一种用于高频感应单晶炉的拉晶温度控制系统的制作方法

1.本实用新型属于单晶炉拉晶温度控制技术领域，具体涉及一种高频感应单晶炉的拉晶温度控制系统。


背景技术：

2.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。
3.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。温度分布合适的热场，不仅单晶生长顺利，而且品质较高；如果热场的温度分布不是很合理,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。因此在投资单晶生长企业的前期，一定要根据生长设备，配置出最合理的热场，从而保证生产出来的单晶的品质。
4.在此前，主要使用温控表控制技术，该技术在使用过程中存在温度不稳定，无法实时控制温度，对拉晶过程造成调试不便，产品质量无法保证，因此，需要改进。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种高频感应单晶炉的拉晶温度控制系统，以解决上述的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高频感应单晶炉的拉晶温度控制系统，包括底座、单晶炉、控制台，其中：
7.底座顶部左侧固定设置单晶炉，所述底座顶部右侧固定设置控制台；
8.所述单晶炉底部中心处固定设置坩埚轴，所述坩埚轴连接设置升降台，所述升降台外围连接设置内壳，所述单晶炉顶部固定设置顶盖，所述顶盖连接设置转动筒。
9.优选的，所述坩埚轴顶部固定设置套筒，所述套筒外围连接设置加热管，且所述加热管为环形弹簧管状，所述套筒内部设置升降台，所述升降台底部固定设置螺杆，所述螺杆顶部连接升降台，且所述螺杆贯穿坩埚轴内部，且所述坩埚轴下方连接设置转动盘，所述转动盘穿过坩埚轴外围固定连接螺杆，且所述加热管外围设置内壳，所述内壳顶部固定设置红外测温传感器。
10.优选的，所述单晶炉外围设置筒状的外壳，所述外壳内壁贴合设置保温层，所述保温层顶部固定设置圆环形灯架，所述灯架底部呈圆周阵列固定若干个照明灯。
11.优选的，所述外壳顶部固定设置顶盖，所述顶盖顶部固定设置转动筒，所述转动筒顶部连接设置动力装置，所述转动筒内部设置籽晶轴连接顶部动力装置，所述籽晶轴底部延伸至单晶炉内部，且所述籽晶轴底部固定设置籽晶夹头，所述转动筒顶部设置进气口所述转动筒底部设置真空泵接口。
12.优选的，所述红外测温传感器连接温度控制器,所述单晶炉顶部右侧连接设置工
业相机，所述工业相机连接图像处理单元,所述温度控制器及图像处理单元均连接flc控制器及pi控制器。
13.本实用新型的技术效果和优点：该用于高频感应单晶炉的拉晶温度控制系统有以下益处：
14.1、采用温度控制器作为主控信号；其次，采用plc配合视觉控制技术，有效进行ai识别，进行拉晶温度自动调节，可以将拉晶的晶体生长阶段通过图像判别，从而进行温度跟踪补偿程序，该程序采用fuzzy技术，根据拉晶工艺对温度的要求，可以配合拉晶温度曲线实时调节运行温度。
15.2、通过自动化程序免去了过于复杂的人工调节过程。从人力，物力方面都有了很大的改观，节约了人力和资金消耗，有益于推进节能环保的发展。
附图说明
16.图1为本实用新型的结构示意图；
17.图2为本实用新型半剖示意图；
18.图3为本实用新型局部示意图；
19.图4为本实用新型控制中心示意图；
20.图5为本实用新型温度控制程序。
21.图中：1-底座，s1-控制中心，s11-flc控制器，s12-温度控制器，s13-图像处理单元，s14-温度t，s15-pi控制器，s16-a/d转换器，2-单晶炉，21-外壳，22-保温层，23-内壳，231-加热管，232-套筒，233-升降台，234-螺杆，235-坩埚轴，236-转动盘，237-红外测温传感器，24-照明灯，25-灯架，26-工业相机，27-顶盖，271-转动筒，272-籽晶轴，273-籽晶夹头，274-进气口，275
