一种生产激光晶体坯的装置的制作方法

本发明涉及激光晶体生长的温度场装置，特别提供了一种用提拉法生长大尺寸激光晶体坯的装置。属于激光晶体制备技术领域。

背景技术：

激光晶体与生长技术是激光技术发展的核心和基础，激光晶体生长技术的发展趋势是采用提拉法生长优质大尺寸激光晶体。此项技术不仅需要大尺寸炉膛、大尺寸坩埚、优化的温度场装置，更要求这些组件协调装配以及中频感应电流、拉速、转速等工艺参数间的合理匹配。只有达到上述要求，才能生长出优质大尺寸激光晶体。

采用提拉法生长出优质大尺寸激光晶体的关键技术在于有一套合适的温度场装置。目前大尺寸晶体生长所需的温度场装置大多数采用直筒形的氧化锆保温材料，但他们有许多缺点，如高温时保温材料容易开裂，装炉工作量大，晶体生长所需的温度梯度值，包括径向温度梯度和轴向温度梯度不容易调节。

公告日为2011年01月19日，公告号为cn201713597u的中国实用新型专利(以下称该专利)公告了一种晶体生长的保温装置，采用“包括，一保温部分，所述保温装置包括附着有锆毡的石英筒及锆筒，所述锆筒中可放置坩埚，且所述石英筒与锆筒之间设有锆砂层；一支撑部份，所述支撑部分支撑保温装置，所述支撑部分包括支撑锆筒及支撑锆筒上的锆托盘；一锆屏蔽层，所述锆屏蔽层位于保温装置上方；一观察孔，所述观察孔与保温部分相连通”技术方案，取得了“保温性能更好，温场稳定，适合大尺寸晶体生长”技术效果。

该专利所述技术方案在装配及使用过程中存在以下缺陷：一是锆筒2、上屏蔽层8和下屏蔽层7等上下部件之间易产生移动，组装不便，且上下部件结合面之间的间隙使得红外线直接从这些间隙处辐射出去造成局部辐射散热强点，使得局部温度低，或者热气流沿这些间隙流动，晶体毛坯周围产生过强的气体对流现象，最终造成晶体毛坯因冷却不均匀而开裂等缺陷；二是锆筒2、上屏蔽层8和下屏蔽层7等易破裂，特别是制备大尺寸激光晶体坯所用的前述保温材料，由于体积大，残留的加工应力、不同部位的密度差异等缺陷造成其寿命通常只有3个月左右，更严重的是破裂时产生的碎屑掉落到熔融的晶体原料中，对晶体毛坯品质产生致命影响；三是拉晶作业结束后取出激光晶体坯时必须将籽晶杆连同激光晶体坯一起整体提升至上屏蔽层8的顶端以上才能取出获得的激光晶体坯，使得该实用新型的整体高度较高；四是当坩埚内原料液流的中心偏离激光晶体坯的中心位置时，激光晶体坯在生长过程中会出现晶体生长外形不规则、晶体容易开裂等需要进行水平方向调整激光晶体及坩埚中心、液流中心时必须停止拉晶作业降低温度后开启炉门进行调整，每次调整过程包括停炉后熔融的原料由约1900℃降温至接近室温及之后的升温时间约需一周时间，使得包括调整一次熔体液流中心位置在内的生产周期需约30天，有时进行1次拉晶作业需要多次调整坩埚内原料液流的中心；不仅时间长，效率低，耗费大量能源，同时铱坩埚变形造成的损耗加大，铱坩埚的使用寿命约7批次。尤其是大尺寸激光晶体坯，更需要在稳定的条件下制备，否则极易因温度波动等因素产生内应力等各种缺陷，成品率极低。大尺寸激光晶体坯需要更大的坩埚和炉膛，价格更高，且整体的大尺寸保温材料壁制造更困难，使用中更易出现破裂等缺陷，降低了激光晶体坯合格率，增加了激光晶体的生产成本。采用该专利所述技术方案，使得采用该专利技术方案制备的激光晶体坯(以nd：yag，φ68×145晶体坯计)晶体坯合格率＜80％，耗电量≥8000kwh/kg，生产周期长，调整不方便，铱坩埚损耗大。

技术实现要素：

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种制备激光晶体坯的装置，采用以下技术方案：

包括外壳10、夹具20、上保温部分、下保温部分、加热部分及支撑部分、调节部分；在外壳10内自上而下依次为夹具20、上保温部分、下保温部分和加热部分、支撑部分；所述上保温部分叠加于下保温部分之上，所述下保温部分叠加于支撑部分之上；所述上保温部分及下保温部分内部有容纳包括夹具20的空腔，所述夹具20自上保温部分顶部伸入所述空腔内；所述加热部分位于下保温部分的外侧，包括加热器6，所述加热器6可以水平移动和/或上下移动；所述下保温部分包括保温层；所述支撑部分包括支撑底座11，所述支撑底座11可以水平移动和/或上下移动；所述调节部分位于加热部分和/或支撑部分的外侧，一端与加热部分和或支撑部分连接，控制加热器6和/或支撑底座11移动。所述支撑部分承托上保温部分和下保温部分。

