一种单晶炉及其使用方法与流程

本发明涉及单晶炉设备领域，具体为一种单晶炉及其使用方法。

背景技术：

单晶炉是一种在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。

单晶直径在生长过程中可受到温度，提拉速度与转速，坩埚跟踪速度与转速，保护气体的流速等因素的影响。其中温度主要决定能否成晶，而速度将直接影响到晶体的内在质量，而这种影响却只能在单晶拉出后通过检测才能获知。

现有的单晶炉在使用时具有以下不足之处：

1、现有的单晶炉在使用时若温度分布合适的热场，不仅单晶生长顺利，而且品质较高；如果热场的温度不是很合理，生长单晶的过程中容易产生各种缺陷，影响质量，情况严重的出现变晶现象生长不出来单晶，而现有的单晶炉不具备温度的调节功能，在长时间使用时单晶炉内部温度容易被持续加热使得温度过高，导致降低成品的质量；

2、现有的单晶炉在使用时在产品成型时有时会出现产品塌陷，使得产品掉落在石英坩埚内部位置，同时会溅出熔化状态的原料，使得原料溅出在加热器与炉体内侧壁位置，长期使用时极易使得加热器与炉体被损坏所以急需要一种装置来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种单晶炉及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种单晶炉，包括支撑架、炉体和固定块，所述支撑架上端位置固定设置有支撑板，所述支撑板上端位置固定安装设置有炉体，所述支撑板上端右侧位置垂直固定设置有第一支撑杆，所述支撑板上端左侧位置垂直固定设置有第二支撑杆，所述炉体内侧壁位置固定安装设置有保温筒，所述保温筒内侧壁位置固定安装设置有加热器，所述加热器两侧下端位置均固定安装设置有电极片，电极片便于加热器连接电源，所述炉体内部位置固定安装设置有炉底护盘，所述炉体内部下端中心位置垂直固定安装设置有坩埚轴，所述坩埚轴上端位置活动穿过炉底护盘中心位置，所述坩埚轴上端位置固定安装设置有石英坩埚，所述石英坩埚内部中心位置垂直设置有单晶棒，所述炉体上端中心位置垂直固定安装设置有副室筒，所述副室筒内部位置固定安装设置有夹持器，所述单晶棒上端位置固定设置有籽晶，所述籽晶活动穿过夹持器中心位置，所述炉体内部上端位置固定设置有固定环，所述固定环外侧端位置均匀活动套接设置有若干个挡板，挡板围绕连接处转动，所述炉体内侧壁位置固定设置有固定块，所述固定块内部位置设置有挤压机构，所述加热器外侧端位置环绕固定设置有冷却管，所述冷却管左侧端位置固定连接设置有第一连接管，所述第一连接管中心位置固定安装设置有壳体，所述第一连接管左侧端位置固定安装设置有电磁阀，电磁阀便于控制第一连接管关闭与连通，所述第一连接管与主水管连接，所述冷却管右侧端位置固定连接设置有第二连接管，所述第一支撑杆上端位置固定安装设置在第二连接管下端位置，便于对第二连接管进行支撑工作，所述炉体外侧端位置设置有辅助降温机构，所述壳体内部中心位置垂直活动穿插设置有第一转轴，第一转轴围绕自身中心轴转动，所述第一转轴上端位置固定设置有第一锥齿轮，所述第一转轴外侧端位置环绕固定设置有叶轮，所述加热器内侧端位置固定安装设置有第一空心块，所述第一空心块内部下端位置设置有水银，所述第一空心块内部下端位置水平开设有第二空腔，所述第二空腔内部位置水平固定设置有橡胶环，所述支撑架左侧端位置水平固定设置有水平杆，所述水平杆上端内部位置活动卡接设置有滑块，滑块围绕水平杆上端转动，所述滑块上端位置固定设置有操作环，所述支撑板下端位置固定设置有第二空心块，所述第二空心块右侧端位置设置有温度刻度线，所述第二空心块中心位置垂直活动穿插设置有竖直杆，所述竖直杆下端外侧位置环绕设置有螺纹，所述操作环中心位置通过螺纹穿插设置有竖直杆，所述竖直杆外侧端位置环绕固定设置有标记块，所述标记块位于第二空心块内部位置，所述竖直杆上端位置活动穿过橡胶环中心位置，然后延伸至第一空心块内部位置，所述竖直杆上端位置固定设置有活塞块，所述活塞块下端位置固定设置有第一触点，所述第一空心块左侧下端位置固定设置有第二触点，所述第一触点上端位置固定连接设置有电源线，所述电源线上端位置与电磁阀电性连接，在使用时使用者转动操作环，使得竖直杆通过螺纹上下移动，调节标记块位置，使得到达合适刻度线位置，并且同时使得活塞块沿着第一空心块向下移动，使用者可根据具体需要进行调节工作，然后在使用时炉体温度升高，使得水银膨胀，当水银上端位置触碰第一触点时，说明炉体内部温度过高，此时电磁阀启动从而使得第一连接管连通，冷却水通过第一连接管进入冷却管内部位置对炉体内部进行降温，从而保证炉体内部温度，防止温度过高影响成品质量，之后冷却水通过第二连接管被排出。

