一种采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉的制作方法

本发明涉及晶体生长炉，更具体地说，它涉及一种采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉。

背景技术：

1、氟化物晶体具有非常优异的光学透过性能，它的透过波段范围宽，覆盖了紫外、可见和红外波段，是非常重要的光学透镜材料，广泛应用在高压电力设备、医疗器械、高分辨率照相机、准分子激光器、光刻机等光学仪器上，用作棱镜、透镜和窗口，市场需求量非常大且对性能的要求越来越高。

2、目前，晶体一般是通过生长炉产出的，晶体生长多采用的工艺不管是提拉法、坩埚下降法还是温梯法、热交换法，其晶体生长炉所设置的加热体皆为环形加热体，其径向温差大、轴向温度梯度的调控难以满足高性能光学晶体的生长要求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案，包括：上盖、炉体和底座，所述上盖安装在所述炉体的顶部，所述底座安装在所述炉体的底部，所述底座的顶部固定安装有底部加热装置，所述炉体的内侧固定安装有中间加热装置，所述上盖的底部固定安装有顶部加热装置，所述加热装置的顶部设置有坩埚，所述加热装置的顶部且套装在所述坩埚的外侧放置有防护围栏，所述上盖的顶部设置有真空泵组；

3、使用所述晶体生长炉生产晶体的方法，包括以下操作步骤：

4、s1、将99.99％高纯料装入所述坩埚，并混入1％除氧剂，开启所述真空泵组，抽真空至0.05mpa；

5、s2、当真空度达到设定值后，程序运行由手动切换到自动，升温加热，并充入氩气；

6、s3、升温至800℃时，进入除气程序，保持30分钟后升温至850℃，保温2小时；

7、s4、在1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃分别保温30分钟，保持真空在0.05mpa，当真空好于0.05mpa时或达到0.02mpa时直接进入下一程序；

8、s5、升温至1420℃时，保温4小时，晶体材料由固相变为液相；

9、s6、时长4000分钟在该程序段，冷却水温在33-38℃，水压稳定在0.3mpa；温度、真空度等参数稳定后，下部热场1小时内匀速降温200℃，下部气冷盘通入氦气，通气量、流速与工艺显示温度自动配合，控制结晶动力；

10、s7、温度区间1420-1220℃，上部热场停止供热，中部环形热场保持匀速降温，下部热场提供结晶动力，结晶完成后在1220℃时保持4小时；

11、s8、结晶程序完成后进入降温退火工艺段，时长2400分钟，从1220度降温至850度，三热场控温保持一致；

12、s9、退火完成后后进入降温段，时长2000分钟，从850度降温至200度；

13、s10、当温度达到200度时，关电，保持所述真空泵组工作至室温。

14、优选地，所述炉体的两侧均设置有安装机构，所述安装机构用于将所述炉体与外部支撑架固定安装，所述安装机构包括对接部件和锁定部件，所述对接部件用于实现生长炉与外部支撑架之间的初步连接，通过所述锁定部件对所述对接部件进行锁定。

15、优选地，所述对接部件包括两个连接件和两个对接块，两个所述连接件对称固定安装在所述炉体的外侧，两个所述对接块对称固定安装在外部支撑架上，所述连接件与所述对接块相对应设置，所述连接件的底部固定安装有缓冲垫；

16、其中，在将晶体生长炉安装在外部支撑架上时，使得所述连接件与所述对接块对接。

17、优选地，所述锁定部件包括转动件和两个锁定块，所述转动件转动安装在外部支撑架上，两个所述锁定块对称滑动安装在外部支撑架上，所述锁定块与所述对接块相对应设置，两个所述锁定块的底部分别与所述转动件外侧的两端螺纹连接，所述转动件外侧的两端设置有螺纹相反的螺纹，所述连接件的一侧与所述对接块的一侧均开设有卡孔，所述锁定块用于与所述卡孔卡接，所述连接件与所述对接块对接后，使得两个所述卡孔重合。