本发明优选技术方案之一，所述加热部分还包括加热器基座8，所述加热器6固定于加热器基座8之上；所述调节部件包括第一调节部件7和/或第二调节部件9；所述第一调节部件7控制加热器基座8移动，所述第二调节部件9控制支撑底座11移动。

本发明再一优选技术方案，所述外壳10有孔118；所述第一调节器和/或第二调节器9包括螺杆92和螺母93；所述螺杆92的表面有外螺纹，所述螺母93有与螺杆92的外螺纹匹配的内螺纹，所述螺杆92一端与加热器基座8连接，另一端穿过螺母93伸出螺母93之外；所述螺母93穿过孔118与外壳10联接。

本发明再一优选技术方案，所述螺母93可以相对于外壳10作上下摇动和/或左右摇动。

本发明再一优选技术方案，所述螺杆92与水平面有夹角。所述螺杆92与水平面的夹角为3-15°。优选3-6°。

本发明再一优选技术方案，所述外壳10上有门和/或保护气体进口。

本发明再一优选技术方案，所述第二调节器9还包括密封圈119，所述密封圈119具有挡圈115、中心孔116和圆柱圈117，所述挡圈115位于密封圈119的一端，所述圆柱圈117自挡圈115至密封圈119的另一端，所述中心孔116位于挡圈115和圆柱圈117的内部贯通挡圈115和圆柱圈117；所述密封圈119位于螺母93与孔118之间，所述挡圈115位于外壳10一侧，所述圆柱圈117位于孔118内，所述螺母93穿过中心孔116且一端伸出外壳10之外。

本发明再一优选技术方案，在外壳10两侧各有一个密封圈119。

本发明再一优选技术方案，所述第一调节器7和/或第二调节器9还包括弹簧71，所述弹簧71一端与加热器基座8或支撑底座11连接，另一端固定于外壳10内侧。

本发明再一优选技术方案，在螺杆92外螺纹表面与螺母93内螺纹表面之间有润滑脂。

本发明再一优选技术方案，还包括挂钩2和保温环3，所述保温环3位于上保温部分的外侧，挂钩2位于外壳10内的上部，所述挂钩2用于控制或调整保温环3的位置。

本发明再一优选技术方案，上保温部分的底面有连续的上保温凸起圈或上保温凹槽圈，保温层的顶面有连续的第五凹槽圈或第五凸起圈，所述上保温凸起圈与第五凹槽圈嵌合，或者上保温凹槽圈与第五凸起圈嵌合。

本发明再一优选技术方案，上保温部分包括第一保温筒1和/或第二保温筒4；所述第一保温筒1的底面有连续的第二凸起圈或第二凹槽圈；所述第二保温筒4的筒身有观察孔41，顶面有连续的第三凹槽圈或第三凸起圈，所述观察孔41位于第二保温筒4外壁的开口位置高于位于第二保温筒4内壁的开口位置；所述第一保温筒1位于第二保温筒4之上，所述第二凸起圈嵌入第三凹槽圈或者第三凸起圈嵌入第二凹槽圈；所述上保温凸起圈为第二凸起圈或第四凸起圈，所述上保温凹槽圈为第二凹槽圈或第四凹槽圈。

本发明再一优选技术方案，第一保温筒1和/或第二保温筒4至少有2组；所述第一保温筒1的顶面有连续的第一凸起圈或第一凹槽圈，所述第二保温筒4的底面有连续的第四凹槽圈或第四凸起圈；所述各组第一保温筒1之间及各组第二保温筒4之间均为竖直叠加结构；在相邻两组第一保温筒1中，位于上面的第一保温筒1的第二凸起圈或第二凹槽圈与位于下面的第一保温筒1的第一凹槽圈或第一凸起圈嵌合；在相邻两组第二保温筒4中，位于下面的第二保温筒4的第三凹槽圈或第三凸起圈与位于上面的第二保温筒4的第四凹槽圈或第四凸起圈嵌合。

本发明再一优选技术方案，所述第一保温筒1包括至少2块第一保温块101，所述各第一保温块101具有相同高度和相互适应的结构。

本发明再一优选技术方案，所述第一保温块101的顶面有连续的第一凸起109或第一凹槽100，底面有连续的第二凸起104或第二凹槽105，一侧平面有纵贯该平面的第一侧凸108，另一侧平面有与第一侧凸108相应的第一侧凹槽107；组成第一保温筒1时，1块第一保温块101的第一侧凸108嵌入相邻另1块第一保温块101的第一侧凹槽107。

本发明再一优选技术方案，所述若干块第一保温块101底面的第二凸起104形成闭合的第二凸起圈，或者若干第二凹槽105形成闭合的第二凹槽圈；若干块第一保温块101顶面的第一凸起109形成闭合的第一凸起圈，或者若干块第一保温块101顶面的第一凹槽100形成闭合的第一凹槽圈。

