一种蓝宝石长晶设备的晶转机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本专利涉及泡生法蓝宝石晶体制造领域，尤其涉及一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，同时可适用于其他相似领域。
【背景技术】
[0002]蓝宝石又称白宝石，是世界上硬度仅次于金刚石的晶体材料，由于具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高(2045°C)等优良的物理、机械、化学及红外透光性能，一直是微电子、航空航天、军工等领域急需的材料，凭借其极高的强度、硬度、红外透过性能和抗热冲击性能。该材料在光学窗口、半导体照明、微波器件等领域都有广泛的应用，已成为用量仅次于硅单晶的一种功能晶体材料。尤其是光学级大尺寸蓝宝石材料，由于其具有性能稳定、市场需求量大、综合利用率及产品附加值高等特点，成为近年国内外研宄开发和产业化热点。蓝宝石晶体的生长方法很多，但只有泡生法才能获得缺陷和应力少的大尺寸高光学质量的蓝宝石晶体，目前70%的蓝宝石材料是由泡生法制造的。
[0003]泡生法蓝宝石晶体制造的一般过程是将一根受冷的籽晶与熔体接触，如果界面的温度低于凝固点，则籽晶开始生长，为了使晶体不断长大，就需要逐渐降低熔体的温度，同时旋转晶体，以改善熔体的温度分布。也可以缓慢的(或分阶段的)上提晶体，以扩大散热面。晶体在生长过程中或生长结束时不与坩祸壁接触，这就大大减少了晶体的应力。不过，当晶体与剩余的熔体脱离时，通常会产生较大的热冲击。目前常用的高温溶液顶部籽晶法是该泡生法的改良和发展。
[0004]在蓝宝石晶体制造过程中籽晶杆是需要旋转的，一般直接水冷的籽晶杆结构，旋转是电机与籽晶杆顶部通过同步带传动完成的。但具有更高称重精度的水冷结构，采用这种旋转方式，不仅冷却水对称重有影响，电机带动籽晶杆旋转也会影响称重精度。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
本专利设计了一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，采用磁流体和波纹管进行真空密封，水冷系统与称重系统脱离，不旋转，从而提高称重系统的测量精度，并且水冷系统的密封性能也得到提高。
[0006](二)技术方案
为达到上述目的，本专利提供了一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，包括水冷系统、底部密封件、顶部密封件和称重系统，所述的水冷系统与提拉平台19刚性连接，并通过所述的底部密封件与晶体炉18连接，通过所述的顶部密封件与所述的称重系统连接。
[0007]所述的底部密封件设置为波纹管15，所述的波纹管15的两头设置安装法兰。
[0008]所述的顶部密封件设置密封法兰12和磁流体9，所述的密封法兰12设置法兰盘和中心圆柱，所述的磁流体9设置在所述的法兰盘上。
[0009]所述的称重系统设置称重容腔2，所述的称重容腔2的顶部设置容腔顶盖I进行密封，所述的容腔顶盖I上设置称重传感器3，所述的称重传感器3连接籽晶杆支架4，所述的籽晶杆支架4连接籽晶杆5。
[0010]所述的称重容腔2套在所述的密封法兰12的中心圆柱上，所述的中心圆柱和称重容腔2之间设置第一轴承10和第二轴承11，所述的磁流体9套在所述的称重容腔2上，进行真空密封。
[0011]所述的水冷系统设置水冷套管13，所述的水冷套管13设置进水口，所述的进水口连接进水管16、所述的水冷套管设置出水口，所述的出水口连接出水管17，所述的水冷套管13安装在连接套管14上，所述的连接套管14上部设置法兰与所述的密封法兰12连接，下部设置法兰与所述的底部密封件连接，所述的底部密封件穿过所述的提拉平台19的中心圆孔，所述的连接套管14与所述的提拉平台19连接。
[0012]所述的称重容腔2上设置同步齿轮6，通过同步带7连接旋转电机8。
[0013](三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本专利具有以下有益效果:
1、水冷系统与称重系统脱离，保证了称重系统的测量可靠性。
[0014]2、水冷系统固定不旋转，密封性能得到提高，对加工要求也相应降低。
[0015]
【附图说明】
[0016]图1为一种蓝宝石长晶设备的晶转机构不意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体的实施例对本专利作进一步展开说明，但需要指出的是，本专利所要求保护的结构并不限于实施例及说明书附图中的具体结构。对于本领域普通技术人员可以推知的其他结构形式，亦属于本发明所要求保护的范围之内。
[0018]一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，包括水冷系统、底部密封件、顶部密封件和称重系统，所述的水冷系统与提拉平台19刚性连接，因此随着所述的提拉平台19的升降，所述的晶转机构也随之上升或者下降。
