一种晶体炉控制方法及系统与流程

本发明涉及晶体炉控制技术领域，尤其涉及一种晶体炉控制方法及系统。

背景技术：

人工晶体在科学技术和工业生产领域中起到越来越重要的作用，而人工晶体的制备设备和制备技术，成为了制约人工晶体产量和质量的重要瓶颈。最先进的人工晶体制备技术掌握在美国、德国等发达国家手中，相应的设备自动化程度高，易于实现批量生产。但是其高昂的价格，令国内企业和科研院所望而却步。国内有少数企业也可以提供人工晶体制备设备，但往往存在着自动化程度低，过分依赖操作者经验，批量生产中成品率低等问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能提高自动化程度的晶体炉控制方法及系统。

本发明所采取的技术方案是：

一种晶体炉控制方法，包括以下步骤：

在晶体炉系统启动后，通过真空泵和扩散泵控制晶体炉内部的真空度；

当晶体炉内部的真空度达到预设的真空度目标后，晶体炉开始对原料进行处理；

根据工艺要求进行生长环境的调节，并开始晶体生成；

在晶体生成完成后，进行降温处理，并在处理后关闭晶体炉系统。

作为所述的一种晶体炉控制方法的进一步改进，所述的晶体炉开始对原料进行处理，这一步骤具体包括：

晶体炉对原料进行加热处理；

原料经过加热融化后进行引晶工艺处理。

作为所述的一种晶体炉控制方法的进一步改进，所述的根据工艺要求进行生长环境的调节，这一步骤具体为：

根据工艺要求，对升降速度和旋转速度进行调节处理。

作为所述的一种晶体炉控制方法的进一步改进，还包括以下步骤：

实时对晶体炉系统中的生产参数进行监控。

作为所述的一种晶体炉控制方法的进一步改进，所述生产参数包括电压、功率、电流、转速、位移、重量和真空度。

本发明所采用的另一个技术方案是：

一种晶体炉控制系统，包括：

真空度控制单元，用于在晶体炉系统启动后，通过真空泵和扩散泵控制晶体炉内部的真空度；

原料处理单元，用于当晶体炉内部的真空度达到预设的真空度目标后，晶体炉开始对原料进行处理；

晶体生成单元，用于根据工艺要求进行生长环境的调节，并开始晶体生成；

降温单元，用于在晶体生成完成后，进行降温处理，并在处理后关闭晶体炉系统。

作为所述的一种晶体炉控制系统的进一步改进，所述原料处理单元具体包括：

加热单元，用于晶体炉对原料进行加热处理；

引晶单元，用于原料经过加热融化后进行引晶工艺处理。

作为所述的一种晶体炉控制系统的进一步改进，所述的晶体生成单元具体为：用于根据工艺要求，对升降速度和旋转速度进行调节处理。

作为所述的一种晶体炉控制系统的进一步改进，还包括：

实时对晶体炉系统中的生产参数进行监控。

作为所述的一种晶体炉控制系统的进一步改进，所述生产参数包括电压、功率、电流、转速、位移、重量和真空度。

本发明的有益效果是：

本发明一种晶体炉控制方法及系统能实现晶体生长过程中的全自动化，并且能通过控制晶体炉内部的真空度从而防止炉体特殊材料的氧化，大大提升晶体炉的使用寿命。

附图说明

图1是一种晶体炉控制方法的步骤流程图；

图2是一种晶体炉控制系统的模块方框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

参考图1，本发明一种晶体炉控制方法，包括以下步骤：

在晶体炉系统启动后，通过真空泵和扩散泵控制晶体炉内部的真空度；

当晶体炉内部的真空度达到预设的真空度目标后，晶体炉开始对原料进行处理；

根据工艺要求进行生长环境的调节，并开始晶体生成；

在晶体生成完成后，进行降温处理，并在处理后关闭晶体炉系统。

本实施例中，本发明通过控制炉体内部真空度能有效防止炉体特殊材料氧化。晶体生成的周期控制在10天左右，晶体降温的周期控制在10天左右。

进一步作为优选的实施方式，所述的晶体炉开始对原料进行处理，这一步骤具体包括：

晶体炉对原料进行加热处理；

原料经过加热融化后进行引晶工艺处理。

进一步作为优选的实施方式，所述的根据工艺要求进行生长环境的调节，这一步骤具体为：

根据工艺要求，对升降速度和旋转速度进行调节处理。升降速度的调节控制主要是用于控制晶体生长过程中的提升。旋转速度的控制主要用于促进氧化铝液体在降温的过程中生成晶体状态。