本发明再一优选技术方案，所述第二保温筒4至少包括2块第三保温块43，所述第三保温块43有观察孔41，顶面有连续的第三凹槽45或第三凸起44，底面有连续的第四凹槽45或第四凸起44，一侧平面有纵贯该平面的第二侧凸46，另一侧平面有与第二侧凸46相应的第二侧凹槽47；所述观察孔41位于第三保温块43外壁的开口位置高于位于第三保温块43内壁的开口位置；组成第二保温筒4时，1块第三保温块43的第二侧凸46嵌入相邻另1块第三保温块43的第二侧凹槽47；此时若干块第三保温块43顶面的第三凹槽45或第三凸起44组成闭合的第三凹槽圈或第三凸起圈，底面的第四凹槽45或第四凸起44组成闭合的第四凹槽圈或第四凸起圈。本发明再一优选技术方案，所述第二保温筒4至少包括第二保温块42和第三保温块43各1块；所述第二保温块42及第三保温块43的顶面有连续的第三凹槽45或第三凸起44，所述第二保温块42及第三保温块43的底面有连续的第四凹槽45或第四凸起44，所述第二保温块42及第三保温块43的一侧平面有纵贯该平面的第二侧凸46，另一侧平面有与第二侧凸46相应的第二侧凹槽47；组成第二保温筒4时，1块第二保温块42或第三保温块43的第二侧凸46嵌入相邻另1块第二保温块42或第三保温块43的第二侧凹槽47，若干块第二保温块42及第三保温块43顶面的第三凹槽45形成闭合的第三凹槽圈，或者若干块第二保温块42及第三保温块43底面的第四凹槽45或第四凸起44形成闭合的第四凹槽圈或第四凸起圈。

本发明再一优选技术方案，所述第二保温筒4所述各第二保温块42和/或第三保温块43具有相同高度和相互适应的结构。

本发明再一优选技术方案，所述第一保温块101与第二保温块42相同。

本发明再一优选技术方案，所述下保温部分还包括底盘15、砂粒层16，所述保温层包括内保温层5及外保温层13、中保温层14，从里至外依次为内保温层5、中保温层14、外保温层13，所述底盘15及砂粒层16位于内保温层5内的底部，其中底盘15位于砂粒层16之上；所述第五凸起圈及第五凹槽圈位于内保温层5和/或外保温层13的顶面。

本发明再一优选技术方案，所述内保温层5包括至少2块第四保温块55，所述各第四保温块55呈圆弧形，在第四保温块55的一侧平面有纵贯该平面的第四侧凸58，另一侧平面有与第四侧凸58相应的第四侧凹槽59；组成内保温层5时，1块第四保温块55的第四侧凸58嵌入相邻另1块第四保温块55的第四侧凹槽59。

本发明再一优选技术方案，所述第四保温块55的顶面有连续的第五凸起56或第五凹槽54，底面有连续的第六凸起53或第六凹槽57。组成内保温层5时，各第四保温块55的第五凸起56或者第五凹槽54组成完整的第五凸起圈或第五凹槽圈；第四保温块55的第六凸起53或者第六凹槽57组成完整的第六凹槽圈或第六凸起圈。

本发明再一优选技术方案，所述内保温层5为上下结构的至少两段。组成内保温层5时下层内保温层的第五凸起圈嵌入上层内保温层的第六凹槽圈，或者上层内保温层的第六凸起圈嵌入下层内保温层的第五凹槽圈。

本发明再一优选技术方案，所述支撑部分包括支撑底座11、垫盘17和支撑部件18，自上向下依次为垫盘17、支撑部件18和支撑底座11。

本发明再一优选技术方案，还包括第二调节器9，所述第二调节器9一端与支撑底座11连接。

本发明再一优选技术方案，所述第二调节器9的另一端穿过外壳10伸出外壳10之外。

本发明再一优选技术方案，所述调节部分还包括第三调节器23；所述第三调节器23位于支撑底座11下方，一端与支撑底座11连接，控制支撑底座11上下移动。

本发明再一优选技术方案，所述支撑部分包括第三调节器23的另一端穿过外壳10伸出外壳10之外。

本发明再一优选技术方案，所述垫盘17的顶面有第七凸起圈或第七凹槽圈，底面有第八凸起圈或第八凹槽圈，所述第七凸起圈嵌入第六凹槽圈，或者第六凸起圈嵌入第七凹槽圈。

本发明再一优选技术方案，所述支撑部件18的顶面有第九凸起圈或第九凹槽圈，底面有第十凸起圈或第十凹槽圈。

本发明再一优选技术方案，所述支撑底座11的顶面有第十一凸起圈或第十一凹槽圈。

本发明再一优选技术方案，所述第八凸起圈嵌入第九凹槽圈，或者第九凸起圈嵌入第八凹槽圈。

本发明再一优选技术方案，所述第十凸起圈嵌入第十一凹槽圈，或者第十一凸起圈嵌入第十凹槽圈。

本发明再一优选技术方案，所述第二保温筒4至少包括1块第二保温块42和至少1块第三保温块43，或者至少包括2块第二保温块42；所述第二保温块42及第三保温块43的一侧有第二侧凸46，另一侧有第二侧凹槽47；所述第三保温块43有观察孔41，所述观察孔41位于第三保温块43外壁的开口位置高于位于第三保温块43内壁的开口位置；组成第二保温筒4时1块第二保温块42或第三保温块43的第二侧凸46嵌入相邻另1块第二保温块42或第三保温块43的第二侧凹槽47。

