[实用新型]一种基于水平定向凝固法生长晶体的加料结构

说明书

本实用新型公开了一种基于水平定向凝固法生长晶体的加料结构，包括单晶炉、备料室和加料管，单晶炉炉内依次形成有用于向坩埚内添加原料的备料区、用于熔融原料的熔料区以及晶体生长的生长区，备料室斜向设于单晶炉炉外并与备料区相对应，备料室呈柱形壳状结构，且开口朝上，在备料室开口端密封安装有密封盖，备料室底部与加料管进料口相连通，加料管出料口斜向穿入单晶炉炉内且出料口位于备料区上方，以与单晶炉炉体形成相连通的密闭空间；在加料管上靠近备料室底部一端安装有进料阀门，以通过进料阀门开闭控制原料进入坩埚内。本实用新型能够对单晶炉实现重复加料和熔料，并保持需要的真空度，不影响产品成型质量。

技术领域

本实用新型涉及晶体材料制备技术领域，具体涉及一种基于水平定向凝固法生长晶体的加料结构。

背景技术

水平定向凝固法是一种制备板条状大尺寸蓝宝石晶体、Re:YAG晶体，Ce:Y(Lu)AG/Al2O3共晶陶瓷等材料的方法。具有成本低、无核心侧心、生长周期短、晶体缺陷少等优点。

使用水平定向凝固法制备产品时，产品的长度和宽度可以通过坩埚尺寸调节，但高度方向尺寸往往受到较大限制，水平定向凝固法钨棒发热体的主要部分位于上下两端，为了保证竖直方向温度梯度较小而有利于晶体稳定生长，上下发热体必须保证较短间隔距离，这就要求坩埚的高度不能过高。为了尽可能提高原料密度，增大产品厚度（生长晶体的厚度），一般使用粉末原料压制的饼状或棒状原料。但即使如此，因为压制原料密度有限且块状原料之间存在间隙，成品毛坯的厚度往往只有坩埚的1/2左右，同时压制原料的过程除了会提高成本外，也增大了混入杂质的风险，影响了最终产品的质量。其次，在产品制备过程中，钼坩埚表面在高温下会有一定量的挥发，坩埚内壁的挥发物易附着在产品毛坯底部、侧面甚至产品内部形成缺陷源，影响产品质量与利用率。最后，在抽取真空过程中，原料易被抽取一部分，进一步影响产品厚度及利用率。

基于此，本申请人提出先充分受热坩埚，以去除坩埚表面易挥发物形成的杂质，再重复加料和熔料，直到原料添加到需要的量并熔化，最后再生长晶体，该方法能够较好地解决产品成型厚度等问题，但是，无论采用哪种方法生长晶体，首先都需要将炉内的空气抽净（即炉内需要密闭的空间），达到一定真空度后，才开始对晶炉进行加热、加料、熔料等，并且在整个过程中，真空抽取设备需要保持全程运行，以对炉内保温材料、晶体熔液排放出的气体和杂质及时排出炉外，否则会影响产品成型质量。而上述方法的核心是向坩埚中反复加料和熔料，以实现原料最大化添加，由于加料设备通常位于炉外，如果处理不好，可能导致加料过程出现炉内真空泄漏，影响晶体生长质量。因此，如何设计一种加料机构，以实现重复加料和熔料，并能保持需要的真空度，不会影响产品成型质量，是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种基于水平定向凝固法生长晶体的加料结构，能够对单晶炉实现重复加料和熔料，并保持需要的真空度，不影响产品成型质量。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种基于水平定向凝固法生长晶体的加料结构，包括单晶炉、备料室和加料管，单晶炉炉内依次形成有用于向坩埚内添加原料的备料区、用于熔融原料的熔料区以及晶体生长的生长区，备料室斜向设于单晶炉炉外并与备料区相对应，备料室呈柱形壳状结构，且开口朝上，在备料室开口端密封安装有密封盖，备料室底部与加料管进料口相连通，加料管出料口斜向穿入单晶炉炉内且出料口位于备料区上方，加料管与单晶炉连接位置密封处理，以与单晶炉炉体形成相连通的密闭空间；在加料管上靠近备料室底部一端安装有进料阀门，以通过进料阀门开闭控制原料进入坩埚内。

进一步地，加料管与备料室的接口位于备料室底部边缘，以使原料由自身重力进入加料管。

进一步地，在备料室开口端端面开设有环形凹槽，环形凹槽内密封安装有凸出备料室开口端端面的密封圈。