蓝宝石单晶电阻生长炉的制作方法

本实用新型属于蓝宝石单晶培养设备领域，尤其涉及一种蓝宝石单晶电阻生长炉。

背景技术：

目前，蓝宝石单晶电阻生长炉是培养蓝宝石单晶的设备，几乎每进行一次单晶培养后，都需要对变形的温场结构进行调整，而温场的结构及其均匀程度直接关系到单晶的生长效率及质量。

对于泡生法，以及各种改进的泡生法所使用的传统生长炉，在调整温场结构前需要将小炉盖和大炉盖打开，才能露出炉体内部完整温场系统进行调整，由于传统蓝宝石单晶电阻生长炉的加热电极和电阻加热元件等部件是吊装在大炉盖上，所以每次打开大炉盖前必须将加热电极和电阻加热元件等部件全部移走后才能将大炉盖打开，这样不但费时费力，还容易导致加热电极和电阻加热元件等部件损坏，特别是加热器的电阻丝在移动过程中极易被损坏，增加了设备维修维护的难度和成本。

目前的供加热的电源系统调节灵敏度差，一定程度上造成电阻加热元件控制的温度不精确。

技术实现要素：

本实用新型为解决传统蓝宝石单晶电阻生长炉的加热电极和电阻加热元件等部件是吊装在大炉盖上，打开大炉盖时费时费力，还增加了设备维修维护的难度和成本，对变形的温场结构进行调整不方便以及供加热的电源调节精度差的问题而提供一种蓝宝石单晶电阻生长炉。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种蓝宝石单晶电阻生长炉，包括真空炉体、加热电极、坩埚、籽晶杆、大炉盖、小炉盖、伺服运动电机；所述坩埚通过支柱和托板设置在真空炉体的中间；加热电极与真空炉体固定连接并伸出真空炉体之外；所述真空炉体上设置有大炉盖，在大炉盖上设置有小炉盖；在小炉盖上设置有伺服运动电机；所述籽晶杆的上端与伺服运动电机连接；籽晶杆的下端伸入坩埚内；该蓝宝石单晶电阻生长炉还包括智能电源系统、热场系统、控制系统；所述智能电源系统通过电源导线与热场系统电连接；热场系统通过信号线与控制系统连接；

所述智能电源系统包括AC-DC开关电源设备、通过切换开关连接所述AC-DC开关电源设备的DC-DC电源隔离变换器、连接AC-DC开关电源设备及用以控制AC-DC开关电源设备输出的电压以及交直流状态的电源微处理器、连接所述电源微处理器同时用以采集开关量信号的数字开关量采集设备；

所述热场系统包括电阻加热装置、温度传感器系统；所述温度传感器系统安装在电阻加热装置上；所述电阻加热装置设置在在坩埚周围；所述电阻加热装置从上到下依次设置有七层加热圈；所述温度传感器系统包括与七层加热圈相匹配的七个温度传感器；所述电阻加热装置的上端与加热电极固定连接；

所述控制系统包括控制仪表系统、监控电脑；所述控制仪表系统通过导线连接监控电脑；所述控制仪表系统包括与七层加热圈一一对应并连接的七个加热显示器；所述加热显示器设置有PID调节器和可编程控制器；所述PID调节器通过串口连接可编程控制器；所述温度传感器通过信号线与可编程控制器连接。

所述七层加热圈中从上往下第一层加热圈和第二层加热圈构成蓝宝石单晶结晶区；从上往下第三层加热圈、第四层加热圈、第五层加热圈构成蓝宝石单晶熔融区；从上往下第六层加热圈、第七层加热圈构成蓝宝石单晶预热区。

在坩埚的上方、在热场系统周围及下方均设有保温层；在加热电极内设有水循环通道。

所述AC-DC开关电源设备连接加热电极和加热圈。所述伺服运动电机通过信号线与可编程控制器连接，可编程控制器通过嵌入的程序对伺服运动电机的 运动进行调节。

本实用新型的有益效果为：将加热电极和电阻加热装置等部件装配在炉体上，这样在打开大炉盖时无需先移走加热电极和电阻加热元件等部件，方便进行温场的调整和维护，极大降低了设备后续的维护难度和真空炉体内部各部件的损坏几率，从而提高温场的使用寿命50％以上，降低产品的成本达30％。

同传统泡生法的设备相比，本实用新型生长炉(单晶炉)实现了长晶过程自动化。在生产过程中，操作人员同设备的配比比例是：1:16。正是基于此点，产出的蓝宝石晶体质量稳定性好、成品率高、对人工依赖少，客户能够在短期内迅速进行大规模量产和扩产，帮助企业能够尽快收回投资并实现利润最大化；