本发明再一优选技术方案，所述第一侧凸108和/或第二侧凸46为凸起的半圆柱。

本发明再一优选技术方案，所述第一侧凹槽107和/或第二侧凹槽47为半圆柱形凹陷或矩形凹陷。

本发明再一优选技术方案，组成第一保温筒1时若干块第一保温块101底面的第二凸起104形成闭合的第二凸起圈，或者若干第二凹槽105形成闭合的第二凹槽圈；若干块第一保温块101顶面的第一凸起109形成闭合的第一凸起圈，或者若干块第一保温块101顶面的第一凹槽100形成闭合的第一凹槽圈。

本发明再一优选技术方案，所述第二保温块42及第三保温块43的顶面有连续的第三凹槽45或第三凸起44，所述职第二保温块42及第三保温块43的底面有连续的第四凹槽45或第四凸起44；组成第二保温筒4时若干块第二保温块42及第三保温块43顶面的第三凹槽45形成闭合的第三凹槽圈，或者若干块第二保温块42及第三保温块43顶面的第三凸起44形成闭合的第三凸起圈。依此类推，在组装制备激光晶体坯的装置时，其余各凸起分别形成相应的闭合凸起圈；其余各凹槽分别形成相应的凹槽圈。

本发明再一优选技术方案，所述各凸起圈及各凹槽圈的中心直径相同。

本发明再一优选技术方案，上保温部分还包括盖22，所述盖22位于上保温部分的顶部。

本发明再一优选技术方案，所述盖22的底面有凸起或凹槽圈221，所述凸起与第一凹槽圈或第五凹槽圈配合，所述凹槽圈221与第一凸起圈或第五凸起圈配合。

本发明再一优选技术方案，所述盖22为半圆环薄片。

本发明再一优选技术方案，所述凸起为连续的凸起圈。

本发明再一优选技术方案，所述凸起为不连续的点状凸起或凸起段。

本发明再一优选技术方案，在组装制备激光晶体坯的装置时，所述第一凸起至第十一凸起分别形成闭合的第一凸起圈至第十一凸起圈。

本发明再一优选技术方案，在组装制备激光晶体坯的装置时，所述第一凹槽至第十一凹槽分别形成闭合的第一凹槽圈至第十一凹槽圈。

本发明还提供前述一种制备激光晶体坯的装置的使用方法，包括

制备激光晶体坯19过程中，通过调节部件保持熔体原料21的液流中心与激光晶体坯19中心对准。

本发明一种制备激光晶体坯的装置的使用方法优选技术方案之一，还包括以下准备步骤：

步骤一，将籽晶吊挂于夹具20上，并将晶体原料置于坩埚12内；

步骤二，将坩埚12放置于下保温部分内，并将坩埚12的中心与夹具20上的籽晶中心对准，组装制备激光晶体坯的装置；

步骤三，开启加热器6加热坩埚12及其中的晶体原料；

步骤四，待坩埚12内的晶体原料完全熔化成熔体原料21；

步骤五，调节调节部件，使熔体原料21的液流中心对准籽晶中心；

步骤六，调节夹具20的高度，使籽晶接触到熔体原料21的表面。

本发明一种制备激光晶体坯的装置的使用方法再一优选技术方案，检查和/或调整熔体原料21的液流中心，以及观察激光晶体坯19生长情况、调整激光晶体坯19冷却速度时，控制挂钩2调整保温环3的数量和/或位置。

本发明通过调节部分控制熔体原料21的液流中心，节省了调整熔体原料21的液流中心时需要将熔融状态的熔体原料21降温至室温及之后将固态原料再熔融的时间，节约了大量能源，并减少了坩埚12受熔体原料21相变的挤压而延长了使用寿命。并且将第一保温筒1和/或第二保温筒4、内保温层5采用拼接结构，一方面节约了保温材料的费用，另一方面方便组装制备激光晶体坯的装置和取出制备的激光晶体坯19。各主要保温部件之间采用凸起与凹槽配合结构不仅方便定位和组装，阻止沿各保温部件结合面间隙的热辐射产生的热量损失，还能防止炉膛内产生较强对流气体对激光晶体坯的影响，提高了激光晶体坯的成品率。

附图说明

图1是本发明实施例1、2示意图；

图2为图1中第二保温筒4截面示意图。

图3为图1中第一保温筒1截面示意图。

图4为凸起与凹槽、填充物结构截面示意图。

图5为凸起与凹槽、填充物结构截面示意图。

图6为凸起与凹槽、填充物结构截面示意图。

图7为凸起与凹槽、填充物结构截面示意图。

图8为凸起与凹槽、填充物结构截面示意图。

其中，1为第一保温筒，2为挂钩，3为保温圆环，4为第二保温筒，5为内保温层，6为加热器，7为第一调节器，8为加热基座，9为第二调节器，10为外壳，11为支撑底座，12为坩埚，13为外保温层，14为中保温层，15为底盘，16为砂粒层，17为垫盘，18为支撑筒，19为晶体坯，20为晶体提拉夹具，21为原料熔体，22为盖，23为第三调节器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

