[实用新型]一种基于坩埚下降法生长晶体的自动控制装置

说明书

本实用新型涉及晶体材料生长领域，具体的涉及一种基于坩埚下降法生长晶体的自动控制装置，包括联动控制模块：用于通过时间计算调控晶体生长过程中温度与坩埚垂直运动之间的关系的信息控制中枢；晶体生长模块：温度调控模块：用于接收联动控制模块信号对炉体加热并对炉体内的温度进行调控，并向联动控制模块发送温度信号，或作为温度控制的输入输出模块组成；坩埚运动模块：用于接收联动控制模块信号，并控制坩埚自动进行垂直运动，并反馈给联动控制模块当前运行的位置、速率和方向相关信息，通过自动控制装置及控制方法，晶体生长操作控制更加简单方便、自动化程度高。

技术领域

本实用新型涉及晶体材料生长领域，具体的涉及一种基于坩埚下降法生长晶体的自动控制装置。

背景技术

随着工业技术的发展且晶体材料的应用越来越广泛，传统的坩埚下降法的晶体生长设备有待提升。

坩埚下降法(Bridgman方法)晶体生长是一种熔体法晶体生长技术，在这种方法中，需要将晶体材料的原料在坩埚中进行加热至部分或完全熔化，然后通过设计好的温场，形成需要的温度梯度区，然后熔体经过温度梯度区进行缓慢凝固结晶，最终形成晶体材料。

下降法晶体生长设备是由晶体生长炉炉体部分和机械升降部分组成。其中炉体部分由温度控制系统通过电阻加热或感应加热对材料进行加热，并通过温场设计在炉体中形成适当的温度梯度，然后通过机械运动系统在晶体炉上部或下部与坩埚连接，使坩埚可以在晶体炉中进行上下垂直移动，通过材料缓慢通过温度梯度区进行晶体生长。

目前下降法晶体生长具体操作过程为：将原料装入坩埚中，放于晶体炉内与机械运动系统相连接，然后根据需要对温度控制仪，包括欧陆表、日本导电仪表和宇电仪表等可编程温度控制仪或采用PLC的数据输入输出模块进行程序温度设置，以对晶体生长炉进行程序控温。在温度达到某一温度后，需要对机械运动系统进行操作，使晶体生长炉内的坩埚进行下降，开始晶体生长过程。在晶体生长结束后，需要再对机械运动系统进行操作，使坩埚下降停止。然后根据需要通过机械运动系统进行调节坩埚在炉内的位置，也可能需要同时通过手动调整温度控制系统匹配晶体生长的温度和位置的需要。

发明专利201810378496.4公开了一种晶体生长控制装置及控制方法，包括提拉装置、坩埚、控制器、旋转电机和升降电机；坩埚用于盛放原料液体，提拉装置位于坩埚的上方；提拉装置用于夹取籽晶；旋转电机和升降电机分别与提拉装置连接，控制器分别与旋转电机和升降电机连接；控制器通过升降电机使提拉装置上升或下降，以使提拉装置伸入或脱离坩埚；控制器通过旋转电机使提拉装置旋转；控制器还可通过提拉装置对晶体进行称重。本实用新型的优点和有益效果在于：实现了精准控制晶体的生长过程的重量，保证了晶体在等径生长过程中，晶体的等径部分在其轴线方向上的各个横截面的直径均为一致，提高了晶体产品的品质；无需人工干预，提高了晶体生长控制工作的自动化水平。

上述技术方案中对于使用提拉法生长晶体的技术进行了公开，虽然采用电机对坩埚进行上下的控制，但是并没有通过时间控制温度梯度内的时间与机械升降进行联动。

因此，在目前的坩埚下降法生长晶体的设备中，主要问题是这类设备温度控制系统和机械运动控制系统是两套独立的系统，没有联动，这就造成控制不够精确，操作中需要人为干预较多，自动化程度低。

发明内容

针对现有坩埚下降法生长设备自动化程度较低，需要对其中温度控制系统和机械运动控制系统分别进行操作的问题，本申请的目的在于提供一种将坩埚下降法生长设备的温控系统和机械运动控制系统通过时间参数进行联动的控制设备及方法，达到坩埚下降法晶体生长过程中，除原料进炉和晶体生长结束出炉外，少人为干预，甚至无人为干预。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：一种基于坩埚下降法生长晶体的自动控制装置，包括

联动控制模块：用于通过时间计算调控晶体生长过程中温度与坩埚垂直运动之间的关系的信息控制中枢；