝耐火棉或氧化锆耐火棉；保温砖层的厚度左右比前后与不同，左右加厚，顶面在中间位置加厚；耐火层采用氧化铝泡沫砖或氧化镁耐火砖；所述的工字砖层由摩根砖砌成，其位置及尺寸相对应于坩埚上的导向管匹配；所述的保温粉采用氧化铝粉末或氧化锆粉末。

所述的发热体根据生长不同晶体需要可以替换，在生长1000℃以下温度的晶体时可以采用电阻丝或硅碳棒，在生长1000～1300℃的晶体时可以采用硅碳棒或硅钼棒，在生长1300～1600℃的晶体时可以采用硅钼棒。

本装置能够提供准方形径向温度场，生长中的坩埚中熔体稳定但物料输运速率不快，适宜于生长方形结构、组分离子有效分凝系数接近的晶体。

本实用新型的目的，特征及优点将结合实施例，参照附图作进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是图1中坩埚装置的结构示意图；

其中：1为晶体炉、2为发热体、3为炉膛、4为外壳、5为保温棉、6为保温砖层、7为耐火层、8为摩根砖、9为工字砖层、10为晶体台升降装置、11为炉体支撑架、12为单片机、13为可控硅、14为温度传感器、15为变压器、16为稳压器、17为晶体台、18为温度控制装置、19为坩埚装置、20为导向管、21为保温粉、22为坩埚、23为熔体、24为籽晶、25为正在生长的晶体。

具体实施方式

参照上图，提供下述实施例。通过实施例将有助于理解本实用新型，但不限制本实用新型的内容。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

实施例1：本实施例为一个能够同时生长20根尺寸为30×30×230mm晶体的多坩埚下降法生长系统。钨酸铅晶体为四方结构晶体，沿[100]、[010]和[001]等主要晶体方向生长时晶体外形为长方体，适合于本系统进行晶体生长。根据钨酸铅晶体的物化性能参数，晶体的生长点纵向温度曲线中第2段为1210℃左右，引下速率1.0mm/h。系统温度传感器采用S型温度传感器14。本系统采用10个坩埚装置19，一个坩埚装置19内一次生长1根30×30×470mm的钨酸铅晶体，根据成品尺寸要求，这样一根晶体可以切割成两根，因此一次可以得到20根晶体。