优选的，所述辅助降温机构包括第二转轴、第二锥齿轮、第三支撑杆、定滑轮、钢丝绳、半圆环、储存盒、海绵垫、活动环和限位块，所述壳体前端中心位置活动穿插设置有第二转轴，所述第二转轴前端位置固定安装设置有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮上端位置与第一锥齿轮啮合，所述炉体两侧端位置均固定设置有第三支撑杆，所述第三支撑杆外侧端位置固定安装设置有定滑轮，所述炉体外侧下端位置环绕固定安装设置有储存盒，储存盒内部位置便于储存清洁液，所述储存盒内部位置设置有限位块，所述储存盒上端位置活动卡接设置有活动环，所述活动环上端位置固定设置有半圆环，所述活动环内侧端位置固定设置有海绵垫，所述半圆环上端位置绕接固定设置有钢丝绳，所述钢丝绳上端位置穿过定滑轮，然后绕接固定设置在第二转轴外侧端位置，在第一连接管连通时水源通过第一连接管进入壳体内部位置冲击叶轮，使得第一转轴转动，从而带动第一锥齿轮转动，带动第二锥齿轮转动，使得第二转轴转动，钢丝绳缠绕在第二转轴外侧端位置，钢丝绳向上拉动活动环移动，带动海绵垫移动，擦拭炉体外侧端位置，将炉体外侧端湿润进行辅助降温工作，并且同时利用海绵垫进行炉体外侧的清洁工作，防止炉体外侧端位置被杂物附着腐蚀，在第一连接管关闭时，活动环在重力作用下复位，移动至储存盒上端位置，此时海绵垫移动至储存盒内部位置被储存清洁液湿润，并且拉动钢丝绳复位。

优选的，所述挤压机构包括第一空腔、蒸发液、槽体和波纹软管，所述固定块内部位置开设有第一空腔，所述第一空腔内部位置设置有蒸发液，所述固定块右侧端位置开设有槽体，所述槽体内部位置水平固定安装设置有波纹软管，所述波纹软管左侧端与第一空腔连通，所述波纹软管右侧端位置固定连接设置在挡板外侧，在单晶炉使用时温度升高会加热第一空腔内部的蒸发液，使得第一空腔内部的压强增大，从而使得波纹软管被挤压伸长，挤压挡板位置，使得挡板向炉体中心位置转动，从而进行遮挡工作，使得飞溅的原料飞溅在挡板外侧位置，对炉体内部设备进行保护，防止损坏。

优选的，所述挡板下端位置延伸至石英坩埚上端位置。

优选的，所述固定块数量与挡板数量相同，并且位于挡板左侧端位置。

优选的，所述第二支撑杆上端位置固定安装设置在壳体下端中心位置。

优选的，所述第二空心块为透明的。

优选的，所述第二触点与外接电源电性连接。

一种单晶炉的使用方法，具体包括以下步骤：

第一步：在使用时使用者转动操作环，使得竖直杆通过螺纹上下移动，调节标记块位置，使得到达合适刻度线位置，并且同时使得活塞块沿着第一空心块向下移动，使用者可根据具体需要进行调节工作，然后在使用时炉体温度升高，使得水银膨胀，当水银上端位置触碰第一触点时，说明炉体内部温度过高，此时电磁阀启动从而使得第一连接管连通，冷却水通过第一连接管进入冷却管内部位置对炉体内部进行降温，从而保证炉体内部温度，防止温度过高影响成品质量，之后冷却水通过第二连接管被排出；

