专利名称：晶体生长炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用直拉法生产各种氧化物人工晶体的专用设备。
用于光纤通讯，光电元器件基础材料的人工晶体，是近年来国外大量应用的新材料。我国也逐步走出试验室阶段，开始出现小批量商业化生产制造人工晶体材料的新兴企业。由于其拉制生产工艺条件要求高，难度大，非常需要相适应的拉制生产设备一晶体生长炉。国外的晶体生长炉设计制造水平已经很高，而且种类齐全，但价格昂贵。国内已有少数院校、科研机构下属工厂制造晶体生长设备，通常采用稀土永磁力矩电机、谐波减速器、滚珠丝杠、滚动导轨等驱动、传动方式，各种形式的炉体结构，手动或电动坩锅升降机构等。但现有设备的上拉部分中，籽晶杆快速升降采用伺服电机经一套传动装置，带动丝杠转动的方式，在使用中无法准确方便地调整籽晶杆在炉内的位置。籽晶杆的转动由电机经皮带直接驱动，由于减速比小，使电机经常在低转速状态下运行，电流较大。另外已有晶体炉的炉体形式，多数加工制造复杂。
本实用新型的目的在于提供一种晶体生长炉，其目的在于解决以往的晶体生长炉在无法准确方便地调整籽晶杆在炉内的位置、晶转电机经常在低转速状态下运行，电流较大，炉体加工制造复杂等方面存在的问题。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的一种晶体生长炉，包括有炉体及与炉体连接的真空装置，坩埚升降装置中的手动机构与丝杠连接，丝杠与真空室连接，真空室连接在导柱上，真空室通过下导套与炉体连接，下导套与炉体之间由下密封密封；电动提拉装置中的谐波减速器与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠设置在滚珠滑道上，滑块与籽晶杆连接，滚珠丝杠与滑块连接，其特征在于炉体为圆筒形立式双层夹套结构，中间有冷却水；籽晶杆与柔性带连接，柔性带设置在减速轮组上，减速轮组与电机联接；手动机构与传动杆连接，传动杆与同步带连接，同步带与滚珠丝杠联接。
炉体的一侧为双层玻璃的观察窗的侧开式炉门，中间有冷却水。
减速轮组固定在滑块上。
本实用新型的优点和效果炉体结构设计采用立式桶状夹套结构，采用水冷却的方法，底面进水、顶面出水，符合冷却原则，达到冷却效果。而且极大的简化制造工艺。使晶体生长炉有广阔市场，有发展前景。
籽晶杆经二级变速，实现籽晶杆低转速，电机小电流的良好工作状态。否则一级变速，若籽晶杆低转速(0—50rpm)，则晶转电机电流高，电机发热，影响长时间运转的可靠性。且驱动力矩较小，克服籽晶杆的转动阻力受限制。
籽晶杆提升或下降采用快速手动机构，操作简单，控制籽晶杆在炉内位置极为方便(配有标尺)。在同步带加有阻尼装置，又能防止滑块带籽晶杆自动下滑。
附
图1为本实用新型的结构示意图。
下面通过实施方式对本实用新型加以具体描述炉体5是圆筒形立式双层夹套结构，加工制造简便。夹套内由循环冷却水对炉体冷却。炉体的一侧装有带观察窗17的炉门16，也是双层夹套结构，由冷却循环水冷却。观察窗17使操作者及时观察到炉内的晶体生长情况；此观察窗17由双层玻璃夹套组成，在双层玻璃中间有冷却水进行冷却。中频电源6使感应圈15成为热源。被熔制的晶体原料在感应圈的坩锅内；坩锅由一个陶瓷杆14支撑着，陶瓷杆由下导套12经下密封13与下真空室10相连通；真空室装配有电子秤(图中未表示)对其计量；真空室10可带动陶瓷杆上下移动，调整坩锅在炉内位置。真空室上下移动由手动机构8转动丝杠9沿导柱11准确完成上下移动功能。
真空炉体5由真空装置7抽出其内空气，使炉内实现真空；抽真空后又可充进保护气体，使拉晶工作在工艺要求的环境条件下完成。