进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：

实时对晶体炉系统中的生产参数进行监控。这样能有效实现操作员对现场数据的监视，同时作好数据的报警、存储和记录，系统亦对现场设备进行控制。

进一步作为优选的实施方式，所述生产参数包括电压、功率、电流、转速、位移、重量和真空度。

本实施例中，在实时监控时，还能通过生产参数生成如下曲线进行显示：

重量曲线：查看生产过程中的晶体重量的变化，通过按钮可以查看实时曲线和历史曲线，可设定曲线最大量程、最小量程、时间周期。

电流曲线：查看生产过程中的电源电压控制器控制回路的电流变化，通过按钮可以查看实时曲线和历史曲线，可设定曲线最大量程、最小量程、时间周期。

电压曲线：查看生产过程中的电源电压控制器输出电压变化，通过按钮可以查看实时曲线和历史曲线，可设定曲线最大量程、最小量程、时间周期。

功率曲线：查看生产过程中的电源电压控制器输出功率变化，通过按钮可以查看实时曲线和历史曲线，可设定曲线最大量程、最小量程、时间周期。

电阻曲线：查看生产过程中的电源电压控制器回路电阻变化，通过按钮可以查看实时曲线和历史曲线，可设定曲线最大量程、最小量程、时间周期。

真空度曲线：查看生产过程中的晶体炉管道中真空度变化，通过按钮可以查看实时曲线和历史曲线，可设定曲线最大量程、最小量程、时间周期。

本发明实施例中，晶体炉系统包括加热控制、真空系统、冷却水循环温度检测、升降伺服控制系统和旋转伺服控制系统。开机前需要检查进水管路是否正常，保证水流畅通；检查现场设备线路连接正常，气管连接是否正常，压缩空气总气源是否在4-6公斤左右；检查mcp001机柜内部总电源是否合闸，电气元件是否正常，保险丝指示灯无报警，伺服控制器指示灯无报警，plc的cpu无报警，网络指示灯正常；检查触摸屏系统运行是否正常，检查系统报警灯无报警状态；运行前测试各功能是否正常，电源电压控制精度是否正常，反馈电流电压是否正常。升降伺服上下位移是否正常，旋转伺服正反转是否正常，真空泵启动是否正常，扩散泵加热是否正常，阀门启动是否正常。检查水循环温度读数是否正常，位置编码器读数是否正常，重量传感器读数是否正常。

本发明实施例具体如下：

s1、点击系统开机按钮，启动真空泵，运行正常后，再依次启动相关阀门。

s2、真空度达到低真空5.0e0后，启动扩散泵，50分钟后关闭阀门，抽取高真空。

s3、高真空达到6.0e-3时，点击加热按钮，开始加热。

s4、电源电压根据真空程度由操作员来决定升温速度，设置电压值根据工艺要求。

s5、通过炉体原料融化程度来确定电压高低。

s6、当原料融化以后可以引晶。

s7、引晶结束后由操作员决定升降速度以及旋转速度，具体设置值根据工艺要求。生长周期控制到10天左右。

s8、当晶体生成完成后，停止升降伺服，保持旋转伺服速度，开始降温，设定电压值根据工艺要求。降温周期控制在10天左右。

s9、生产完成以后，操作者通过观察晶体的情况依次关闭阀3、阀2、阀1，然后关闭真空泵，30小时以后关闭扩散泵，然后关机。

s10、取出晶体时，保证室内温度满足工艺要求，保证环境干净。

参考图2，本发明一种晶体炉控制系统，包括：

真空度控制单元，用于在晶体炉系统启动后，通过真空泵和扩散泵控制晶体炉内部的真空度；

原料处理单元，用于当晶体炉内部的真空度达到预设的真空度目标后，晶体炉开始对原料进行处理；

晶体生成单元，用于根据工艺要求进行生长环境的调节，并开始晶体生成；

降温单元，用于在晶体生成完成后，进行降温处理，并在处理后关闭晶体炉系统。

进一步作为优选的实施方式，所述原料处理单元具体包括：

加热单元，用于晶体炉对原料进行加热处理；

引晶单元，用于原料经过加热融化后进行引晶工艺处理。

进一步作为优选的实施方式，所述的晶体生成单元具体为：用于根据工艺要求，对升降速度和旋转速度进行调节处理。

进一步作为优选的实施方式，还包括：

实时对晶体炉系统中的生产参数进行监控。

进一步作为优选的实施方式，所述生产参数包括电压、功率、电流、转速、位移、重量和真空度。

从上述内容可知，本发明能实现晶体生长过程中的全自动化，并且能通过控制晶体炉内部的真空度从而防止炉体特殊材料的氧化，大大提升晶体炉的使用寿命。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。