第二步：在第一连接管连通时水源通过第一连接管进入壳体内部位置冲击叶轮，使得第一转轴转动，从而带动第一锥齿轮转动，带动第二锥齿轮转动，使得第二转轴转动，钢丝绳缠绕在第二转轴外侧端位置，钢丝绳向上拉动活动环移动，带动海绵垫移动，擦拭炉体外侧端位置，将炉体外侧端湿润进行辅助降温工作，并且同时利用海绵垫进行炉体外侧的清洁工作，防止炉体外侧端位置被杂物附着腐蚀，在第一连接管关闭时，活动环在重力作用下复位，移动至储存盒上端位置，此时海绵垫移动至储存盒内部位置被储存清洁液湿润，并且拉动钢丝绳复位；

第三步：在单晶炉使用时温度升高会加热第一空腔内部的蒸发液，使得第一空腔内部的压强增大，从而使得波纹软管被挤压伸长，挤压挡板位置，使得挡板向炉体中心位置转动，从而进行遮挡工作，使得飞溅的原料飞溅在挡板外侧位置，对炉体内部设备进行保护，防止损坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明使用者转动操作环，使得竖直杆通过螺纹上下移动，调节标记块位置，使得到达合适刻度线位置，并且同时使得活塞块沿着第一空心块向下移动，使用者可根据具体需要进行调节工作，然后在使用时炉体温度升高，使得水银膨胀，当水银上端位置触碰第一触点时，说明炉体内部温度过高，此时电磁阀启动从而使得第一连接管连通，冷却水通过第一连接管进入冷却管内部位置对炉体内部进行降温，从而保证炉体内部温度，防止温度过高影响成品质量；

2、本发明第一连接管连通时水源通过第一连接管进入壳体内部位置冲击叶轮，使得第一转轴转动，从而带动第一锥齿轮转动，带动第二锥齿轮转动，使得第二转轴转动，钢丝绳缠绕在第二转轴外侧端位置，钢丝绳向上拉动活动环移动，带动海绵垫移动，擦拭炉体外侧端位置，将炉体外侧端湿润进行辅助降温工作，并且同时利用海绵垫进行炉体外侧的清洁工作，防止炉体外侧端位置被杂物附着腐蚀；

3、本发明在单晶炉使用时温度升高会加热第一空腔内部的蒸发液，使得第一空腔内部的压强增大，从而使得波纹软管被挤压伸长，挤压挡板位置，使得挡板向炉体中心位置转动，从而进行遮挡工作，使得飞溅的原料飞溅在挡板外侧位置，对炉体内部设备进行保护，防止损坏。

