[发明专利]一种蓝宝石长晶炉的发热体及长晶炉

说明书

本发明公开了一种蓝宝石长晶炉的发热体，包括若干金属加热杆、正极水冷金属环、负极水冷金属环、金属底环；其中两个相邻的金属加热杆分别独立连接正极水冷金属环和负极水冷金属环，能够使得相邻金属加热杆的电流方向相反，电流产生的侧向电磁力相互抵消，避免出现金属加热杆侧向变形严重的问题。

技术领域

本发明涉及蓝宝石长晶炉的技术领域。

背景技术

蓝宝石单晶由于其具备优良的力学、光学性能，以及耐高温、耐腐蚀等优良特性，在工程、光学、医学等领域有着广泛的应用。随着蓝宝石行业的迅速发展，蓝宝石的应用，已从传统的LED行业，迅速发展到光学仪器、航空航天、军用民用窗口片、导弹整流罩、可穿戴设备等方面。

行业的发展对蓝宝石单晶的尺寸和质量的要求越来越高。泡生法作为一种蓝宝石的长晶方法，其产出的晶体具有位错密度低、尺寸大、应力小等优点。本专利涉及的发热体结构主要适用于大尺寸蓝宝石泡生法长晶炉。

发热体为蓝宝石长晶炉最重要的部件之一，主要用于维持蓝宝石长晶所需要的温度场。传统的泡生法设备，其加热器为鸟笼状，加热器的正负极分别呈两个半圆形位于左右两边，底部通过弯曲的钨杆连接，随着蓝宝石尺寸越来，质量要求越高。这样的结构至少存在三个问题，其一是同侧钨杆的电流方向一致，而在正负极交接的位置，电流方向相反，此处附近的钨杆同时受到排斥力和吸引力，且方向一致，使得加热器钨杆承受很大的侧向力，极易产生变形。其二是由于鸟笼式加热器其每根钨杆长度不一，在接近正负极交接位置的钨杆，钨杆长度要明显短于其他方向，随着电流增大，在圆周方向会造成发热不均，使长出的晶体在圆周方向呈现椭圆的情况，严重影响晶体的利用率，其三鸟笼式加热器钨杆呈L或者U型，加热器底部直径远小于侧部直径，大尺寸晶体只能从上部取出，吊装困难，并且L或者U型钨杆在高温时，很容易产生变形。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前蓝宝石长晶炉均采用的鸟笼发热体，此类发热体变形大，大尺寸晶体易出现椭圆的问题，提供一种新的适合大尺寸蓝宝石长晶炉的发热体。

本发明还提供了采用该发热体的长晶炉。

为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：

一种蓝宝石长晶炉的发热体，包括若干金属加热杆、正极水冷金属环、负极水冷金属环、金属底环；所述若干金属加热杆均自上向下平行排列，且若干金属加热杆的杆长相同；若干金属加热杆围成圆桶形且相邻两个金属加热杆之间互不接触；两个相邻的金属加热杆分别独立连接正极水冷金属环和负极水冷金属环；所述若干金属加热杆的底部均与金属底环连接。

有益效果：设置正负极水冷金属环，并且两个相邻的金属加热杆分别独立连接正极水冷金属环和负极水冷金属环，能够使得相邻金属加热杆的电流方向相反，电流产生的侧向电磁力相互抵消，避免出现金属加热杆侧向变形严重的问题。

金属加热杆等长，底部为整体金属底环，且连接采用正负相间的方式，每根金属加热杆正负极之间的电阻完全相同，避免出现金属加热杆电阻不同从而产生热场均匀的问题。

进一步的，金属加热杆上部通过连接块和铜环连接，可通过调整锁紧螺钉的位置或连接块来调整钨杆的长度，使得炉内具有最适合长晶的温度梯度。

进一步的，所述金属底环内径与若干金属加热杆围成的圆桶形的内径相同，则坩埚可以选择从上或者从下取出，以解决大尺寸蓝宝石长晶炉取坩埚困难的问题。

为达到上述目的，本发明还可采用如下技术方案：

一种蓝宝石长晶炉的发热体，包括若干金属加热杆、金属底环；所述若干金属加热杆均自上向下平行排列，且若干金属加热杆的杆长相同；若干金属加热杆围成圆桶形且相邻两个金属加热杆之间互不接触；相邻金属加热杆的电流方向相反；所述若干金属加热杆的底部均与金属底环连接。