垫片组件、坩埚盖及长晶炉的制作方法

1.本实用新型实施例涉及长晶炉设备技术领域，具体涉及一种垫片组件、坩埚盖及长晶炉。


背景技术：

2.蓝宝石晶体硬度很高，具有很好的透光性、热传导性、电气绝缘性以及力学机械性能好，并且具有耐磨和抗风蚀的特点，蓝宝石晶体作为一种重要的技术晶体，已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业、电子技术的许多领域。
3.目前，蓝宝石单晶的制备工艺路线较多，其中就包括提拉法、泡生法、导模法、热交换法等，其中，采用提拉法制备蓝宝石单晶时，需要先将原料在长晶炉内的坩埚中加热熔化呈液态，将提拉杆装有籽晶的一端伸入坩埚中的液态原料内，在适宜温度环境中，向上提拉和转动提拉杆，根据实际需要调节加热装置的功率，籽晶就会逐渐长粗，就可以获得一定直径的晶体。由于在制备晶体的过程中，提拉杆转动会导致液体原料会飞溅并附着在坩埚的盖体与坩埚之间的接触处，导致盖体与坩埚容易粘附在一起，结晶结束后，盖体与坩埚不易分开。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种垫片组件、盖体及长晶炉，以解决在蓝宝石的结晶过程中，盖体与坩埚因熔化状态的液体原料飞溅附着在盖体与坩埚接触处，导致盖体与坩埚粘附在一起而不易分开的问题。
5.根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种垫片组件，所述垫片组件包括至少三个垫片本体，所述垫片本体采用难熔金属材料制成，所述垫片本体上设有限位槽，所述限位槽的一端具有卡合位，另一端延伸至所述垫片本体的边缘，并在所述垫片本体的边缘形成开口，所述限位槽用于供设置在盖体底部的连接件相对所述垫片本体从所述开口到所述卡合位来回滑动并卡接配合，使至少三个所述垫片本体分别与对应的所述连接件连接，以呈环形阵列安装于所述盖体上。
6.在一种可选的方式中，所述难熔金属材料为金属钼或金属钨，又或者为金属钼和金属钨的合金。
7.在一种可选的方式中，所述限位槽的数量至少为两个，至少两个所述限位槽并列设置于所述垫片本体上，并且至少两个所述限位槽各自对应的所述开口也并列设置于所述垫片本体上的同一侧边上。
8.在一种可选的方式中，所述垫片本体为扇环形，至少两个所述限位槽沿着所述扇环形的圆周方向间隔设置，至少两个所述限位槽各自所对应的所述开口也沿着所述扇环形的圆周方向间隔设置于所述扇环形的同一弧边上。
9.在一种可选的方式中，所述限位槽为l形。
10.在一种可选的方式中，所述限位槽为t形。
11.根据本实用新型实施例的第二方面，提供了一种坩埚盖，包括：盖体和上述的垫片组件，所述盖体的底部设有与所述限位槽数量相同的连接件，所述连接件呈环形阵列设置于所述盖体的底部，每一所述连接件与对应的所述限位槽卡接配合，以使所述垫片本体可拆卸连接于所述盖体的底部。
12.在一种可选的方式中，所述连接件包括连接部和抵接部，所述连接部呈柱状，所述连接部的一端固定于所述盖体的底部，另一端贯穿至所述限位槽外且可沿着所述限位槽在所述开口和所述卡合位之间来回滑动，所述抵接部与所述连接部贯穿至所述限位槽外的一端固定，并且抵靠于所述垫片本体背离所述盖体的一面。
13.在一种可选的方式中，所述垫片本体的数量为6个。
14.根据本实用新型实施例的第三方面，提供了一种长晶炉，包括：炉体、设置于所述炉体内的坩埚和上述的坩埚盖，所述坩埚盖盖设于所述坩埚的顶部，所述垫片组件位于所述坩埚与盖体之间，用于防止所述盖体与所述坩埚的顶部接触。
15.本实用新型实施例中的垫片组件，垫片本体与盖体之间只需要将盖体底部的连接件相对垫片本体沿着限位槽滑动，就可以轻易实现快速的将垫片本体安装于盖体的底部，通过设置至少三个垫片本体的对盖体和坩埚的隔离作用，呈熔化状态的原料无法同时飞溅附着在盖体和坩埚上。由于垫片采用难熔金属材料制成，熔点高，在高温环境中，与熔化状态的液体原料难以发生反应而融合固定在一起，同时各个垫片本体分别位于盖体与坩埚之间不同位置，其中一个与盖体或坩埚黏附固定后，不会影响到其他的垫片本体，黏接后盖体与坩埚之间比较容易分开，从而解决传统盖体与坩埚在蓝宝石的结晶过程中，因熔化状态的液体原料飞溅附着在盖体与坩埚接触处，导致盖体与坩埚粘附在一起而不易分开的问题。
16.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
18.图1示出了本实用新型实施例提供的坩埚盖的分解状态的结构示意图；
19.图2示出了本实用新型实施例提供的坩埚盖的组合状态的结构示意图；
20.图3示出了本实用新型实施例提供的长晶炉的结构示意图；
21.图4示出了本实用新型实施例提供的垫片本体的结构示意图；
22.图5示出了本实用新型实施例提供的盖体的侧面结构示意图。
23.具体实施方式中的附图标号如下：
