籽晶夹持器及晶体生长设备的制作方法

本实用新型涉及泡生法制造蓝宝石的技术领域，尤其是涉及一种籽晶夹持器及晶体生长设备。

背景技术：

蓝宝石晶体(俗称刚玉)具有高的光学透过率，还具有高机械强度，极低的吸收系数，高温耐熔性，良好的化学稳定性，是优良的激光基质材料，是各种光学元件和红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料。目前，蓝宝石的生长方法主要有提拉法，倒模法，泡生法，热交换法等。其中泡生法生长系统拥有适合蓝宝石品体生长的最佳温度梯度。在生长的过程中或结束时，晶体不与坩埚接触，大大减少了其应力，可获得高质量的大晶体，是目前蓝宝石晶体生长的主流方法。

利用泡生法产生蓝宝石，先将原料在坩埚加热至熔点后熔化形成熔汤，再利用籽晶夹持器固定籽晶后，将籽晶伸入到坩埚中直到接触到熔汤表面，在籽晶与熔汤的固液界面上开始生长和籽晶相同晶体结构的蓝宝石单晶。

籽晶夹持器与籽晶生长设备上的连接杆之间只通过螺纹连接，当晶体生长过程中晶体发生偏移现象，会造成晶体和籽晶不对中心的现象，从而籽晶夹持杆会受到晶体的横向力的作用，很容易发生籽晶断裂或者连接杆弯曲等异常情况，从而造成生产失败，浪费成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种籽晶夹持器及晶体生长设备，以解决现有籽晶夹持器在晶体和籽晶不对中心后，籽晶夹持杆会受到晶体的横向力的作用，很容易发生籽晶断裂或者连接杆弯曲等异常情况，从而造成生产失败，浪费成本的技术问题。

本实用新型提供的籽晶夹持器，包括籽晶夹持杆和连接机构，所述籽晶夹持杆包括连接段，所述连接段的端部设置有第一连接结构，所述籽晶夹持杆沿其长度方向向所述第一连接结构的投影落在所述第一连接结构内；

所述连接机构包括第二连接结构，所述第二连接结构包括由内向外直径逐渐减小的孔槽，所述籽晶夹持杆的连接段与所述孔槽套接，且所述连接段的杆壁与所述孔槽内壁之间设置有紧固件，所述紧固件包括套管端和锥管端，所述套管端的端面用于抵住所述第一连接结构，所述锥管端的外壁呈锥面，用于与所述孔槽的内壁相抵，且所述紧固件的最大外径大于所述孔槽开口直径，防止所述籽晶夹持杆脱离所述第二连接结构；

所述套管端的外壁与孔槽内壁之间具有横向间隙，所述连接段与第二连接结构套接后，所述第一连接结构的内侧具有竖向间隙，所述横向间隙和竖直间隙用于向所述籽晶夹持杆提供摆动空间。

进一步的，所述紧固件包括第一夹紧单元和第二夹紧单元，所述第一夹紧单元和第二夹紧单元用于夹持在所述籽晶夹持杆连接段的杆壁上。

进一步的，所述第一夹紧单元和第二夹紧单元的贴合面上对应设置有凸起和凹槽，所述凸起与凹槽组合后，保证所述第一夹紧单元和第二夹紧单元在所述紧固件长度方向上具有相同的运动状态。

进一步的，沿所述紧固件长度方向，所述紧固件的外壁上设置有向所述锥管端开口方向延伸的开槽。

进一步的，所述连接机构包括第三连接结构，所述第三连接结构用于与晶体生长设备上的连接杆连接，所述第三连接结构与紧固件之间设置有限位件，所述限位件用于阻止所述晶体生长设备上的连接杆进入到所述竖向间隙内。

进一步的，所述限位件为与第一连接结构套接的限位管。

进一步的，籽晶夹持杆包括籽晶卡槽，所述籽晶卡槽相对内壁上对应设置有第一固定结构，所述第一固定结构用于挂住籽晶。

进一步的，所述第一固定结构靠近所述籽晶夹持杆内部的面为斜面，自所述连接机构向所述籽晶卡槽方向，两个所述斜面之间的距离逐渐减小。

进一步的，所述籽晶卡槽的外壁上设置有绕线槽。

本实用新型性提供的晶体生长设备，包括上述的籽晶夹持器。

本实用新型提供的籽晶夹持器，包括籽晶夹持杆和连接机构，籽晶夹持杆可以通过连接机构与晶体生长设备的连接杆连接在一起。所述籽晶夹持杆包括连接段，所述连接段的端部设置有第一连接结构，所述籽晶夹持杆沿其长度方向向所述第一连接结构的投影落在所述第一连接结构内，可以使籽晶夹持杆通过第一连接结构卡在连接机构内。所述连接机构包括第二连接结构，所述第二连接结构包括由内向外直径逐渐减小的孔槽，所述籽晶夹持杆的连接段与所述孔槽套接，且所述连接段的杆壁与所述孔槽内壁之间设置有紧固件，紧固件用于将籽晶夹持杆固定在孔槽内。所述紧固件包括套管端和锥管端，所述套管端的端面用于抵住所述第一连接结构，所述锥管端的外壁呈锥面，用于与所述孔槽的内壁相抵，且所述紧固件的最大外径大于所述孔槽开口直径。所述套管端的外壁与孔槽内壁之间具有横向间隙，所 述连接段与第二连接结构套接后，所述第一连接结构的内侧具有竖向间隙。当籽晶夹持杆的下端悬挂的籽晶开始生长时，可能会发生晶体和籽晶不对中心现象，造成籽晶夹持杆受到水平方向的推力。这时，连接段带动连接机构在孔槽内斜向上滑动，可以使籽晶夹持杆在一定范围内发生摆动，通过籽晶夹持杆相对位置的改变，将晶体施加在籽晶夹持杆上的横向力释放，防止籽晶断裂或者连接杆弯曲。