18、优选地，所述缓冲垫为两个橡胶垫，所述对接块为直角梯形。

19、优选地，所述底座的底部固定安装有两个对称分布的支撑架，所述支撑架的底部固定安装有滚动轮。

20、优选地，所述炉体的外侧固定安装有气缸，所述气缸的伸缩端与所述上盖的顶部固定连接。

21、优选地，所述炉体外侧的上端固定安装有两个对称分布的耳座，所述炉体的一侧固定连通有进气口。

22、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

23、通过分别设置底部加热装置、中间加热装置和顶部加热装置三组加热装置，改变了环形加热体形式，构成均匀分布的加热体系，可实现温梯调整精确，有利于保持热场稳定，大大提升了结晶的动力，适合于生长大尺寸的氟化物晶体。

技术特征：

1.一种采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉，包括：上盖(1)、炉体(2)和底座(3)，所述上盖(1)安装在所述炉体(2)的顶部，所述底座(3)安装在所述炉体(2)的底部，其特征在于，所述底座(3)的顶部固定安装有底部加热装置(4)，所述炉体(2)的内侧固定安装有中间加热装置(5)，所述上盖(1)的底部固定安装有顶部加热装置(6)，所述加热装置的顶部设置有坩埚(7)，所述加热装置的顶部且套装在所述坩埚(7)的外侧放置有防护围栏(8)，所述上盖(1)的顶部设置有真空泵组(9)；

2.根据权利要求1所述的采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉，其特征在于，所述炉体(2)的两侧均设置有安装机构(10)，所述安装机构(10)用于将所述炉体(2)与外部支撑架(11)固定安装，所述安装机构(10)包括对接部件(101)和锁定部件(102)，所述对接部件(101)用于实现生长炉与外部支撑架(11)之间的初步连接，通过所述锁定部件(102)对所述对接部件(101)进行锁定。

3.根据权利要求1所述的采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉，其特征在于，所述对接部件(101)包括两个连接件(1011)和两个对接块(1012)，两个所述连接件(1011)对称固定安装在所述炉体(2)的外侧，两个所述对接块(1012)对称固定安装在外部支撑架(11)上，所述连接件(1011)与所述对接块(1012)相对应设置，所述连接件(1011)的底部固定安装有缓冲垫(1013)；

4.根据权利要求1所述的采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉，其特征在于，所述锁定部件(102)包括转动件(1021)和两个锁定块(1022)，所述转动件(1021)转动安装在外部支撑架(11)上，两个所述锁定块(1022)对称滑动安装在外部支撑架(11)上，所述锁定块(1022)与所述对接块(1012)相对应设置，两个所述锁定块(1022)的底部分别与所述转动件(1021)外侧的两端螺纹连接，所述转动件(1021)外侧的两端设置有螺纹相反的螺纹，所述连接件(1011)的一侧与所述对接块(1012)的一侧均开设有卡孔(1023)，所述锁定块(1022)用于与所述卡孔(1023)卡接，所述连接件(1011)与所述对接块(1012)对接后，使得两个所述卡孔(1023)重合。

5.根据权利要求3所述的采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉，其特征在于，所述缓冲垫(1013)为两个橡胶垫，所述对接块(1012)为直角梯形。

6.根据权利要求1所述的采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉，其特征在于，所述底座(3)的底部固定安装有两个对称分布的支撑架(12)，所述支撑架(12)的底部固定安装有滚动轮(13)。

7.根据权利要求1所述的采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉，其特征在于，所述炉体(2)的外侧固定安装有气缸(14)，所述气缸(14)的伸缩端与所述上盖(1)的顶部固定连接。

8.根据权利要求1所述的采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉，其特征在于，所述炉体(2)外侧的上端固定安装有两个对称分布的耳座(15)，所述炉体(2)的一侧固定连通有进气口(16)。

技术总结
本发明公开了一种采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉，涉及晶体生长炉领域，其技术方案要点包括：上盖、炉体和底座，所述上盖安装在所述炉体的顶部，所述底座安装在所述炉体的底部，所述底座的顶部固定安装有底部加热装置，所述炉体的内侧固定安装有中间加热装置。一种采用多温区控温生长氟化物晶体的晶体生长炉，通过分别设置底部加热装置、中间加热装置和顶部加热装置三组加热装置，改变了环形加热体形式，构成均匀分布的加热体系，可实现温梯调整精确，有利于保持热场稳定，大大提升了结晶的动力，适合于生长大尺寸的氟化物晶体。

技术研发人员：沈琨,沈振宇,刘静,张小羡,沈承刚,毕少东
受保护的技术使用者：江苏布里其曼科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21