24.垫片本体10；限位槽11；卡合位111；开口112；盖体20；连接件30；连接部31；抵接部32；坩埚40；炉体50；坩埚盖100；长晶炉200。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
26.本技术实施例提供一种垫片组件，请参阅图1至图3，图1示出了本实用新型实施例提供的坩埚盖100的分解状态的结构示意图，图2示出了本实用新型实施例提供的坩埚盖100的组合状态的结构示意图，图3示出了本实用新型实施例提供的长晶炉200的结构示意图。垫片组件包括至少三个垫片本体10，垫片本体10采用难熔金属材料制成，垫片本体10上设有限位槽11，限位槽11的一端具有卡合位111，限位槽11的另一端延伸至垫片本体10的边缘，并在垫片本体10的边缘形成的开口112，限位槽11用于供设置在盖体20底部的连接件30相对垫片本体10从开口112到卡合位111之间来回滑动并卡接配合，使至少三个垫片本体10分别与对应的连接件30连接，以呈环形阵列安装于盖体20上。
27.其中，垫片本体10为位于盖体20的底部与坩埚40顶部之间的隔离垫。垫片组件的各个垫片本体10与盖体20之间，只需要将垫片本体10相对盖体20底部的连接件30沿着限位槽11从卡合位111滑到开口112外或者从开口112滑入卡合位111，就可以实现垫片本体10与盖体20的快速拆装，也即当连接件30与从开口112沿着滑槽滑入卡合位111时，就可以使垫片本体10卡接于盖体20底部，当沿着限位槽11滑出开口112外时，就可以与盖体20相脱离。
28.当盖体20盖设于坩埚40上时，垫片组件的各个垫片本体10均位于盖体20与坩埚40之间，也即垫片组件的各个垫片本体10呈环形阵列设置于盖体20底部与坩埚40顶部的表面相对应的位置，以避免盖体20的底部与坩埚40的顶部的表面直接接触，垫片本体10会对盖体20起到支撑作用，采用至少三个垫片本体10的目的可以使盖体20通过垫片本体10平衡盖设于坩埚40顶部。在蓝宝石在长晶的过程中，通过垫片本体10的隔离作用，呈熔化状态的原料无法同时飞溅附着在盖体20和坩埚40上，而只能附着在垫片本体10与盖体20之间的接触处和/或垫片本体10与坩埚40之间的接触处。由于垫片采用难熔金属材料制成，熔点高，在高温环境中，与熔化状态的液体原料难以发生反应而融合固定在一起，同时各个垫片本体10分别位于盖体20与坩埚40之间不同位置，其中一个与盖体20或坩埚40黏附固定后，不会影响到其他的垫片本体10，该种方式，即使液体原料将垫片本体10分别与盖体20或坩埚40粘附在一起，粘附力小，黏附后的盖体20与坩埚40之间比较容易分开，从而解决传统盖体20与坩埚40在结晶过程中，因熔化状态的液体原料飞溅附着在盖体20与坩埚40接触处，导致盖体20与坩埚40粘附在一起而不易分开的问题。而对于对被液态原料附着后的垫片本体10，只需要单独更换上新的垫片本体10就可以继续使用，降低了垫片本体10的更换、使用成本，并且拆装方便。
29.在一些实施例中，难熔金属材料可以为金属钼、金属钨，或者金属钼和金属钨的合金。
30.其中，金属钼的熔点为2622℃，金属钨的熔点为3410℃，并且在高温下均具有稳定的化学性能，不易跟其他物质发生反应，另外钼合金和钨合金也同样具有较高的熔点和化学稳定性，因此，垫片本体10通过采用金属钼、金属钨，或者金属钼和金属钨的合金等难熔金属材料制成，可以保证蓝宝石在坩埚40内进行结晶的过程中不易发生反应，导致坩埚40或盖体20与垫片本体10粘附在一起的问题。
31.可以理解的是，在另一些实施例中，垫片本体10也可以采用其它难熔金属材料制成，比如：钒、锆等金属。
32.在一些实施例中，请参阅图4，图4示出了本实用新型实施例提供的垫片本体10的结构示意图。限位槽11的数量至少为两个，至少两个限位槽11并列设置于垫片本体10上，并且至少两个限位槽11各自对应的开口112也并列设置于垫片本体10的同一侧边上。
33.作为示例的，对于限位槽11为两个的情况，每一个限位槽11对应设有一个开口112，因此，限位槽11为两个时，开口112的数量也为两个，两个限位槽11并列设置垫片本体10上，两个开口112并且设置于垫片本体10的同一侧边。
34.同样的，对于限位槽11为n个的情况，开口112的数量也为n个，n限位槽11呈一列并列设置于垫片本体10上，n个开口112也呈一列并列设置于垫片本体10的同一侧边，并且n个开口112与n个限位槽11一一对应设置，其中，n≥2的正整数，也即限位槽11的数量可以2个，也可以为多个。
35.本实施例中，通过将至少两个限位槽11并列设置，同时将与限位槽11相对应的开口112也并列设置于垫片本体10的同一侧边上，以便盖体20上的对应的连接件30可以从垫片本体10同一侧，从开口112沿着限位槽11滑入卡合位111，方便垫片本体10与盖体20的拆装。