制备激光晶体毛坯的装置，参阅图1及图2、图3、图4。为表明各侧凸及侧凹槽，图2仅示出第一保温筒1的一半；图3仅示出包括第三保温块43在内的第二保温筒4的一半。

本实施例所述制备激光晶体坯的装置，包括外壳10及位于外壳10内的下述部件：自上而下依次为挂钩2，晶体提拉夹具20，上保温部分，下保温部分，加热部分及支撑部分；此外还包括调节部分。

所述外壳10上有门及氩气进口(图中均未示出)。此外在外壳10侧面对应下保温部分底部处及对应支撑部分底部处各水平均布4个通孔118；在外壳10底面均布3个通孔118。

所述调节部分包括第一调节器7、第二调节器9和第三调节器23。所述第一调节器7共4件，均布于加热部分底部外侧。所述第二调节器9共4件，均布于支撑部分底部外侧。所述第三调节器23共3件，均布于支撑部分下方。各第一调节器7和第三调节器23分别包括螺栓92及螺母93各一件。所述各第二调节器9分别包括螺栓92及螺母93、密封圈119各一件。所述螺栓92表面有外螺纹，一端有四方头73。所述螺母93有与螺栓92表面的外螺纹配合的内螺纹。所述密封圈119由橡胶等弹性材料制成，具有挡圈115和圆环117，所述挡圈115位于圆环117的一端并与圆环117连成整体，在挡圈115及圆环117的内部有中心孔116。组成第一调节器7及第三调节器23时，螺栓92表面的螺纹穿过螺母93。组成第二调节器9时，螺栓92表面的螺纹穿过螺母93，螺母93穿过密封圈119的中心孔116。此外，各螺栓92的外螺纹与螺母93的内螺纹之间有润滑脂。安装时，所述各螺栓92具有四方头73的一端伸出外壳10之外。

所述支撑部分包括支撑底座11、锆垫盘17和支撑锆筒18。自下向上依次为支撑底座11、支撑锆筒18、锆垫盘17。所述支撑底座11位于外壳10底部中央，顶面有第十一环状凸起圈106。所述支撑锆筒18呈圆环状，安放于支撑底座11之上；其底面有第十环状凹槽圈187，顶面有第九环状凸起圈186。所述第十一环状凸起圈106嵌入第十环状凹槽187内。在支撑锆筒18之上安放锆垫盘17，所述锆垫盘17底面有第八环状凹槽圈177，顶面有第七环状凸起圈176。所述第九环状凸起圈186嵌入第八环状凹槽圈177。所述第二调节器9中螺栓92没有四方头73的一端连接于支撑底座11，所述各第二调节器9的密封圈119自外壳10侧面通孔118的外侧伸入外壳10，密封圈119的圆环117分别位于外壳10对应支撑部分底部处的通孔118中，密封圈119的挡圈115位于外壳10的外侧。第二调节器9在水平及竖直方向调节支撑底座11的位置。所述各第三调节器23的螺母93分别穿过外壳10底面的通孔118焊接于外壳10的底面；第三调节器23在水竖直方向调节支撑底座10的位置。

所述下保温部分包括保温锆筒5、石英筒13、锆砂层14、锆底盘15、锆砂粒层16及保温毡(图中未示出)。所述保温锆筒5及石英筒13均竖立放置于锆垫盘17上，其中保温锆筒5位于石英筒13之内。所述保温锆筒5的顶面有第五环状凸起圈，底面有第六环状凹槽圈。所述第七环状凸起圈176嵌入第六环状凹槽。组装成制备激光晶体坯的装置后，所述保温锆筒5除第五环状凸起之外的高度与石英筒13的高度相同。所述保温锆毡粘贴在石英筒13的整个内壁。在保温锆筒5与保温锆毡之间的空隙填充锆砂成为锆砂层14。所述锆砂层14的高度与石英筒13的高度相同。所述锆底盘15为有φ20-35mm中心孔的圆环。在锆垫盘17之上保温锆筒5内，设置一层锆砂粒，锆底盘15放置于锆砂粒之上；在锆底盘15与保温锆筒5之间有间隙，将该间隙及锆底盘15的中心孔内均填充锆砂粒后，所有保温锆筒5之内的锆砂粒组成锆砂粒层16。所述锆砂粒层16的高度与锆底盘15平齐；使得锆砂粒既可以充分填充锆底盘15与保温锆筒5之间的空隙，又不影响将来平稳地安放铱坩埚12。锆底盘15的中心孔可以减少锆底盘15破损的风险。