附图说明

图1为本发明一种单晶炉整体结构示意图；

图2为本发明一种单晶炉中第一空心块剖视图；

图3为本发明一种单晶炉中壳体剖视图；

图4为本发明一种单晶炉中壳体俯视剖面图；

图5为本发明一种单晶炉中挡板俯视图；

图6为本发明一种单晶炉中挤压机构结构示意图。

图中：1、支撑架；2、支撑板；3、炉体；4、炉底护盘；5、副室筒；6、挤压机构；7、籽晶；8、夹持器；9、单晶棒；10、固定环；11、挡板；12、加热器；13、保温筒；14、石英坩埚；15、坩埚轴；16、固定块；17、电极片；18、第二连接管；19、第一连接管；20、电磁阀；21、壳体；22、冷却管；23、第一支撑杆；24、第二支撑杆；25、第一空心块；26、水平杆；27、第一转轴；28、叶轮；29、第一锥齿轮；30、储存盒；31、活动环；32、海绵垫；33、半圆环；34、限位块；35、钢丝绳；36、第三支撑杆；37、定滑轮；38、第二转轴；39、第二锥齿轮；40、第一空腔；41、蒸发液；42、槽体；43、波纹软管；44、操作环；45、螺纹；46、竖直杆；47、标记块；48、第二空心块；49、水银；50、第二空腔；51、橡胶环；52、活塞块；53、第一触点；54、电源线；55、第二触点；56、滑块；57、辅助降温机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种单晶炉，包括支撑架1、炉体3和固定块16，所述支撑架1上端位置焊接固定设置有支撑板2，所述支撑板2上端位置固定安装设置有炉体3，所述支撑板2上端右侧位置垂直焊接固定设置有第一支撑杆23，所述支撑板2上端左侧位置垂直焊接固定设置有第二支撑杆24，所述炉体3内侧壁位置固定安装设置有保温筒13，所述保温筒13内侧壁位置固定安装设置有加热器12，所述加热器12两侧下端位置均固定安装设置有电极片17，电极片17便于加热器12连接电源，所述炉体3内部位置固定安装设置有炉底护盘4，所述炉体3内部下端中心位置垂直固定安装设置有坩埚轴15，所述坩埚轴15上端位置活动穿过炉底护盘4中心位置，所述坩埚轴15上端位置固定安装设置有石英坩埚14，所述石英坩埚14内部中心位置垂直设置有单晶棒9，所述炉体3上端中心位置垂直固定安装设置有副室筒5，所述副室筒5内部位置固定安装设置有夹持器8，所述单晶棒9上端位置固定设置有籽晶7，所述籽晶7活动穿过夹持器8中心位置，所述炉体3内部上端位置焊接固定设置有固定环10，所述固定环10外侧端位置均匀活动套接设置有若干个挡板11，挡板11围绕连接处转动，所述挡板11下端位置延伸至石英坩埚14上端位置，所述炉体3内侧壁位置焊接固定设置有固定块16，所述固定块16数量与挡板11数量相同，并且位于挡板11左侧端位置，所述固定块16内部位置设置有挤压机构6，所述加热器12外侧端位置环绕固定设置有冷却管22，所述冷却管22左侧端位置固定连接设置有第一连接管19，所述第一连接管19中心位置固定安装设置有壳体21，所述第一连接管19左侧端位置固定安装设置有电磁阀20，电磁阀20便于控制第一连接管19关闭与连通，所述第一连接管19与主水管连接，所述第二支撑杆24上端位置固定安装设置在壳体21下端中心位置，所述冷却管22右侧端位置固定连接设置有第二连接管18，所述第一支撑杆23上端位置固定安装设置在第二连接管18下端位置，便于对第二连接管18进行支撑工作，所述炉体3外侧端位置设置有辅助降温机构57，所述壳体21内部中心位置垂直活动穿插设置有第一转轴27，第一转轴27围绕自身中心轴转动，所述第一转轴27上端位置焊接固定设置有第一锥齿轮29，所述第一转轴27外侧端位置环绕焊接固定设置有叶轮28，所述加热器12内侧端位置固定安装设置有第一空心块25，所述第一空心块25内部下端位置填充设置有水银49，所述第一空心块25内部下端位置水平开设有第二空腔50，所述第二空腔50内部位置水平粘接固定设置有橡胶环51，所述支撑架1左侧端位置水平焊接固定设置有水平杆26，所述水平杆26上端内部位置活动卡接设置有滑块56，滑块56围绕水平杆26上端转动，所述滑块56上端位置焊接固定设置有操作环44，所述支撑板2下端位置焊接固定设置有第二空心块48，所述第二空心块48为透明的，所述第二空心块48右侧端位置设置有温度刻度线，所述第二空心块48中心位置垂直活动穿插设置有竖直杆46，所述竖直杆46下端外侧位置环绕设置有螺纹45，所述操作环44中心位置通过螺纹45穿插设置有竖直杆46，所述竖直杆46外侧端位置环绕焊接固定设置有标记块47，所述标记块47位于第二空心块48内部位置，所述竖直杆46上端位置活动穿过橡胶环51中心位置，然后延伸至第一空心块25内部位置，所述竖直杆46上端位置焊接固定设置有活塞块52，所述活塞块52下端位置镶嵌固定设置有第一触点53，所述第一空心块25左侧下端位置镶嵌固定设置有第二触点55，所述第二触点55与外接电源电性连接，所述第一触点53上端位置固定连接设置有电源线54，所述电源线54上端位置与电磁阀20电性连接，在使用时使用者转动操作环44，使得竖直杆46通过螺纹45上下移动，调节标记块47位置，使得到达合适刻度线位置，并且同时使得活塞块52沿着第一空心块25向下移动，使用者可根据具体需要进行调节工作，然后在使用时炉体3温度升高，使得水银49膨胀，当水银49上端位置触碰第一触点53时，说明炉体3内部温度过高，此时电磁阀20启动从而使得第一连接管19连通，冷却水通过第一连接管19进入冷却管22内部位置对炉体3内部进行降温，从而保证炉体3内部温度，防止温度过高影响成品质量，之后冷却水通过第二连接管18被排出。

