专利名称：克服晶体生长中熔体老化的工艺方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及非金属晶体的制造工艺及设备，具体指一种紫翠宝石激光晶体的生长工艺及设备。
背景技术：
紫翠宝石晶体(BeAl2O4:Cr3+)是一种性能优良的人工晶体，具有高光损伤阈值，作为Cr3+掺杂的可调谐激光晶体，其可调谐范围为700-800nm，可用于波长可调的红光激光器及单波长红光激光器，不但可广泛用于激光精密加工，遥感、遥测，激光光谱分析、超短脉冲激光器，激光美容等方面，还因其高平均功率可满足军事用途的诸多要求。该晶体的生产过程是将原料混合后，成形、锻烧、熔融，并在单晶炉中拉出单晶。但该晶体在原料熔融与晶体生长过程中，常会因原料组分的偏聚而产生熔体老化现象并导致晶体生长失败，严重影响产品的生长成功率。
发明内容
本发明的目的在于提出一种克服晶体生长中熔体老化的工艺方法，以提高激光晶体的生长成功率。
本发明的的另一目的在于提出一种能实现上述工艺，以克服晶体生长中熔体老化的设备，该设备为一具有可控旋转托盘的单晶炉，通过该设备可以较方便地实现所述克服晶体生长时熔体老化的工艺方法的要求。
本发明的一种克服晶体生长中熔体老化的方法，该方法是将原料按比例混合后，成形、锻烧、熔融、晶体生长，在熔融及晶体生长过程中，伴以坩锅的周期性变速旋转运动。所述坩锅的周期性变速旋转运动是指每个周期中坩锅的转速按一个方向从0加速到的最高转速，再减速到0并反方向加速到最高转速，然后再减速到0。
所述坩锅的旋转运动的速度曲线可以是按正弦波、矩形波或锯齿波规律变化；其转速变化的周期可以从5-100s之间选取其最大转速可以在±1/min-±100转/min之间选取。
本发明的一种能实现上述工艺的设备，为一种带可旋转托盘的单晶炉，主要包括一单晶炉，该单晶炉由炉体、上转电机、上升降电机、下升降电机、导轨、螺杆、托盘组成，其特征在于所述托盘被制成一转盘，该转盘由一下转电机5驱动。
本发明的优点在于采用本发明的工艺方法，可有效克服晶体生长中的组分偏聚现象。根据不合格品分析报告，采用了本发明的工艺方法后，熔体老化现象从原来的50％下降到0。
采用本发明的带可旋转托盘的单晶炉，可方便地实施上述工艺方法。
现结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的带可旋转坩锅的单晶炉的结构示意图。
图中1升降电机，2上旋转电机，3炉体，4升降拖板，5下旋转电机，6下升降电机，7固定板，8螺杆，9导轨，10托盘，11坩锅，12托盘轴。
具体实施例方式
实施例1，将原料BeO、Al2O3、Cr2O3按比例混合后，成形、锻烧、熔融，并在熔融及拉单晶时，伴以坩锅的周期性变速旋转运动，以10s为一个周期，在每个周期中坩锅先按一个方向如顺时针旋转，转速从0迅速加速到1转/min，保持该转速一段时间，再减速到0，并逆时针方向加速到1转/min，保持该转速一段时间，再减速到0。其速度曲线如对称的矩形波。
实施例2，在熔融及拉单晶时，使坩锅按下述规律旋转以95s为一个周期，在每个周期中坩锅先顺时针旋转，转速按正弦上升曲线从0加速10转/min，再按正弦下降曲线减速到0，并逆时针方向按正弦上升曲线加速到10转/min。其速度曲线如正弦波。
实施例3，在熔融及拉单晶时，使坩锅按下述规律旋转以50s为一个周期，在每个周期中坩锅先顺时针旋转，转速从0匀加速到3转/min，再匀减速到0，并逆时针方向匀加速到5转/min。其速度曲线如锯齿波。
本发明的一种带可旋转托盘的单晶炉，主要包括一单晶炉，该单晶炉由炉体3、上转电机2、上升降电机3、下升降电机4、导轨9、螺杆8、托盘10组成，所述托盘10被制成一转盘，该转盘10由一下转电机5驱动。工作时，原料置于铱坩锅11中，放置坩锅的托盘10既可升降，也可旋转。所述下转电机5通过一个控制单元可根据需要设定并控制电机的转速与转动方向及其变化规律，使与设计的旋转规律一致。
权利要求
1.一种克服晶体生长中熔体老化的方法，该方法是将原料按比例混合后，成形、锻烧、熔融、晶体生长，在熔融及晶体生长过程中，伴以坩锅的周期性变速旋转运动。
2.根据权利要求1所述的克服熔体老化的工艺方法，其特征在于所述坩锅的周期性变速旋转运动是指每个周期中坩锅的转速按一个方向从0加速到的最高转速，再减速到0并反方向加速到最高转速，然后再减速到0。
3.根据权利要求1或2所述的克服熔体老化的工艺方法，其特征在于所述坩锅的旋转运动的速度曲线可以是按正弦波、矩形波或锯齿波规律变化。
4.根据权利要求1或2所述的克服熔体老化的工艺方法，其特征在于所述坩锅的旋转运动的转速变化的周期可以从5-100s之间选取。
5.根据权利要求1或2所述的克服熔体老化的工艺方法，其特征在于所述坩锅的旋转运动的最大转速可以在±1/min-±100转/min之间选取。
6.一种带可旋转托盘的单晶炉，主要包括一单晶炉，该单晶炉由炉体、上转电机、上升降电机、下升降电机、导轨、螺杆、托盘组成，其特征在于所述托盘被制成一转盘，该转盘由一下转电机驱动。
全文摘要
一种克服晶体生长中熔体老化的方法及设备。该方法是将原料按比例混合后，成形、锻烧、熔融、晶体生长，在熔融及晶体生长过程中，伴以坩锅的周期性变速旋转运动。即每个周期中坩锅的转速按一个方向从0加速到的最高转速，再减速到0并反方向加速到最高转速，然后再减速到0。该设备为一种带可旋转托盘的单晶炉，主要包括一单晶炉，该单晶炉由炉体、上转电机、上升降电机、下升降电机、导轨、螺杆、托盘组成，所述托盘被制成一转盘，该转盘由一下转电机5驱动。本发明的优点在于采用了本发明的工艺方法后，熔体老化现象从原来的50％下降到0。采用本发明的带可旋转托盘的单晶炉，可方便地实施上述工艺方法。
文档编号C30B15/00GK1824847SQ20051002402
公开日2006年8月30日 申请日期2005年2月23日 优先权日2005年2月23日
发明者马笑山, 陈健, 陈福恭 申请人:上海中晶企业发展有限公司