[发明专利]一种双层石英管密封结构提拉法单晶炉

说明书

技术领域

    本发明涉及人工晶体生长领域，特别涉及一种双层石英管密封结构提拉法单晶炉。

技术背景

   我国人工晶体生长产业经过半个多世纪的发展，取得了巨大的成就，已具有较高的技术水平和较大的生产能力，在国际上具有一席之地。与之配套的晶体生长设备——单晶炉也得到飞速的发展，目前提拉法单晶炉的发展趋势是采用上称重法自动直径控制技术（auto-diameter control: ADC）智能化控制，可实现晶体生长过程的自动法控制，大大节省人力，同时晶体质量的均一性也得到提高，大大地推动了人工晶体产业的发展。

但是传统的自动法单晶炉炉膛装置一般采用的是SS304或SS316L优质不锈钢材料，炉膛内壁采用双面焊接工艺，由于整个炉膛需要通水冷却，炉膛的设计构造非常复杂，体积庞大，搬运安装不便，价格十分昂贵。另外，传统的自动法单晶炉生产周期较长，非常不利于晶体行业的快速发展。

石英玻璃具有以下特点：1、耐高温 石英玻璃的软化点温度约1730℃，可在1100℃下长时间使用，短时间最高使用温度可达1450℃， 2、耐腐蚀除氢氟酸外，石英玻璃几乎不与其他酸类物质发生化学反应，其耐酸能力是陶瓷的30倍，不锈钢的150倍，尤其是在高温下的化学稳定性，是其他任何工程材料都无法比拟的。3、热稳定性好，石英玻璃的热膨胀系数极小，能承受剧烈的温度变化，将石英玻璃加热至1100℃左右，放入常温水中也不会炸裂。 4、透光性能好 石英玻璃在紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率在93%以上，特别是在紫外光谱区，最大透过率可达80以上。 5、电绝缘性能好 石英玻璃的电阻值相当于普通玻璃的一万倍，是极好的电绝缘材料，即使在高温下也具有良好的电性能，因此石英管非常适合用来做高温炉膛。工业上采用石英管作为炉膛的电炉应用广泛：如高真空石英管烧结炉和石英管退火炉等。

本发明的目的是提供一种成本低廉，结构简单，安装使用方便，稳定可靠，自动化程度高的提拉法单晶炉装置，适合于低成本提拉法晶体生长。

发明内容

本发明所采用的技术方案是一种双层石英管密封结构提拉法单晶炉，一种双层石英管密封结构提拉法单晶炉，包括由内外层石英管和上下法兰构成的双层石英管密封炉膛，中频感应线圈装置，坩埚升降机构和称重传感器，内层石英管的内腔可抽真空或者充气保护体防止坩埚高温氧化，内外层石英管之间可以通水或通气冷却。

本发明的目的是为了避免晶体生长时高温下的石英管壁对人体烫伤，密封法兰橡胶密封圈的老化和感应线圈的高温氧化，我们采用双层石英结构，两层石英管之间通水或通气冷却。坩埚通过升降机构进入炉膛内（内石英管），锁紧密封法兰，对内石英管内腔进行抽真空，然后采用流动高纯氮气或氩气防止坩埚氧化。石英管上法兰固定在炉头上，采用焊接波纹管连接炉膛和称重室。

附图说明

图1是本发明的一种双层石英管密封结构的提拉法单晶炉结构示意图

其中1为外层石英管，2为内层石英管，3为上法兰，4为下法兰，5为称重传感器，6为籽晶，7为坩埚升降机构，8为中频感应线圈装置，9为籽晶杆 

具体实施方式：

   以下结合附图对本发明进行说明。

如图1所示使用坩埚升降机构将坩埚送入内层石英管2内腔，将内外层石英管2安装在法兰上，形成双石英管密封炉膛，用固定支架将上法兰3固定在炉头，使用焊接波纹管连接称重室，采用线圈升降机构将中频感应线圈调整到合适位置，并完成线圈的对平和对中。对内石英管内腔进行抽真空，检测确定气密性良好后，从下法兰5底部充入保护气体（高纯氮气或氩气），气压稍高于外部大气压时打开排气阀门，整个石英管内腔处于流动气体保护中，启动炉膛冷却（根据需要可以通水冷却也可通气体冷却），升温使坩埚内的原料熔融，在合适温度将籽晶与熔体接触，接种成功后使用上称重法自动直径控制技术进行晶体生长过程的控制。