所述加热部分包括感应线圈6和加热基座8。所述感应线圈6和加热基座8位于石英筒13的外侧。所述感应线圈6固定于加热基座8上，感应线圈6的上端略低于石英筒13的顶端，下端与锆底盘15的顶端平齐。所述加热基座8可以在水平方向移动。所述各第一调节器7的螺母93分别穿过外壳10侧面下保温部分底部处的通孔118焊接于外壳10的侧面。各第一调节器7没有四方头73的一端与加热装置基座8连接。

所述上保温部分包括第一保温筒1、保温圆环3、第二保温筒4和盖22。所述第一保温筒1叠加在所述第二保温筒4上，所述盖22盖合在第一保温筒1顶部。所述保温圆环3环套在第一保温筒1及第二保温筒4之外叠放在下保温部分之上。即保温锆筒5之上为第二保温筒4和保温圆环3，第二保温筒4之上为第一保温筒1，第一保温筒1之上为盖22；自第二保温筒4底部外侧套有若干个叠放于石英筒13上的保温圆环3。所述盖22的底面有凹槽圈221，所述凹槽圈221与第一凸起圈配合。所述保温圆环3的总高度超过第一保温筒1的底面；最好略低于第一保温筒1的顶端。所述第一保温筒1包括6块截面为1/6圆环的第一保温块101；所述6块第一保温块101拼接成直筒形。所述各第一保温块101的一侧平面有纵贯该侧平面的第一侧凸108，另一侧平面有与第一侧凸108相应的第一侧凹槽107；在第一保温块101的顶面有连续的第一弧形凸起104，底面有与第一弧形凸起104相应的第二弧形凹槽105；按照1块第一保温块101的第一侧凸108嵌入相邻另1块第一保温块101的第一侧凹槽107组成第一保温筒1；6块第一保温块101顶面的第一凸起104形成完整的第一凸起圈，底面的第二凹槽105形成完整的第二凹槽圈。所述第二保温筒4由5块截面为1/6圆环的第二保温块42及1块截面为1/6圆环的第三保温块43拼接成直筒形。各第二保温块42具有分别与第一保温块101的第一侧凸108、第一侧凹槽107和第一弧形凸起104相同的第二侧凸46、第二侧凹槽47和第三弧形凸起44；所述第二保温块42与第一保温块101的不同之处为底面的第二弧形凹槽45与保温锆筒5顶面的第五弧状凸起56相适应；所述第三保温块43与第二保温块42的不同之处为第三保温块设有观察孔41，所述观察孔41位于第三保温块43外壁的开口较内壁的开口更高、更小(即观察孔41呈外小内大、外高内低，适于从上往下观察的喇叭筒形)。安装时将5块第二保温块42按照第1块第二保温块42的第二侧凸46嵌入相邻另第2块第二保温块42的第二侧凹槽47，依此类推至第5块第二保温块42的第二侧凸46嵌入相邻第三保温块43的第二侧凹槽47、第三保温块43的第二侧凸46嵌入相邻第1块第二保温块42的第二侧凹槽47组成第二保温筒4；所述第三弧状凸起44组成完整的第三凸起圈。组装制备激光晶体坯的装置时所述第三凸起圈嵌入第二凹槽圈。所述氧化铝保温环3有多块，均叠放于石英筒13等上且活套在第二保温筒4外或者活套在第二保温筒4及第一保温筒1外。若第一保温筒1与第二保温筒4之间、第二保温筒4与保温内筒5之间等各结合面有间隙和/或第五凸起56与第四弧形凹槽45之间有间隙，第二弧形凸起44及第四凸起56等各凸起可以阻止红外线从这些间隙直接向外辐射。组装制备激光晶体坯的装置时，也可以用第一保温块101代替第二保温块42。还可以将第一保温筒1及第二保温筒4等用保温毡等包裹后连成一体以方便装配。

第一保温筒1和第二保温筒4、保温锆筒5形成的内部空腔容纳铱坩埚12及晶体提拉夹具20、激光晶体坯19等。

在外壳10顶端的中心安装晶体提拉夹具20。所述晶体提拉夹具20可以在第一保温筒1、第二保温筒4及保温锆筒5形成的空腔内上下运动，其底端最高可以超过第一保温筒1的顶端。在晶体提拉夹具20的外侧，设置有用于钩取氧化铝保温环3的挂钩2。所述挂钩2有3爪，均布于氧化铝保温环3外围。所述挂钩2可以作三维运动以将任一块氧化铝保温环3及其以上的氧化铝保温环3钩起套放至第二保温筒4和/或第一保温筒1外侧，或者将任一块保温圆环3及其以上的保温圆环3钩起至第二保温筒4或第一保温筒1之上。

锆底盘15为铱坩埚12提供稳定的放置平面。

通过调整锆砂层16的厚度可以调整铱坩埚12上下位置，并方便地调整锆底盘15的水平状态。便于调节温度场的轴向温度梯度；所述锆底盘15中部有中心孔，所述中心孔以φ20-35mm为佳，有利于形成大尺寸晶体生长所需的径向温度梯度及减小锆底盘15的破损风险。锆砂层14在保证保温总厚度的前提下可以减少保温层5与石英筒13之间因热胀冷缩的差异而对保温层5或石英筒13造成的损坏。