籽晶杆20用轴承安装在滑块2上，其上装有柔性带轮27。在籽晶杆20和电机22之间，有一减速轮组24安装在滑块上，通过柔性带23、与籽晶杆20和电机22相连；电机经减速后带动籽晶杆旋转，完成拉晶的转动功能(简称晶转功能)。减速装置使电机22可在合理的转速范围内稳定工作，电流较小，籽晶杆20得到的驱动力矩较大。
滑块2通过滚珠丝杠3的旋转使滑块沿滚珠滑道4实现精密位移，即滑块带动籽晶杆实现上下位移(简称晶升功能)。
籽晶杆在炉体内上或下移动，由密封环18保持炉内真空状态(或充保护气体状态)。
滚珠丝杠3是由力矩电机与谐波减速1经电磁离合器带动滚珠丝杠旋转。
为解决方便快捷地调整籽晶杆在炉内位置的问题，本机设置有籽晶杆快速手动升降机构。该机构由手动机构19经锥形齿轮带动传动杆21，传动杆21上段固定有同步带轮，经同步带26带动滚珠丝杠快速旋转，实现籽晶杆快速升或降，并能快捷准确地调整籽晶杆在炉内位置，使用非常方便。
籽晶杆20是双层套管结构，内有冷却水冷却，冷却水通过籽晶杆顶部冷水套25完成进水和出水，使籽晶杆20冷却。
本炉工作状态——晶升、晶转、真空度等调整与计量完全由控制箱完成，如晶升由滑块2经传感器光栅尺测量，由控制箱中数显表准确显示出来。
晶体生长炉生产晶体过程利用手动机构19将滑块提升到使籽晶杆到符合要求位置，然后用下体内手动机构8使陶瓷杆14提升至符合工艺要求位置；陶瓷杆14支撑着所要熔制拉晶体的原料(在坩埚内)。在坩埚外有中频电源6的感应圈15。感应圈引线进出口是在三通横法兰上。感应圈内通冷水冷却。三通既有引入中频电源功能，又是真空装置7的联结通道。
原料装完后，封闭炉门16，启动真空装置7，达到符合要求的真空度后，封闭炉体。向炉体内充入惰性气体。
启动各冷去装置、中频电源、晶转。
晶体原料熔化后，用手动机构19调整籽晶杆位置，使籽晶杆下端晶种伸入晶液中，一定时间后，启动晶升；开始提拉晶体。
晶体生长过程是一个连续的生长过程，中间不能停顿。所以要求中频电源、晶升装置、晶转装置、冷却装置等，在全部生长过程中必须稳定可靠。而且各装置及周围环境不许有任何振动。所以说对晶体生长炉的各项技术指标、各功能稳定性、生产工艺、生产环境要求是非常严格。
权利要求1.一种晶体生长炉，包括有炉体(5)及与炉体(5)连接的真空装置(7)，坩埚升降装置中的手动机构(8)与丝杠(9)连接，丝杠(9)与真空室(10)连接，真空室(10)连接在导柱(11)上，真空室(10)通过下导套(12)与炉体(5)连接，下导套(12)与炉体(5)之间由下密封(13)密封；电动提拉装置中的谐波减速器(1)与滚珠丝杠(3)连接，滚珠丝杠(3)设置在滚珠滑道(4)上，滑块(2)与籽晶杆(20)连接，滚珠丝杠(3)与滑块(2)连接，其特征在于炉体(5)为圆筒形立式双层夹套结构，中间有冷却水；籽晶杆(20)与柔性带(23)连接，柔性带(23)设置在减速轮组(24)上，减速轮组(24)与电机(22)联接手动机构(19)与传动杆(21)连接，传动杆(21)与同步带(26)连接，同步带(26)与滚珠丝杠(3)联接。
2.根据权利要求1所述的晶体生长炉，其特征在于炉体(5)的一侧为双层玻璃的观察窗(17)的侧开式炉门(16)，中间有冷却水。
3.根据权利要求1所述的晶体生长炉，其特征在于减速轮组(24)固定在滑块(2)上。
专利摘要本实用新型属于一种直拉法生产各种氧化物人工晶体的专用设备。其特征在于炉体为圆筒形立式双层夹套结构，中间有冷却水；籽晶杆通过柔性带、减速轮组与电机联接；手动机构通过传动杆、同步带与滚珠丝杠联接。本实用新型的目的在于提供一种晶体生长炉，其目的在于解决以往的晶体生长炉在无法准确方便地调整籽晶杆在炉内的位置、晶转电机经常在低转速状态下运行，电流较大，炉体加工制造复杂等方面存在的问题。
文档编号C30B15/00GK2475743SQ0025333
公开日2002年2月6日 申请日期2000年12月5日 优先权日2000年12月5日
发明者江晓平, 张革, 车帮全, 陈辉 申请人:沈阳科晶设备制造有限公司