[发明专利]一种籽晶夹结构

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种晶体生长设备中使用的籽晶夹结构，特别涉及一种蓝宝石晶体生长设备中使用的籽晶夹结构。 

（二）背景技术

随着对材料认识的逐渐深入，人们可以通过各种不同的方法人工合成晶体，并已将其广泛应用在人类社会生活的很多方面。晶体生长方法有很多，以蓝宝石单晶生长为例，方法有提拉法、泡生法、热交换法、导模法、坩埚下降法等。在这些生长方法当中，多数都需要晶体完整性好、缺陷少的籽晶作为引导，通过其良好的遗传特性，进而生长出高质量、大尺寸蓝宝石单晶。 

以提拉法、泡生法为例，籽晶一般为圆柱体或长方体。将籽晶通过一定方式固定在籽晶夹上，籽晶夹具与提拉机构相连。原料熔化后，通过降温给熔体液面中心提供一个过冷度，熔体沿籽晶下端继续按一定规律周期性排列，不断结晶长大。由于晶体在生长过程中需要不断向上缓慢提拉，任何较大的扰动都有可能造成原子排列规律的破坏，形成晶体缺陷。因此，籽晶的联接必须非常稳固。另外，由于科学技术的发展，生长的晶体尺寸不断增大，晶体质量也相应增加，籽晶和籽晶夹具都需要能够承受更大的拉力。因此，为避免提拉过程中籽晶断裂或拉脱，必须设计出合理的籽晶夹结构，选择适合的籽晶形状及尺寸，籽晶加工表面要尽量光滑，避免应力集中。 

目前籽晶连接方式通常是将籽晶绑在籽晶夹具上，但这种方式使籽晶杆与籽晶同轴度较差，不但会影响晶体质量，而且籽晶还容易脱落。 

（三）发明内容

本发明的目的在于提供一种可以有效固定籽晶，防止籽晶脱落，籽晶与籽晶夹头、籽晶联接杆同轴生长大尺寸单晶的籽晶夹结构。 

本发明的目的是这样实现的：它包括联接件、籽晶联接杆和籽晶夹头，联接件上部为带内螺纹圆柱，并与外界提拉机构相连，联接件下部为带内螺纹的倒锥形，与籽晶杆相连；籽晶联接杆为两端带外螺纹的圆柱形钼杆，圆柱形钼杆上端与联接件相连，下端与籽晶夹头相连；籽晶夹头包括两部分，第一部分籽晶夹头上部为带内螺纹孔的第一圆柱，下部为带装夹籽晶用异型空腔的第一半圆柱，第一半圆柱上端设置有凹槽，第二部分籽晶夹头为与第一部分籽晶夹头的第一半圆柱结构对称的半圆柱，且第一半圆柱与第二半圆柱外开有用于牢固绑缚钨丝的环形凹槽，第二部分籽晶夹头半圆柱上端设置有与第一部分籽晶夹头第一半圆柱上 端凹槽相对应的用于配合进行上下固定的突起。 

本发明还有这样一些技术特征： 

1、所述的联接件上部带内螺纹圆柱外径为25~40mm，高度为10~20mm，带内螺纹圆柱外设置有两个相对用于旋拧时夹紧固定用的平边，平边宽度为5~10mm，带内螺纹圆柱内壁设置有螺纹，与外界提拉机构相连； 

2、所述的倒锥形高度为25~35mm，下部设置有通孔，通孔内壁设置有螺纹，与籽晶杆相连，倒锥形底部外径为16~24mm，内径为8~15mm； 

3、所述的籽晶联接杆直径为8~15mm的钼杆，钼杆上端和下端都设置有外螺纹； 

4、所述的籽晶夹头外形为圆柱体，直径为25~40mm，总长为100~200mm； 

5、所述的第一半圆柱与第二半圆柱的装夹籽晶用异型空腔上部为倒梯形六面体，下部为长方体，倒梯形高度5~20mm，长方体高度25~40mm，二者之间倾角θ为5~15o，长方体端面尺寸比籽晶端面尺寸大0.1~0.5mm； 

6、所述的第一半圆柱上的凹槽深度为3~6mm，第二部分籽晶夹头第二半圆柱上端设置有相对应突起； 

7、所述的第一半圆柱与第二半圆柱外开有2~4个用于牢固绑缚钨丝的深度为1~3mm、宽度为2~4mm的凹槽。 

本发明籽晶夹结构可生长重量在200kg以内的大尺寸单晶（补充大尺寸的范围及定义）。本发明的有益效果在于： 

1. 籽晶夹结构分三部分，之间都采用螺纹连接，可拆卸性强； 

2. 籽晶固定分两部分，上部为倒梯形，可以有效固定，防止籽晶脱落；下部为正常矩形端面的籽晶，可以在水平方向上很好的固定； 

3. 若籽晶上端倒梯形部分与籽晶夹头内孔配合不够好，可以通过籽晶杆下部螺纹旋转，顶住籽晶上端，起到上下固定的作用； 

4. 籽晶夹头两部分有配合的凹槽和突起，起到辅助上下固定的作用，防止滑脱。 

5. 与传统籽晶绑缚在籽晶夹头一侧相比，本籽晶夹结构中籽晶与籽晶夹头、籽晶联接杆同轴，不会产生偏心问题； 

6. 籽晶固定在籽晶夹头中心，受热和受力更均匀，减少热应力和应力集中。 

（四）附图说明