设置于长晶炉观察孔的摄像装置的制作方法

本实用新型涉及一种设置于长晶炉观察孔的摄像装置，尤其是用于泡生法、CZ法、导模法蓝宝石单晶炉晶体生长用的蓝宝石长晶炉摄像头装置，属于晶体生长设备和装置的技术领域。

背景技术：

蓝宝石单晶炉是LED产业链中重要的晶体生长设备。目前，世界上用于蓝宝石单晶体生长的主流方法有以下几种：导模法、提拉法、热交换法和泡生法。而泡生法、提拉法、导模法，在引晶的过程中都有一个共同点，那就是提拉籽晶的方式长出蓝宝石晶体。

导模法是将一个高熔点的惰性模具放入熔体中，模具的下部带有细的管道，熔体由于毛细作用被吸引到模具的上表面，与一根籽晶接触后既随着籽晶的提拉而不断凝固，而模具上部的边缘控制着晶体的形状。该工艺可用于各类异型蓝宝石单晶，如长达几百米的蓝宝石纤维、长达1米的蓝宝石管、宽75mm长1米的晶片等。与其它晶体生长工艺相比，导模法可直接拉出预定形状的蓝宝石晶体，不需要将大块的晶体切、磨、抛光等加工工序。这样不仅减少了加工工序，提高工作效率，而且还可以节省大量的原料，提高材料的利用率。

提拉法，简称CZ法。先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再利用一单晶晶种接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上因温度差而形成过冷。于是熔汤开始在晶种表面凝固并生长和晶种相同晶体结构的单晶。晶种同时以极缓慢的速度往上拉升，并伴随以一定的转速旋转，随着晶种的向上拉升，熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上，进而形成一轴对称的单晶晶锭。CZ法的最大优点在于能够以较快的速率生长较高质量的晶体。

泡生法是将一根受冷的籽晶与三氧化二铝熔液接触后熔化。当界面的温度低于凝固点，则籽晶开始生长，为了使籽晶晶体不断长大，需逐渐降低熔体的温度，同时旋转轴带动籽晶杆旋转，以改善熔体的温度分布。当晶体生长到一定阶段时，须缓慢上提籽晶装置，以扩大散热面。泡生法和提拉法在生长环境、工艺上具有相似性，因此人们常常将两者进行比较。从工艺上看，提拉法生长过程包括引晶、放肩、等径和收肩等阶段，并且上述阶段均需不断的提拉来完成；泡生法的晶体生长和退火过程都是在坩锅中进行的，晶体并不提拉出坩锅，仿佛蓝宝石晶体是从熔体中生长的；从原理上看，提拉法生长单晶是通过降低加热功率，即降低由熔体传至固液界面的能量QL的方式来实现晶体直径的增长；而泡生法则是在保持晶体生长速度和加热功率不变的条件下，可以通过增加单位时间内晶体所耗散 的能量QS，即热损耗来实现晶体直径的增加；此外，提拉法适合制备长度与直径比大的晶体，而泡生法由于晶体并不从坩锅中提拉出来，因此适合制备直径与长度比大的晶体。

泡生法、提拉法、导模法，在种晶过程中根据液固界面的状态而采取不同的引晶方式。如何能长晶人员直观的观察长晶炉内部情况，从而给出正确的判断是引晶过程的关键。以往的长晶人员判断炉内状况的办法有两种：⑴有经验的长晶工程师是通过调整长晶炉功率来调整炉内温场，待炉内温场达到合适的温度梯度时完成引晶工作。这种引晶模式下长出的晶体的良率完全依赖长晶工程师的经验，导致蓝宝石晶体生长单位成本偏高。⑵人类发现第一种方法的弊端，从而改进蓝宝石长晶炉的上炉盖，使得上炉盖上有观察孔，通过观察孔的观测，实现引晶过程。此种方法的优点在于可以直观的观察长晶炉内部情况，从而保证引晶过程的顺利完成。而往往炉内温度在液固界面的温度在2000℃以上，通过观察孔反射出来的光非常刺眼，引晶工程师不得不采用绿光来观察炉内情况。而上炉盖上的观察孔不仅会反射强光，而且会把炉内温度辐射给外界，滤光片由于承受不了过高的温度，在使用过程中往往寿命不长，有的甚至在使用中损坏导致强光直射引晶工程师眼睛，从而给引晶工程师带来人身伤害。以上两种方法还有一个最大的弊端，那就是引晶工作必须在现场操作，不得远程控制蓝宝石长晶。