当第一调节器7相对于外壳10可以上下摇动时，转动第一调节器7的螺栓92可以上下移动加热器基座8及加热器6，调整铱坩埚12与感应线圈的相对位置，起到调节加热器6有效功率的作用。

使用时，开启外壳10上的门将籽晶吊挂于晶体提拉夹具20上，再将晶体原料置于铱坩埚12内，将铱坩埚12放置于保温锆筒5内的锆底盘15上，使铱坩埚12与保温锆筒5之间留有间隙；并将铱坩埚12的中心与晶体提拉夹具20上籽晶的中心对准，按前述组装制备激光晶体坯的装置。之后关闭外壳10上的门，将外壳10内抽真空，并充入高纯氩气置换空气后开启加热装置6加热铱坩埚12中的晶体原料，铱坩埚12内的晶体原料完全熔化后成为熔体原料21，恒温约1小时使熔体原料21混合均匀，此期间用挂钩2将部分或全部氧化铝保温环3吊起，通过观察孔41观察铱坩埚12内熔体原料21的液流情况(由于铱坩埚12壁附近的熔体受到铱坩埚12壁传递热量的加热，铱坩埚12壁附近的熔体温度高、密度减小而向上浮升，产生熔体原料21沿铱坩埚12的壁升起后向铱坩埚12中心运动，并从铱坩埚12中心向下运动最后返回到铱坩埚12壁的自然对流；自然对流的结果将来自铱坩埚12的热量及熔质传输到铱坩埚12中心，源源不断地提供给晶体坯19的生长面)。转动第一调节器7的螺栓92，控制熔体原料21液流中心位于坩埚12的中心并对准籽晶中心，再降下籽晶使籽晶接触到熔体原料21并保持籽晶中心或激光晶体坯中心对准熔体原料21液流中心，开始制备晶体坯19的作业，使位于铱坩埚12内的熔体原料21缓慢结晶生成的激光晶体坯19在晶体提拉夹具20携带下缓慢上升，激光晶体坯19逐渐进入上保温部分内的空腔保温或缓慢降温。检查熔体原料21或观察晶体坯19生长等情况时，可以控制挂钩2将挡住观察孔41的部分氧化铝保温环3钩起至第二保温筒4的观察孔41以上，观察完毕后再将钩起的氧化铝保温环3放回原处以减少观察孔41散失的热量并防止晶体坯19因周围对流的冷气体对晶体坯19产生过度冷却作用。也可以通过调整氧化铝保温环3的数量以调整晶体坯19的冷却速度。当激光晶体坯19的温度降低至合适温度后，通过吊钩2将氧化铝保温环3移开，拆除上保温部分及下保温部分即可将获得的当激光晶体坯19取出。

当熔体原料21的液流中心与激光晶体坯19的中心发生偏离时，则激光晶体坯19在生长过程中会出现外形不规则、晶体质量差、晶体容易开裂或温度不均匀等不利因素。调整熔体原料21的液流中心时，可以用扳手等工具卡住四方头73，转动第一调节器7的螺栓92以移动感应线圈6的位置达到调整熔体原料21液流中心的目的，和/或转动第二调节器9的螺栓92整体移动支撑底座11及其承托的所有部件，移动铱坩埚12以调整熔体原料21的液流中心。转动第一调节螺栓7的螺栓92在不移动铱坩埚12等部件及熔体原料21的情况下移动加热装置6以单独调整熔体原料21的液流中心；转动第二调节螺栓9通过调节支撑底座10的位置使承载于支撑底座10之上的支撑锆筒18、铱坩埚12及熔体原料21等部件移动以单独调整熔体原料21的温度场中心；同时转动第一调节螺栓7和第二调节螺栓9可以使熔体原料21中心的移动位置最大，以最大程度地使熔体原料21的液流中心及坩埚12的中心、晶体坯19的中心三者保持一致。转动第三调节器23的螺栓92可以整体移动支撑底座11及其承托的所有部件上下移动，调整铱坩埚12与感应线圈的相对位置，可以调节加热器的有效功率。

上述第一调节器7、第二调节器9及第三调节器23所进行的调整均可以在不开启外壳10并保持连续制备晶体坯19的情况下完成，节省了大量的停炉降温和之后的升温时间，不开启外壳11还可以减少氩气的损失，避免铱坩埚经历大幅降温及升温受熔体原料21的挤压变形、损耗铱金及缩短铱坩埚使用寿命，铱坩埚的使用寿命延长到10次以上。

