一种蓝宝石晶体的生长设备的制作方法

本实用新型涉及蓝宝石晶体培养设备技术领域，更具体地，涉及一种蓝宝石晶体的生长设备。

背景技术：

蓝宝石为一种刚玉族矿物，三方晶系。一般将红宝石之外的各色宝石级刚玉均称为蓝宝石。蓝宝石由于具有极好的机械特性和光学透过率而在工业制造领域获得广泛应用。

泡生法蓝宝石晶体生长炉为制备蓝宝石的设备，在晶体生长过程中需要严格控制生长炉内的温度场。但是现有技术中的生长炉在温度场的控制方面，尤其是径向温梯度的控制方面，效果极差，远远满足不了制备高质量蓝宝石晶体的要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能够实现对炉体内温度场精细调节的蓝宝石晶体的生长设备，从而显著提高蓝宝石晶体的质量。

根据本实用新型提供的蓝宝石晶体的生长设备，包括：

炉体，用于提供蓝宝石晶体的生长环境，

炉盖，盖合于所述炉体上，

坩埚，设于所述炉体内，用于盛放熔体并作为反应容器，

设于所述炉体内，并位于所述坩埚的上方，包括互为对称结构的第一调节板和第二调节板，以及第一推拉杆和第二推拉杆，所述第一调节板和第二调节板相对设置并彼此铰接，所述第一推拉杆的第一端与所述第一调节板铰接，所述第二推拉杆的第一端与所述第二调节板的第一端连接，所述第一推拉杆和第二推拉杆各自的第二端相铰接，所述第一推拉杆和第二推拉杆的铰接轴与穿过所述炉盖并深入所述炉体内的驱动轴相连接，在驱动轴的驱动下，调节所述第一调节板和第二调节板的偏转角度，从而实现对坩埚内固液熔融界面的温度梯度调节。

优选地，所述第一调节板和第二调节板朝向所述坩埚的表面为回转面，所述回转面的母线与回转轴之间的夹角为30°-60°。

优选地，所述回转面的回转角度为160°-180°。

优选地，还包括多个加热盘管，多个所述加热盘管分别环绕所述坩埚并自上而下依次排布。

优选地，还包括第一电极和第二电极，多个所述散热盘管各自的两端分别与所述第一电极和第二电极连接。

优选地，多个所述散热盘管与所述第一电极的连接导线之间分别设有控制开关，并经对应的控制开关控制电流的通断。

优选地，还包括加热盘，所述加热盘设于所述炉体内，用于支撑所述坩埚并对其加热。

优选地，所述第一调节板和第二调节板之间的铰接轴固定于所述炉体上。

优选地，所述第一调节板和第二调节板由钨钼合金制成。

优选地，所述炉体的内壁上自内向外依次设有第一辐射层和第一保温层，所述炉体的底壁上还依次设有第二辐射层和第二保温层，其中，所述第二辐射层朝向所述炉体的内部。

本实用新型提供的蓝宝石晶体的生长设备培养晶体时，能够实现对坩埚内整个径向固液界面的温度梯度的精细控制，自动化程度高。形成良好的固液界面，在实现均匀结晶的同时，还可以降低退火阶段的热应力，并防止晶体回融，尤其是引径阶段的晶体回融。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1为根据本实用新型实施例的蓝宝石晶体的生长设备爆炸示意图。

图2为根据本实用新型实施例的蓝宝石晶体的生长设备主视图。

图3为根据本实用新型实施例的温度场调节装置的立体结构示意图。

图中：炉体1、第一辐射层11、第一保温12、第二辐射层13、第二保温层14、炉盖2、坩埚3、温度场调节装置4、第一调节板41、第二调节板42、第一推拉杆43、第二推拉杆44、驱动轴45、第一加热盘管51、第二加热盘管52、第三加热盘管53、仔晶棒6。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

如图1-2所示，本实用新型中的宝石晶体的生长炉，用于制备蓝宝石晶体，包括炉体1、炉盖2、坩埚3、温度场调节装置4。所述炉体1，用于提供蓝宝石晶体的生长环境。所述炉盖2，盖合于所述炉体1上，密闭炉体1。所述坩埚3，设于所述炉体1内，用于盛放熔体并作为反应容器。在该实施例中，所述熔体为三氧化二铝，具体可为块状，或者粉状，也可为两者的结合。