针对泡生法、提拉法、导模法蓝宝石长晶炉的引晶工作的特殊性，特意研发出本实用新型蓝宝石长晶炉摄像头装置。蓝宝石长晶炉摄像头装置可安装在上炉盖上方的观察口上方，通过摄像头的监控功能，实施把长晶炉内部温场情况，尤其是种晶过程中的液固界面的状态反馈给长晶炉控制系统，引晶工程师只需观测工控机画面就能知道炉内温场是否满足引晶条件，从而做出更加客观准确的判断。本实用新型蓝宝石长晶炉摄像头装置大大提高了工程效率，同时引晶工程师也无需到现场操作引晶，只需通过远程控制就能实现蓝宝石长晶工作。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型的目的在于可实现蓝宝石晶体生长过程中实时监测炉内温场环境和晶体生长情况用的摄像头装置，尤其用于观测蓝宝石长晶过程中的引晶工作。通过蓝宝石长晶炉摄像头装置可以把炉内状况反馈给长晶炉工控机，通过电脑网络可实现蓝宝石长晶人员远程控制引晶工作。

技术方案：本实用新型所述的设置于长晶炉观察孔的摄像头装置包括摄像头支架、隔热玻璃、摄像头，所述摄像头设置于摄像头支架上，所述隔热玻璃设置于所述摄像头与所述长晶炉观察孔之间以防止摄像头温度过高。进一步地，还包括遮光片，所述遮光片设置于所述摄像头与所述长晶炉观察孔之间以过滤所述长晶炉观察孔发出的强光。

进一步地，所述摄像头包括CCD镜头和CCD相机，所述CCD镜头可调节地安装于所述CCD相机上。

进一步地，还包括相机调节结构，所述相机调节机构安装在摄像头支架上，以微调所述摄像头的指向。

进一步地，所述相机调节机构包括3件弹簧、支架、3件大螺母、CCD安装板、调节螺钉组件组成，所述摄像头安装在CCD安装板上方，CCD安装板通过调节螺钉组件与支架相连接，CCD安装板与支架的安装调节螺钉组件的孔加工成腰形孔，且此每组的腰形孔成十字形装。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：整个摄像头装置通过摄像头支架1安装在蓝宝石长晶炉上炉盖上，通过摄影或实时监控上炉盖上的观测孔反映的炉内状况，长晶工程师做出正确的判断，实现远程控制长晶，尤其是可实现远程控制引晶过程。

附图说明

图1为本实用新型的设置于长晶炉观察孔的摄像装置结构侧视图；

图2为本实用新型的设置于长晶炉观察孔的摄像装置立体图。

具体实施方式

下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：

本实用新型所述的蓝宝石长晶炉摄像头装置，如图1所示，包含摄像头支架1、隔热玻璃2、遮光片3、CCD镜头4、CCD相机5、相机调节机构6组成。

摄像头支架1上安装有隔热玻璃2，其作用是防止蓝宝石长晶炉内部温度传递到CCD镜头上。隔热玻璃2上方有遮光片3，遮光片3有效的将炉内散发的强光过滤，保证CCD相机画面清晰。CCD镜头4安装在CCD相机5上，可以实现调试CCD相机的焦距，保持在某一个距离范围内保证CCD相机能有清晰的画面。CCD相机5安装在调节机构6上方，调节机构6安装在摄像头支架1上方。调节机构6可以实现上下、前后、左右微调的功能。通过调节机构6的微调功能，我们可以实现因机械加工、安装精度或坩埚装料量不同导致的液面位置不同时CCD相机扔能准确的拍到液流中心及籽晶位置。

如图2所示，相机调节机构6由3件弹簧7、支架8、3件大螺母9、CCD安装板10、调节螺钉组件11组成。CCD相机5安装在CCD安装板10上方，CCD安装板10通过调节螺钉组件11与支架7相连接。CCD安装板10与支架7的安装调节螺钉组件11的孔加工成腰形孔，且此每组的腰形孔成十字形装，可实现CCD相机的前后、左右微调功能。而通过3件大螺母9的拧紧、松懈来调 整3件弹簧的弹性变形，这样可以使安装在弹簧上方的支架8上下移动，调整CCD相机的高度位置。

整个摄像头装置通过摄像头支架1安装在蓝宝石长晶炉上炉盖上，通过摄影或实时监控上炉盖上的观测孔反映的炉内状况，长晶工程师做出正确的判断，实现远程控制长晶，尤其是可实现远程控制引晶过程。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。