本实用新型性提供的晶体生长设备，包括上述的籽晶夹持器。当籽晶夹持杆的下端悬挂的籽晶开始生长时，可能会发生晶体和籽晶不对中心现象，造成籽晶夹持杆受到水平方向的推力。这时，连接段带动连接机构在孔槽内斜向上滑动，可以使籽晶夹持杆在一定范围内发生摆动，通过籽晶夹持杆相对位置的改变，将晶体施加在籽晶夹持杆上的横向力释放，防止籽晶断裂或者连接杆弯曲。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的籽晶夹持器的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的籽晶夹持器的爆照图；

图3为本实用新型实施例提供的籽晶夹持器的剖面图；

图4为本实用新型实施例提供的籽晶夹持器的紧固件的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的籽晶夹持器的第一夹紧单元的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的籽晶夹持器另一种籽晶卡槽的剖面图。

图标：100-籽晶夹持杆；110-第一连接结构；200-连接机构；300-紧固件；310-第一夹紧单元；320-第二夹紧单元；330-套管端；340-锥管端；350-开槽；400-横向间隙；500-竖向间隙；600-限位管；700-籽晶卡槽；710-第一固定结构；720-第二固定结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-3所示，本实用新型提供的籽晶夹持器，包括籽晶夹持杆100和连接机构200，籽晶夹持杆100可以通过连接机构200与晶体生长设备的连接杆连接在一起。所述籽晶夹持杆100包括连接段，所述连接段的端部设置有第一连接结构110，所述籽晶夹持杆100沿其长度方向向所述第一连接结构110的投影落在所述第一连接结构110内，可以使籽晶夹持杆100通过第一连接结构110卡在连接机构200 内。所述连接机构200包括第二连接结构，所述第二连接结构包括由内向外直径逐渐减小的孔槽，所述籽晶夹持杆100的连接段与所述孔槽套接，且所述连接段的杆壁与所述孔槽内壁之间设置有紧固件300，紧固件300用于将籽晶夹持杆100固定在孔槽内。所述紧固件300包括套管端330和锥管端340，所述套管端330的端面用于抵住所述第一连接结构110，所述锥管端340的外壁呈锥面，用于与所述孔槽的内壁相抵，且所述紧固件300的最大外径大于所述孔槽开口直径。所述套管端330的外壁与孔槽内壁之间具有横向间隙400，所述连接段与第二连接结构套接后，所述第一连接结构110的内侧具有竖向间隙500。当籽晶夹持杆100的下端悬挂的籽晶开始生长时，熔融的液体(2045度的高温)冷心偏移，或者其他温场等原因导致晶体生长发生偏移时，晶体和籽晶中心可能会不在一个位置上，造成籽晶夹持杆100受到水平方向的推力。这时，连接段带动连接机构200在孔槽内斜向上滑动，可以使籽晶夹持杆100在一定范围内发生摆动，通过籽晶夹持杆100相对位置的改变，将晶体施加在籽晶夹持杆100上的横向力释放，防止籽晶断裂或者连接杆弯曲。

优选地，如图4所示，所述紧固件300包括第一夹紧单元310和第二夹紧单元320。籽晶夹持杆100与连接机构200为可拆卸连接的，籽晶夹持杆100的连接段可以从孔槽的开口伸入到孔槽内，再额外伸出一部分籽晶夹持杆100，在孔槽的另一端，将第一夹紧单元310和第二夹紧单元320夹持在连接段的杆壁上，向下拉动籽晶夹持杆100，第一连接结构110卡主紧固件300的上端面，带动紧固件300进入到孔槽内，连接十分方便。

如图5所示，所述第一夹紧单元310和第二夹紧单元320的贴合面上对应设置有凸起和凹槽，当第一夹紧单元310和第二夹紧单元320贴合后，凸起进入到凹槽内，在紧固件300长度方向上，二者具 有相同的运动状态，二者可以一同随着籽晶夹持杆100进入到孔槽内，防止出现紧固件300进入到孔槽后，第一夹紧单元310与第二夹紧单元320竖直高度不同。

优选地，沿所述紧固件300长度方向，所述紧固件300的外壁上设置有向所述锥管端340开口方向延伸的开槽350。因为籽晶的生长是在高温高压下进行的，且生长过程中第一连接结构110向下挤压紧固件300，通过在紧固件300上设置有开槽350，可以使得紧固件300在受到外力后，能够在预设的范围内产生一定的形变，通过部分形变来吸收其在某一个点上受到的外力，防止因为外力无法释放造成结构断裂破损。