所述辅助降温机构57包括第二转轴38、第二锥齿轮39、第三支撑杆36、定滑轮37、钢丝绳35、半圆环33、储存盒30、海绵垫32、活动环31和限位块34，所述壳体21前端中心位置活动穿插设置有第二转轴38，所述第二转轴38前端位置固定安装设置有第二锥齿轮39，所述第二锥齿轮39上端位置与第一锥齿轮29啮合，所述炉体3两侧端位置均焊接固定设置有第三支撑杆36，所述第三支撑杆36外侧端位置固定安装设置有定滑轮37，所述炉体3外侧下端位置环绕固定安装设置有储存盒30，储存盒30内部位置便于储存清洁液，所述储存盒30内部位置一体成型设置有限位块34，所述储存盒30上端位置活动卡接设置有活动环31，所述活动环31上端位置焊接固定设置有半圆环33，所述活动环31内侧端位置粘接固定设置有海绵垫32，所述半圆环33上端位置绕接固定设置有钢丝绳35，所述钢丝绳35上端位置穿过定滑轮37，然后绕接固定设置在第二转轴38外侧端位置，在第一连接管19连通时水源通过第一连接管19进入壳体21内部位置冲击叶轮28，使得第一转轴27转动，从而带动第一锥齿轮29转动，带动第二锥齿轮39转动，使得第二转轴38转动，钢丝绳35缠绕在第二转轴38外侧端位置，钢丝绳35向上拉动活动环31移动，带动海绵垫32移动，擦拭炉体3外侧端位置，将炉体3外侧端湿润进行辅助降温工作，并且同时利用海绵垫32进行炉体3外侧的清洁工作，防止炉体3外侧端位置被杂物附着腐蚀，在第一连接管19关闭时，活动环31在重力作用下复位，移动至储存盒30上端位置，此时海绵垫32移动至储存盒30内部位置被储存清洁液湿润，并且拉动钢丝绳35复位。

所述挤压机构6包括第一空腔40、蒸发液41、槽体42和波纹软管43，所述固定块16内部位置开设有第一空腔40，所述第一空腔40内部位置填充设置有蒸发液41，所述固定块16右侧端位置开设有槽体42，所述槽体42内部位置水平固定安装设置有波纹软管43，所述波纹软管43左侧端与第一空腔40连通，所述波纹软管43右侧端位置固定连接设置在挡板11外侧，在单晶炉使用时温度升高会加热第一空腔40内部的蒸发液41，使得第一空腔40内部的压强增大，从而使得波纹软管43被挤压伸长，挤压挡板11位置，使得挡板11向炉体3中心位置转动，从而进行遮挡工作，使得飞溅的原料飞溅在挡板11外侧位置，对炉体3内部设备进行保护，防止损坏。

一种单晶炉的使用方法，具体包括以下步骤：

第一步：在使用时使用者转动操作环44，使得竖直杆46通过螺纹45上下移动，调节标记块47位置，使得到达合适刻度线位置，并且同时使得活塞块52沿着第一空心块25向下移动，使用者可根据具体需要进行调节工作，然后在使用时炉体3温度升高，使得水银49膨胀，当水银49上端位置触碰第一触点53时，说明炉体3内部温度过高，此时电磁阀20启动从而使得第一连接管19连通，冷却水通过第一连接管19进入冷却管22内部位置对炉体3内部进行降温，从而保证炉体3内部温度，防止温度过高影响成品质量，之后冷却水通过第二连接管18被排出；

第二步：在第一连接管19连通时水源通过第一连接管19进入壳体21内部位置冲击叶轮28，使得第一转轴27转动，从而带动第一锥齿轮29转动，带动第二锥齿轮39转动，使得第二转轴38转动，钢丝绳35缠绕在第二转轴38外侧端位置，钢丝绳35向上拉动活动环31移动，带动海绵垫32移动，擦拭炉体3外侧端位置，将炉体3外侧端湿润进行辅助降温工作，并且同时利用海绵垫32进行炉体3外侧的清洁工作，防止炉体3外侧端位置被杂物附着腐蚀，在第一连接管19关闭时，活动环31在重力作用下复位，移动至储存盒30上端位置，此时海绵垫32移动至储存盒30内部位置被储存清洁液湿润，并且拉动钢丝绳35复位；

第三步：在单晶炉使用时温度升高会加热第一空腔40内部的蒸发液41，使得第一空腔40内部的压强增大，从而使得波纹软管43被挤压伸长，挤压挡板11位置，使得挡板11向炉体3中心位置转动，从而进行遮挡工作，使得飞溅的原料飞溅在挡板11外侧位置，对炉体3内部设备进行保护，防止损坏。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。