若铱坩埚12内熔体原料21液流线少，熔体原料21的径向温度梯度不够大时，还可通过垂直方向上调节支撑底座调节部件9调整铱坩埚12的位置改变熔体原料21的温度。

相对于公告号为cn201713597u的中国实用新型专利所述技术方案，由于本发明将上保温部分的第一保温筒1分成6块第一保温块101，将第二保温筒4分成5块第二保温块42及1块截面为1/6圆环的第三保温块43，减小了第一保温筒1和第二保温筒4受热时内部应力对自身的损害，使得第一保温块101和第二保温块42中及第三保温块43等的寿命均达到1年以上，大幅节省保温筒费用。在各连接处采用凸起嵌入凹槽的结构使得上下或左右相邻部件可以快速定位、两者之间不会滑动以节省安装时间。各凸起还可以起到阻挡热量从各结合部的间隙直接辐射出去产生局部散热强点，造成局部温差大的缺陷，能保证保温效果，并延长了各保温部件的使用寿命；在各凸起与凹槽间填充耐高温纤维棉或纤维毡48起到阻止上保温部分及下保温部分内的热气体的逸出，一方面节约能量，另一方面防止晶体坯19周围的气体产生强烈的对流。

通过增减外加的氧化铝保温环3可以调整保温筒中的径向温度梯度，避免大尺寸晶体在冷却过程中因降温过快而产生开裂等缺陷；观察孔41采用外小内大的喇叭口形状，能够观察到更大的范围，便于生产人员随时观察晶体生长情况，同时也不影响保温效果。

本发明对观察孔的改进降低了热量的损失，降低了耗电量。

将第一保温筒1、第二保温筒4及内保温层5采用多块拼接的方式后，在产生保温块破损后只需要更换破损的保温块，其余未损坏的保温块可以继续使用，可以节省保温材料费用约30％。

本发明可以拆开上保温部分直接取出获得的激光晶体坯19，不需要将夹具20及激光晶体坯19一起整体提升至上保温部分的顶端以上，可以降低制备激光晶体坯的装置高度300-500mm。

各螺栓92的外螺纹与螺母93的内螺纹之间的润滑脂除起到润滑作用外，还起到密封作用，防止外壳10内外的气体流动，减少保护气的损失，避免外壳10外的空气氧化晶体坯19及熔体原料21。

以nd：yag，φ68×145晶体坯计，采用本发明技术方案制备的激光晶体坯成品率≥90％，耗电量≤6000kwh/kg。

实施例2

制备激光晶体毛坯的装置，参阅图1及图2、图3、图4、图3、图8。

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于有四：

一是第一保温块101及第二保温块42相同，可以减少保温块的品种，减少保温块备件的数量，方便管理并节约成本。

二是外壳10侧面安装第二调节器9的通孔118为椭圆形。

三是第二调节器9的螺母93的中部具有卡槽95。所述卡槽95在长度方向的宽度大于外壳10的厚度，卡槽95卡在椭圆形通孔118处。

采用螺母93的中部具有卡槽95卡在椭圆形通孔118处可以使调整第二调节器9的螺栓92与水平面的夹角增大到±20°以上。

四是没有第一调节器7和第三调节器23。需要调节液流中心的位置和/或熔体原料21的液面高度、轴向温度梯度、径向温度梯度时仅通过第二调节器9完成。

实施例3

制备激光晶体毛坯的装置，参阅图1及图2、图3、图4、图3、图8。

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于将相邻2个第一调节器7分别用弹簧71代替，只需调节保留的相邻2个第一调节器7就可以更方便地调节感应线圈6和加热基座8的水平位置。也可以用弹簧代替部分第二调节器9。

实施例4

制备激光晶体毛坯的装置，参阅图1及图2、图3、图4、图3、图8。

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于为了方便凸起相应凹槽之间的安装，在各凸起与相应凹槽之间留有缝隙49。本实施例在各缝隙49内填充适量耐高温纤维棉或纤维毡48。填充适量耐高温纤维棉可以阻止缝隙49内的气流流动，防止第一保温筒1和第二保温筒4、保温锆筒5形成的内部空腔产生较强的对流气流，避免对晶体坯19的表面产生过度冷却的作用，保证空腔内部的晶体坯19处于稳定环境中。

实施例5

制备激光晶体毛坯的装置，参阅图1及图2、图3、图4、图3、图8。

本实施例与实施例4基本相同，不同之处在于所述保温锆筒5包括2块锆保温块55，所述各锆保温块55的一侧平面有纵贯该平面的第四侧凸58，另一侧平面有与第四侧凸58相应的第四侧凹槽59，顶面有连续的第五凸起56，底面有连续的第六凹槽57。组成保温锆筒5时，1块锆保温块55的第四侧凸58嵌入另1块锆保温块55的第四侧凹槽59；各锆保温块55的第五凸起56组成完整的第五凸起圈，第六凹槽57组成完整的第六凹槽圈。

实施例6

制备激光晶体毛坯的装置，参阅图1及图2、图3、图4、图3、图8。

本实施例与实施例5基本相同，不同之处在于所述保温锆筒5包括4块锆保温块55，分别由2块锆保温块55组成上下两段锆筒。其中下锆筒的第五凸起圈嵌入上锆筒的第六凹槽圈。最好呈“十”字形将上下两段锆筒的纵向接缝相互错开。将保温锆筒5分成上下两段减少了每块锆保温块55的重量及制造难度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换(如采用液压装置代替各调节器等)，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。