[发明专利]直拉锗单晶直径测量控制系统

权利要求书

1.直拉锗单晶直径测量控制系统，其特征在于：系统中有摄像机⑷，图像处理装置⑸和自动控制单元⑹，摄像机⑷置于单晶炉观察窗的位置，用于图像观察和同步采集锗单晶等径生长的图像数据，并将图像数据传给图像处理装置⑸；图像处理装置⑸用于对摄像机采集的图像数据进行分析，识别固液交接面光圈⒄的位置及光圈与三条预设直线⒅的相交点位置，并根据这三个相交点位置的坐标拟合出固液交接面光圈⒄的曲率半径，传输给自动控制单元⑹；自动控制单元⑹根据图像处理装置⑸实时传递来的曲率半径数据，进行比较后，发出加热器功率、晶体生长速度和坩埚转速的自动控制信息，实现锗单晶等径生长。

2.按照权利要求1所述的直拉锗单晶直径测量控制系统，其特征在于自动控制方法如下：

步骤一，采集图像：通过摄像机⑷观察锗单晶等径生长时的固液交接面光圈⒄的图像，调整摄像机的位置，使其能清晰完整的采集到没有被单晶挡住的固液交接面光圈图像，且使其尽可能只包含固液交接面光圈⒄；

步骤二，识别光圈位置：图像处理装置⑸对摄像机⑷采集到的固液交接面光圈图像的边缘进行检测，分析出固液交接面光圈⒄的位置，根据从图像处理装置⑸引出的信号，在电脑中预设三条直线，使这三条预设直线⒅满足与固液交接面光圈⒄相交于三点，将三点的位置信息保存到图像处理装置⑸中，图像处理装置记录这三点的坐标；

步骤三，计算光圈曲率半径：根据正弦公式2R=a/sinA=b/sinB=c/sinC，图像处理装置⑸计算出固液交接面光圈⒄与预设的三条直线相交的三点所确定的圆的半径作为曲率半径；

步骤四，记录所需的光圈曲率半径：当锗单晶生长达到所需直径时，图像处理装置⑸将所需直径的曲率半径信息传输给自动控制单元进行存储；

步骤五，控制锗单晶等径生长：系统切换到自动控制模式，图像处理装置⑸将实时的曲率半径信息传递给自动控制单元⑹，自动控制单元⑹将实时的曲率半径信息与预先存储的所需曲率半径信息进行比较：

①当生长的单晶直径变小时，实时的曲率半径数值小于所需曲率半径数值，自动控制单元⑹发出控制信息，降低加热器功率和晶体生长速率，提高坩埚转速，阻止单晶直径变小，并使单晶直径恢复到所需直径；

②当生长的单晶直径变大时，实时的曲率半径数值大于所需曲率半径数值，自动控制单元⑹发出控制信息，升高加热器功率和晶体生长速率，降低坩埚转速，阻止单晶直径变大，并使单晶直径恢复到所需直径；

③当生长的单晶直径不变时，实时的曲率半径数值等于所需曲率半径数值，自动控制单元⑹对加热器功率、晶体生长速率及坩埚转速的控制维持不变。