1.一种用于蓝宝石长晶炉的温度梯度控制装置,其特征在于,包括坩埚、测量坩埚内温度的测温仪、用于加热坩埚底部的底部加热器、用于加热坩埚上部的上部加热器、用于加热坩埚中部并位于底部加热器及上部加热器之间的中部加热器;所述上部加热器、中部加热器、底部加热器用以调整对坩埚上部、中部、底部在蓝宝石长晶过程的各个阶段的温度控制。
2.一种使用如权利要求1所述温度梯度控制装置的控制方法,其特征在于,蓝宝石长晶炉在收到运行命令后根据预先设定的加热、长晶、冷却、充气程序依次运行;
启动加热程序后,则启动加热程序温度梯度控制模型;
启动长晶程序后,启动长晶阶段的温度梯度控制模型;
长晶程序结束后,启动冷却阶段的温度梯度控制模型;
冷却程序运行结束后,进入充气程序,直至充气运行完毕。
3.如权利要求2所述的控制方法,其特征在于,控制加热器温度的方法为:
1)测量加热器的电流I0,电压V0,计算各加热器电阻,根据在一定温度范围内,电阻率与温度近似线性关系,计算得到加热器实际温度T1;
2)根据PLC中各阶段模型,输出目标温度T2;
4)PLC根据计算的温度T1,与T2对比,进行PID调节,调整输出的电压数值V2,直到T1等于T2。
4.如权利要求2或3所述的控制方法,其特征在于,所述加热程序温度梯度控制模型为:
上部加热器在10-20小时内温度匀速上升至2100-2150℃;
中部加热器在10-20小时内温度匀速上升至2150-2250℃;
底部加热器在10-20小时内温度匀速上升至2200-2300℃。
5.如权利要求2或3所述的控制方法,其特征在于,长晶阶段的温度梯度控制模型,包括以下步骤:
1.1、设置上部加热器的温度下降速率设为0.1-0.5℃/h、中部加热器温度下降速率设为0.3-0.8℃/h、底部加热器温度增加速率设为0.3-0.8℃/h;
1.2、根据步骤1.1降温速率计算当前上部、中部、底部加热器的温度设定值T2,并与上部、中部、底部加热器温度实际值T1对比,通过PID调节,使T2与T1相等相等。
6.如权利要求2或3所述的控制方法,其特征在于,冷却阶段的温度梯度控制模型,包括以下步骤:
2.1、检测红外测温仪上的温度,调取不同温度段的温度控制速率;
2.2、在红外测温仪测量炉内温度为1900-700℃时,上部加热器的温度下降速率分别为:12-20℃/h;中部加热器的温度下降速率分别为:35-50℃/h;底部加热器的温度下降速率分别为:2-5℃/h;
2.3、在红外测温仪测量炉内温度为700-300℃时,上部加热器的温度下降速率分别为:2-8℃/h;中部加热器的温度下降速率分别为:2-8℃/h;底部加热器的温度下降速率分别为:5-10℃/h;
2.4、在红外测温仪测量炉内温度为300-70℃时,上部加热器的温度下降速率分别为:2-5℃/h;中部加热器的温度下降速率分别为:2-7℃/h;底部加热器的温度下降速率分别为:3-8℃/h。
7.如权利要求6所述的控制方法,其特征在于:PLC根据控制加热器温度模型控制上部加热器、中部加热器、底部加热器的实际温度。
8.如权利要求2或3所述的控制方法,其特征在于:所述充气程序如下:
3.1、在进入充气程序20-50小时后,往炉内充氩气至0.2-0.35mpa;
3.2、在步骤3.1运行结束10-20小时后,往炉内充氩气至0.5-0.7mpa;
3.3、在步骤3.2运行结束5-20小时后,直接开炉。