一种金刚石单晶生长腔体温度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于对HPHT(高温高压)条件下温度梯度法人工生长金刚石单晶的腔体内温度进行准确测量的装置，属于金刚石晶体生长技术领域。
【背景技术】
[0002]人工生长大颗粒金刚石单晶通常是在HPHT(高温高压)条件下采取温度梯度法生长，具体的说是通过人工生长金刚石专用的超高压设备(国内普遍采用六面顶油压机，国外也有采用其它形式的压机，国内普遍采用六面顶油压机)，将包含有石墨、金属触媒、导电加热管和热绝缘元件的叶腊石立方块加压至5-6GPa，通过导电加热管的导电，加热至金刚石生长要求的温度1400°C-1450°C。
[0003]叶腊石立方块内(也就是生长腔体)的较高的温度和压力，导致测量困难。小粒径的金刚石晶体生长时间短，仅有几十分钟，最长也不过几十小时，晶体生长后对腔体内的温度场分布和实际压力的影响较小，通过不同的加热功率或加热电压试验，根据试验产品分析确认需要的加热功率或加热电压，就能满足工艺要求。大颗粒金刚石单晶生长时间一般为200-300小时，甚至更长。随着晶体的不断长大，因晶体的导热性能与石墨和金属触媒相差较大，对腔体内的温度场分布影响也就比较大；同时，碳由石墨转化为金刚石后体积的变化对腔体内部的实际压力也产生较大的影响。
[0004]HPHT(高温高压)条件下温度梯度法人工生长大颗粒金刚石单晶的工艺条件十分苛刻，尤其是对腔体内温度和压力，要求在大颗粒金刚石单晶的生长期间应保持稳定和一致，因此对生长腔体内温度的测量至关重要，目前还没有能够满足要求的理想测量手段。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对现有金刚石单晶生长腔体温度测量技术存在的不足，提供一种结构简单、测量方便的金刚石单晶生长腔体温度测量装置。
[0006]本实用新型的金刚石单晶生长腔体温度测量装置，采用以下技术方案:
[0007]该温度测量装置，包括顶锤、夹持环和温度传感器，顶锤设置在夹持环的端部，温度传感器封装在夹持环内。
[0008]所述顶锤与夹持环的结合处呈弧形。
[0009]所述夹持环内设置有冷却水道，用于对顶锤进行冷却。所述温度传感器位于冷却水道的上方，防止冷却水对测量温度的干扰。
[0010]所述温度传感器的封装孔底部设置有铜垫片，以保证良好的传热。
[0011]温度传感器通过引线连接至温度测量仪表或模块，在金刚石单晶生长腔体的前后左右四面各设置一个上述测温装置。顶锤感知生长腔体内的温度，通过夹持环内的温度传感器测量该温度，根据该温度与生长腔体内实际温度的相关性，从而得到腔体内的温度。
[0012]本实用新型测量过程简单，成本低，通过测量顶锤温度，根据该温度与腔体内实际温度的相关性，从而得到腔体内的温度，不直接测量处于高温(1400°C-1450°C)高压(5-6GPa)条件下的腔体内温度。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型金刚石单晶生长腔体温度测量装置的结构原理示意图。
[0014]图2是本实用新型金刚石单晶生长腔体温度测量装置的测量方式示意图。
[0015]图中:1、顶锤，2、夹持环，3、冷却水道，4、水嘴，5、温度传感器，6、生长腔体，7、测温
目.ο
【具体实施方式】
[0016]图1给出了本实用新型金刚石单晶生长腔体温度测量装置的结构，包括顶锤1、夹持环2和温度传感器5。顶锤I设置(夹持)在夹持环2的端部，温度传感器5设置在夹持环2的外侧。顶锤2采用碳化钨合金制成，其与夹持环2的结合处呈弧形。夹持环2由钢材制成，安装夹持环2的端部呈内凹弧形。夹持环2内设置有冷却水道4，用于对顶锤I进行冷却，冷却水道4进口设置有水嘴4。温度传感器5采用PT100热电阻，通过热电阻专用线引出连接至温度测量仪表或模块。温度传感器5通过螺钉封装在夹持环2中，且位于水嘴4的对面，处于冷却水道4的上方，防止冷却水对测量温度的干扰。
[0017]为保持温度测量的准确，温度传感器5封装螺钉的螺纹孔底部应设计为平底，螺钉旋入前在螺纹孔底部放置铜垫片，以保证良好的传热。
[0018]如图2所示，测量金刚石单晶生长腔体内的温度时，在金刚石单晶生长腔体I的前后左右四面各设置一个上述测温装置7。顶锤I感知生长腔体内的温度，通过夹持环2内的温度传感器5测量该温度，根据该温度与生长腔体I内实际温度的相关性，从而得到腔体内的温度。通过试验推算并确认实际测量的温度与金刚石单晶生长腔体内温度的相关性，通过加热装置实现对生长腔体内温度的控制。
[0019]上述装置属于间接测量，不直接测量处于高温高压(1400°C?1450°C，5_6GPa)条件下的腔体内温度，而是通过温度传感器5测量顶锤I的温度。
【主权项】
1.一种金刚石单晶生长腔体温度测量装置，其特征是:包括顶锤、夹持环和温度传感器，顶锤设置在夹持环的端部，温度传感器封装在夹持环内。2.根据权利要求1所述的金刚石单晶生长腔体温度测量装置，其特征是:所述顶锤与夹持环的结合处呈弧形。3.根据权利要求1所述的金刚石单晶生长腔体温度测量装置，其特征是:所述夹持环内设置有冷却水道，温度传感器位于冷却水道的上方。4.根据权利要求1所述的金刚石单晶生长腔体温度测量装置，其特征是:所述温度传感器的封装孔底部设置有铜垫片。
【专利摘要】一种金刚石单晶生长腔体温度测量装置，包括顶锤、夹持环和温度传感器，顶锤设置在夹持环的端部，温度传感器封装在夹持环内。温度传感器通过引线连接至温度测量仪表或模块，在金刚石单晶生长腔体的前后左右四面各设置一个上述测温装置。顶锤感知生长腔体内的温度，通过夹持环内的温度传感器测量该温度，根据该温度与生长腔体1内实际温度的相关性，从而得到腔体内的温度。该装置测量过程简单，成本低，通过测量顶锤温度，根据该温度与腔体内实际温度的相关性，从而得到腔体内的温度，不直接测量处于高温高压条件下的腔体内温度。
【IPC分类】G01K7/18
【公开号】CN205280234
【申请号】CN201620007770
【发明人】王盛林, 王笃福, 王希江, 王希玮, 徐昌
【申请人】济南中乌新材料有限公司, 山东贝斯特环境技术有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月6日