所述温度场调节装置4，设于所述炉体1内，并位于所述坩埚3的上方，包括互为对称结构的第一调节板41和第二调节板42，以及第一推拉杆43和第二推拉杆44，所述第一调节板41和第二调节板42相对设置并彼此铰接，所述第一推拉杆43的第一端与所述第一调节板41铰接，所述第二推拉杆44的第一端与所述第二调节板42的第一端连接，所述第一推拉杆43和第二推拉杆44各自的第二端相铰接，所述第一推拉杆43和第二推拉杆44的铰接轴与穿过所述炉盖2并深入所述炉体1内的驱动轴45相连接，在驱动轴45的驱动下，调节所述第一调节板41和第二调节板42的偏转角度，从而实现对坩埚3内固液熔融界面的温度梯度调节。

具体的，所述第一调节板41和第二调节板42之间可设置一个铰接轴，或者是多个铰接轴，例如两个，并经所述铰接轴固定于所述炉体1上，从而可绕着所述铰接轴转动，实现两个调节板的偏转，改变热辐射角度，实现不同的热辐射效果。

所述第一调节板41和第二调节板42朝向所述坩埚3的表面为回转面，所述回转面的母线与回转轴之间的夹角为30°-60°，在这个角度范围内，具有更好的热辐射效果。所述回转面的回转角度为160°-180°，以便当所述第一调节板41和第二调节板42之间的偏转角度最小时，尽量覆盖整个坩埚3，实现对坩埚3内整个径向固液界面的温度梯度控制，具有更好的热场调节效果。具体可进行如下精细调节：在引颈阶段，将两个调节板朝向两边偏转较大角度，使得热辐射偏向两侧，以防止晶径回熔；在熔体熔融过程中，将两个调节板偏向熔融界面的径向温度梯度较低处，以进行温度补偿。

在该实施例中，所述第一调节板41和第二调节板42由钨钼合金制成，但不限于此。

进一步的，所述蓝宝石晶体的生长设备，还包括多个加热盘管以及第一电极和第二电极(图中未示)，多个所述散热盘管各自的两端分别与所述第一电极和第二电极连接。优选地，多个所述散热盘管与所述第一电极之间分别设有控制开关，并经对应的控制开关控制电流的通断。多个所述加热盘管分别环绕所述坩埚3并自上而下依次排布。在该实施例中，所述加热盘管为电加热盘管，多个所述加热盘管包括第一加热盘管51、第二加热盘管52和第三加热盘管53。其中，第一加热盘管51的底部低于坩埚3的上端面一定距离，该距离可为50-100毫米；所述第三加热盘管53的顶部高于坩埚3的下端面一定距离，该距离可为30-80毫米。在所述第一至第三盘管与第一电极的连接导线之间分别设有第一至第三控制开关(图中未示)。如此，可实现对多个所述加热盘管的分别控制，调节炉体1内径向方向上的温度梯度，从而得到需要的热场效果，提高晶体的结晶质量。具体可根据不同的晶体制备阶段来确定加热盘管的使用情况。在熔体熔融阶段，如果熔体中具有浮岛，则可仅开启第一加热盘管51，快速消除浮岛；在引径阶段，可仅开启第一加热盘管51；在等径生长阶段，可依次切换到第二加热盘管52以及第三加热盘管53单独加热模式。

进一步的，所述炉体1的内壁上自内向外依次设有第一辐射层11和第一保温12层，所述炉体1的底壁上还依次设有第二辐射层13和第二保温层14，其中，所述第二辐射层13朝向所述炉体1的内部。所述辐射层由钨钼合金制成，用于朝向炉体1内辐射热量，一方面防止热量散失损耗，另一方面与所述温度场调节装置4相配合，调节温度场的温度梯度。所述保温层由氧化锆制成，起到隔热的作用，防止热量散失的作用。

所述蓝宝石晶体的生长设备还包括仔晶棒6，所述仔晶棒6穿过所述炉盖2并伸入所述炉体1内。

当使用本申请中的蓝宝石晶体的生长设备培养晶体时，在不同的晶体制备阶段，生长炉的控制系统根据采集到的信息，发出控制指令，控制驱动杆驱动所述温度场调节装置4的第一调节板41和第二调节板42同时朝向两边偏转一定角度，或者是收缩两者角度，实现对坩埚3内整个径向固液界面的温度梯度的精细控制，自动化程度高。形成良好的固液界面，在实现均匀结晶的同时，还可以降低退火阶段的热应力，并防止晶体回融，尤其是引径阶段的晶体回融。

经该生长炉制备的蓝宝石晶体质量大幅提升，尤其是制备高质量要求的晶体，成品率可提高30％-50％，使得该生长炉，尤其适合制备高质量要求的蓝宝石晶体。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。