本实用新型蓝宝石晶体生长炉(单晶炉)集成了高精度电源系统、能耗较低的先进热场系统以及自动闭环控制系统等众多先进设计；

七层加热圈温度的梯度设置满足了单晶生长的需求，智能电源系统可满足加热电极的电压需求，和满足了加热圈加热时电压或电流的需求，从而保证温度的精确度，监控电脑可实时对整个生产进行有效监控，一旦出现异常会通过电脑上的报警显示进行提示，在生产中可通过加热显示器进行温度的设定，在工作时，PID调节器会对温度进行修正，防止过高或过低，并通过可编程控制器进行对温度的调节，达到精确控制。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的蓝宝石单晶电阻生长炉结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的热场系统连接示意图。

图中：1、真空炉体；2、保温层；3、加热电极；3-1、水循环通道；4、热场系统；4-1、加热圈；4-2、温度传感器；5、坩埚；5-1、支柱；5-2、托板；6、籽晶杆；7、大炉盖；8、小炉盖；9、伺服运动电机；10、智能电源系统；11、控制系统；11-1、控制仪表系统；11-2、监控电脑。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

参照附图1和图2，

本实用新型提供的一种蓝宝石单晶电阻生长炉，包括真空炉体1、加热电极3、坩埚5、籽晶杆6、大炉盖7、小炉盖8、伺服运动电机9；所述坩埚通过支柱5-1和托板5-2设置在真空炉体的中间；加热电极与真空炉体固定连接并伸出真空炉体之外；所述真空炉体上设置有大炉盖，在大炉盖上设置有小炉盖；在小炉盖上设置有伺服运动电机9；所述籽晶杆的上端与伺服运动电机连接；籽晶杆的下端伸入坩埚5内；

本实用新型提供的一种蓝宝石单晶电阻生长炉还包括智能电源系统10、热场系统4、控制系统11；所述智能电源系统通过电源导线与热场系统电连接；热场系统通过信号线与控制系统连接；

所述智能电源系统10包括AC-DC开关电源设备、通过切换开关连接所述AC-DC开关电源设备的DC-DC电源隔离变换器、连接AC-DC开关电源设备及用以控制AC-DC开关电源设备输出的电压以及交直流状态的电源微处理器、连接所述电源微处理器同时用以采集开关量信号的数字开关量采集设备；

所述热场系统4包括电阻加热装置、温度传感器系统；所述温度传感器系统安装在电阻加热装置上；所述电阻加热装置设置在在坩埚周围；所述电阻加热装置从上到下依次设置有七层加热圈4-1；所述温度传感器系统包括与七层加热圈相匹配的七个温度传感器4-2；所述电阻加热装置的上端与加热电极固定连接；

所述控制系统11包括控制仪表系统11-1、监控电脑11-2；所述控制仪表系统通过导线连接监控电脑；所述控制仪表系统包括与七层加热圈一一对应并连接的七个加热显示器；所述加热显示器设置有PID调节器和可编程控制器；所述PID调节器通过串口连接可编程控制器；所述温度传感器通过信号线与可编程控制器连接。

所述七层加热圈中从上往下第一层加热圈和第二层加热圈构成蓝宝石单晶 结晶区；从上往下第三层加热圈、第四层加热圈、第五层加热圈构成蓝宝石单晶熔融区；从上往下第六层加热圈、第七层加热圈构成蓝宝石单晶预热区。

在坩埚的上方、在热场系统周围及下方均设有保温层2；在加热电极内设有水循环通道3-1。

所述AC-DC开关电源设备连接加热电极3和加热圈。所述伺服运动电机通过信号线与可编程控制器连接，可编程控制器通过嵌入的程序对伺服运动电机的运动进行调节。

使用方法及原理：本实用新型的使用方法与传统蓝宝石单晶电阻生长炉无异，无需费时学习其使用方法，本实用新型将加热电极和电阻加热装置等部件装配在炉体上，这样在打开大炉盖时无需先移走加热电极和电阻加热装置等部件，方便进行温场的调整和维护，还方便了设备后续的维护难度，降低了真空炉体内部各部件的损坏几率。

同传统泡生法的设备相比，本实用新型生长炉(单晶炉)实现了长晶过程自动化。在生产过程中，操作人员同设备的配比比例是：1:16。正是基于此点，产出的蓝宝石晶体质量稳定性好、成品率高、对人工依赖少，客户能够在短期内迅速进行大规模量产和扩产，帮助企业能够尽快收回投资并实现利润最大化；

本实用新型蓝宝石晶体生长炉(单晶炉)集成了高精度电源系统、能耗较低的先进热场系统以及自动闭环控制系统等众多先进设计；

七层加热圈温度的梯度设置满足了单晶生长的需求，智能电源系统可满足加热电极的电压需求，和满足了加热圈加热时电压或电流的需求，从而保证温度的精确度，监控电脑可实时对整个生产进行有效监控，一旦出现异常会通过电脑上的报警显示进行提示，在生产中可通过加热显示器进行温度的设定，在工作时，PID调节器会对温度进行修正，防止过高或过低，并通过可编程控制器进行对温度的调节，达到精确控制。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。