36.请继续参阅图4，并结合图2所示，在一些实施例中，垫片本体10为扇环形，至少两个限位槽11沿着扇环形的圆周方向间隔设置，至少两个限位槽11各自所对应的开口112也沿着扇环形的圆周方向间隔设置于扇环形的同一弧边上。
37.其中，至少两个限位槽11各自所对应的开口112也可以沿着扇环形的垫片本体10的长弧边上，也可以设置于垫片本体10的短弧边上。
38.由于坩埚40顶部与盖体20接触的上表面为圆环形，通过将垫片本体10设置为扇环形，以便可以垫片本体10设置于盖体20的底部后，使垫片本体10与的坩埚40顶部的接触面相适配，在保证具有足够接触面积的同时降低垫片本体10的整体尺寸，降低垫片本体10的用料成本。
39.在一些实施例中，限位槽11为l形。作为示例的，限位槽11可以看作是由横向部和纵向部各自的一端相互连接且呈一定夹角形成的整体，其中，横向部沿着扇环形垫片本体10的圆周方向延伸，纵向部沿着扇环形垫片本体10的径向方向延伸，纵向部和横向部的各自的一端相连接且两者之间的夹角为介于0
°‑
180
°
之间，比如纵向部和横向部之间的夹角为60
°
、90
°
、120
°
等，纵向部的另一端延伸至垫片本体10的弧边上，比如长弧边或短弧边，横向部的另一端的端部为限位槽11的卡合位111。
40.本实施例中，通过将限位槽11设置为l形，以便垫片本体10安装在盖体20底部上时，由于限位槽11中的径向部和纵向部的连接处存在拐角，提高了盖体20的底部的连接件30相对垫片本体10从卡合位111滑动至开口112的难度，从而降低垫片本体10与盖体20的底部的连接件30脱离的难度。
41.在另一些实施例中，限位槽11为t形。其中，纵向部的一端连接于横向部的中部，另一端延伸至垫片本体10的弧边上(比如：长弧边或短弧边)，横向部的两端的端部均可以为限位槽11的卡合位111。
42.本技术实施例还提供一种坩埚盖100，请继续返回参阅图1和图2，坩埚盖100包括
盖体20和上述各实施例中所述的垫片组件。盖体20底部设有与限位槽11数量相等的连接件30，连接件30呈环形阵列设置于盖体20底部，每一连接件30与对应的限位槽11卡接配合，以使垫片本体10可拆卸连接于所述盖体20的底部。其中，当垫片组件上各个垫片本体10均通过各自的对应的连接件30连接于盖体20底部时，垫片本体10呈环形阵列布设与盖体20的底部。
43.具体地，请参阅图5，并结合图4，图5示出了本实用新型实施例提供的盖体20的侧面结构示意图。连接件30包括连接部31和抵接部32，所述抵接部32呈柱状，连接部31的一端固定于盖体20的底部，连接部31的另一端贯穿至限位槽11外且可沿着限位槽11在所述开口112和卡合位111之间来回滑动，抵接部32固定连接于连接部31贯穿至限位槽11外的一端，并且抵靠于垫片本体10背离盖体20的一面。
44.在装配时，将垫片本体10的开口112对准连接件30的连接部31，然后将垫片本体10沿着限位槽11方向相对连接件30滑动，使得连接部31位于从开口112沿着限位槽11滑动至卡合位111内，抵接部32抵靠于垫片本体10的底部，以便将垫片本体10固定于盖体20的底部，完成组装；当需要拆卸时，将垫片本体10沿着限位槽11相对连接件30滑动，使得连接件30从卡合位111滑出到限位槽11的开口112外，将垫片本体10与盖体20分离。
45.需要说明的是，连接件30也可以与盖体20作为一体，也可以与盖体20可拆卸连接，比如连接件30为螺钉，其中，连接部31为螺钉的螺杆部分，抵接部32为螺钉的螺帽部分，螺钉的螺杆螺接于盖体20的底部。
46.在一些具体的实施例中，垫片本体10的数量为6个。其中，6个垫片本体10通过限位槽11与连接件30的卡接配合呈环形设置于盖体20的底部。
47.本技术实施例还提供一种长晶炉200，请返回参阅图2和图3，可应用于制备蓝宝石，长晶炉200包括炉体50、设置于炉体50内的坩埚40和上述实施例中的坩埚盖100，坩埚盖100盖设于坩埚40的顶部，垫片组件位于盖体20与坩埚40之间，用于防止盖体20的底部与坩埚40顶部接触。本技术中的长晶炉200可以解决在蓝宝石在结晶过程中，盖体20与坩埚40之间发生粘附的问题。
48.需要注意的是，除非另有说明，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。
49.在本实用新型实施例的描述中，技术术语“纵向”“横向”“上”“顶”“底”“内”“外”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。
50.在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
51.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部
技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。