所述连接机构200包括第三连接结构，所述第三连接结构用于与晶体生长设备上的连接杆连接，第三连接结构可以为螺纹连接，所述第三连接结构与紧固件300之间设置有限位件，当将连接结构与晶体生长设备的连接杆连接时，如果连接杆旋入到连接机构200内的连接杆长度过长，将会占据部分的竖直间隙，这样很容易造成籽晶夹持杆100的第一连接结构110与连接杆相抵，无法使籽晶夹持杆100在孔槽内持续移动。

优选地，所述限位件为与第一连接结构110套接的限位管600。限位管600的一端抵在紧固件300的端面上，限位管600的长度大于第一连接结构110的高度，从而保证籽晶夹持杆100可以在限位管600内实现上下运动。

优选地，籽晶夹持杆100包括籽晶卡槽700，所述籽晶卡槽700相对内壁上对应设置有第一固定结构710，所述第一固定结构710用于挂住籽晶。第一固定结构710可以为相对设置的两个凸起，凸起对籽晶起到了固定作用。

如图6所示，所述第一固定结构710靠近所述籽晶夹持杆100内部的面可以为斜面，自所述连接机构200向所述籽晶卡槽700方向，两个所述斜面之间的距离逐渐减小。在晶体的生长过程中，两个斜面对晶体起到了主要的悬挂作用。与常规的平面相比，设置斜面增加了籽晶与第一固定结构710的接触面积，固定效果更好。

在第一固定结构710的下方还可以设置有多对第二固定结构720，第二固定结构720可以为凸台，因为在晶体的生长过程中，两个斜面对晶体起到了主要的悬挂作用，该部分的晶体与紫荆卡槽直径的相互影响最大的，所以这部分最容易发生折断，而第二固定结构720可以起到固定的作用，防止晶体落入到坩埚内。

所述籽晶卡槽700的外壁上设置有绕线槽，将籽晶放置在籽晶卡槽700后，用钨丝线缠绕绕线槽，将籽晶捆绑固定在籽晶卡槽700内，防止籽晶掉落到坩埚内。

在籽晶卡槽700侧面开口，沿轴向上开设有一个平面，为了增加钨丝与籽晶的接触面积，从而达到固定籽晶效果更好的技术效果。

所述绕线槽的数量可以为多个，多次缠绕从而达到增加固定效果的目的。

沿所述籽晶卡槽700的轴向，所述所述绕线槽可以为螺旋状。通过钨丝线即可将籽晶固定在籽晶卡槽700内，省去了多次固定的麻烦。

综上所述，本实用新型提供的籽晶夹持器，包括籽晶夹持杆100和连接机构200，籽晶夹持杆100可以通过连接机构200与晶体生长设备的连接杆连接在一起。所述籽晶夹持杆100包括连接段，所述连接段的端部设置有第一连接结构110，所述籽晶夹持杆100沿其长度方向向所述第一连接结构110的投影落在所述第一连接结构110内，可以使籽晶夹持杆100通过第一连接结构110卡在连接机构200内。 所述连接机构200包括第二连接结构，所述第二连接结构包括由内向外直径逐渐减小的孔槽，所述籽晶夹持杆100的连接段与所述孔槽套接，且所述连接段的杆壁与所述孔槽内壁之间设置有紧固件300，紧固件300用于将籽晶夹持杆100固定在孔槽内。所述紧固件300包括套管端330和锥管端340，所述套管端330的端面用于抵住所述第一连接结构110，所述锥管端340的外壁呈锥面，用于与所述孔槽的内壁相抵，且所述紧固件300的最大外径大于所述孔槽开口直径。所述套管端330的外壁与孔槽内壁之间具有横向间隙400，所述连接段与第二连接结构套接后，所述第一连接结构110的内侧具有竖向间隙500。当籽晶夹持杆100的下端悬挂的籽晶开始生长时，熔融的液体(2045度的高温)冷心偏移，或者其他温场等原因导致晶体生长发生偏移时，晶体和籽晶中心可能会不在一个位置上，造成籽晶夹持杆100受到水平方向的推力。这时，连接段带动连接机构200在孔槽内斜向上滑动，可以使籽晶夹持杆100在一定范围内发生摆动，通过籽晶夹持杆100相对位置的改变，将晶体施加在籽晶夹持杆100上的横向力释放，防止籽晶断裂或者连接杆弯曲。

本实用新型性提供的晶体生长设备，包括上述的籽晶夹持器。当籽晶夹持杆100的下端悬挂的籽晶开始生长时，可能会发生晶体和籽晶不对中心现象，造成籽晶夹持杆100受到水平方向的推力。这时，连接段带动连接机构200在孔槽内斜向上滑动，可以使籽晶夹持杆100在一定范围内发生摆动，通过籽晶夹持杆100相对位置的改变，将晶体施加在籽晶夹持杆100上的横向力释放，防止籽晶断裂或者连接杆弯曲。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。