‑ꢀ
真空泵接口，276-动力装置，3-控制台，31-支撑座，32-控制面板。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图1-5，对本实用新型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。
23.本实用新型提供了如图1-5中所示的一种用于高频感应单晶炉的拉晶温度控制系统，包括底座1、单晶炉2、控制台3，其中：
24.底座1顶部左侧固定设置单晶炉2，所述底座1顶部右侧固定设置控制台3；
25.所述单晶炉2底部中心处固定设置坩埚轴235，所述坩埚轴235连接设置升降台233，所述升降台233外围连接设置内壳23，所述单晶炉2顶部固定设置顶盖27，所述顶盖27连接设置转动筒271。
26.具体的，所述坩埚轴235顶部固定设置套筒232，通过在套筒232外围连接设置加热管231，且所述加热管231为环形弹簧管状，使得产品能够对套筒232均匀的加热，所述套筒232内部设置升降台233，所述升降台233底部固定设置螺杆 234，且所述螺杆234贯穿坩埚轴235内部，且所述坩埚轴235下方连接设置转动盘236，通过将转动盘236穿过坩埚轴235外围固定连接螺杆234，使得产品可以通过转动转动盘236控制螺杆234的升降，从而控制升降
台233的高度，便于将更换坩埚，且所述加热管231外围设置内壳23，所述内壳23顶部固定设置红外测温传感器237。
27.具体的，所述单晶炉2外围设置筒状的外壳21，通过在外壳21内壁贴合设置保温层22，使得产品具有良好的保温效果，通过在保温层22顶部固定设置圆环形灯架25，所述灯架25底部呈圆周阵列固定若干个照明灯24，使得产品在单晶炉2内部具有良好的视野。
28.具体的，所述外壳21顶部固定设置顶盖27，所述顶盖27顶部固定设置转动筒271，所述转动筒271内部设置籽晶轴272连接顶部动力装置276，所述籽晶轴 272底部延伸至单晶炉2内部，且所述籽晶轴272底部固定设置籽晶夹头273，所述转动筒271顶部设置进气口274，所述转动筒271底部设置真空泵接口275。
29.具体的，所述红外测温传感器237连接温度控制器s12,所述工业相机26连接图像处理单元s13,所述温度控制器s12及图像处理单元s13均连接flc控制器s11 及pi控制器s15。
30.具体的，通过设置工业相机26高速采集拉晶图像，通过将工业相机26连接设置图像处理单元s13，使得产品将采集到的图像经过图像处理单元s13处理后判断拉晶状态，通过与数据库进行比对后，红外温度传感器237通过采集实时温度与所需温度形成温度差ts14，所述温度ts14由fuzzy运算判断选择使用flc控制器s11还是pi控制器s15，且所述flc控制器s11及pi控制器s15经过a/d转换模块后通过温度控制器s12调节加热管231所需温度，完成温度的自动化控制。
31.工作原理：该高频感应单晶炉的拉晶温度控制系统通过工业相机26高速采集拉晶图像并由ai视觉识别判断拉晶状态，与拉晶温度控制程序进行fuzzy运算，输出温度给定信号，自动控制拉晶温度。
32.操作人员开始时通过设定温度将真空泵接口275连接进行真空处理，在单晶炉2拉晶过程中，通过设置工业相机26高速采集拉晶图像，通过将工业相机26连接设置图像处理单元s13，使得产品将采集到的图像经过图像处理单元s13处理后判断拉晶状态，通过与数据库进行比对后，红外温度传感器237通过采集实时温度与所需温度形成温度差ts14，所述温度ts14由fuzzy运算判断选择使用flc 控制器s11还是pi控制器s15，且所述flc控制器s11及pi控制器s15经过a/d转换模块后通过温度控制器s12调节加热管231所需温度，完成温度的自动化控制。
33.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。