[0019]所述的水冷系统通过所述的底部密封件与晶体炉18连接，通过所述的顶部密封件与所述的称重系统连接。所述的晶体炉18进行蓝宝石的晶体生长。
[0020]所述的底部密封件用于进行真空密封，保证所述的晶体炉18内的真空环境，设置为波纹管15，所述的波纹管15的两头设置安装法兰，可进行连接，并且可以上下伸缩，所述的波纹管15的下部可连接所述的晶体炉18，上部可连接所述的水冷系统。
[0021]所述的顶部密封件设置密封法兰12和磁流体9，所述的密封法兰12设置法兰盘和中心圆柱，所述的磁流体9设置在所述的法兰盘上。所述的顶部密封件用于进行真空密封，保证所述的晶体炉18内的真空环境。
[0022]所述的称重系统设置称重容腔2，所述的称重容腔2的顶部设置容腔顶盖I进行密封，所述的容腔顶盖I上设置称重传感器3，所述的称重传感器3连接籽晶杆支架4，所述的籽晶杆支架4连接籽晶杆5，所述的籽晶杆5连接籽晶夹头，所述的籽晶夹头连接籽晶，所述的籽晶进行蓝宝石晶体生长，因此蓝宝石晶体的重量可通过所述的籽晶杆5施加到所述的称重传感器3上，称重传感器3进行晶体重量的测量。
[0023]所述的称重容腔2套在所述的密封法兰12的中心圆柱上，所述的中心圆柱和称重容腔2之间设置第一轴承10和第二轴承11，所述的磁流体9套在所述的称重容腔2上，进行真空密封。所述的第一轴承10和第二轴承11实现所述的称重容腔2可以围绕所述的密封法兰12的中心圆柱旋转，而所述的磁流体9实现真空密封，保证所述的晶体炉18内的真空环境。
[0024]所述的水冷系统设置水冷套管13，所述的水冷套管13设置进水口，所述的进水口连接进水管16、所述的水冷套管设置出水口，所述的出水口连接出水管17。冷却水从所述的进水管16进入所述的水冷套管13，携带热量从所述的出水管17出来，保证所述的籽晶杆5不会过热。所述的水冷套管13安装在连接套管14上，所述的连接套管14上部设置法兰与所述的密封法兰12连接，下部设置法兰与所述的底部密封件连接，所述的底部密封件穿过所述的提拉平台19的中心圆孔，所述的连接套管14与所述的提拉平台19连接。
[0025]所述的称重容腔2上设置同步齿轮6，通过同步带7连接旋转电机8，所述的旋转电机8就可以带动所述的称重容腔2旋转，并带动所述的籽晶杆5旋转。
[0026]综上所述，本专利设计了一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，采用磁流体和波纹管进行真空密封，保证了蓝宝石晶体的真空生长环境，而水冷系统与称重系统脱离，不旋转，一方面提高了称重系统的测量精度，同时也提高了水冷系统的密封性能。
【主权项】
1.一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，其特征在于:包括水冷系统、底部密封件、顶部密封件和称重系统，所述的水冷系统与提拉平台(19)刚性连接，并通过所述的底部密封件与晶体炉(18)连接，通过所述的顶部密封件与所述的称重系统连接。
2.如权利要求1所述的一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，其特征在于:所述的底部密封件设置为波纹管(15)，所述的波纹管(15)的两头设置安装法兰。
3.如权利要求1所述的一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，其特征在于:所述的顶部密封件设置密封法兰(12)和磁流体(9)，所述的密封法兰(12)设置法兰盘和中心圆柱，所述的磁流体(9)设置在所述的法兰盘上。
4.如权利要求1所述的一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，其特征在于:所述的称重系统设置称重容腔(2)，所述的称重容腔(2)的顶部设置容腔顶盖(I)进行密封，所述的容腔顶盖(I)上设置称重传感器(3)，所述的称重传感器(3)连接籽晶杆支架(4)，所述的籽晶杆支架⑷连接籽晶杆(5)。
5.如权利要求3、4所述的一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，其特征在于:所述的称重容腔(2)套在所述的密封法兰(12)的中心圆柱上，所述的中心圆柱和称重容腔(2)之间设置第一轴承(10)和第二轴承(11)，所述的磁流体(9)套在所述的称重容腔(2)上，进行真空密封。
6.如权利要求1、3所述的一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，其特征在于:所述的水冷系统设置水冷套管(13)，所述的水冷套管(13)设置进水口，所述的进水口连接进水管(16)、所述的水冷套管设置出水口，所述的出水口连接出水管(17)，所述的水冷套管(13)安装在连接套管(14)上，所述的连接套管(14)上部设置法兰与所述的密封法兰(12)连接，下部设置法兰与所述的底部密封件连接，所述的底部密封件穿过所述的提拉平台(19)的中心圆孔，所述的连接套管(14)与所述的提拉平台(19)连接。
7.如权利要求4所述的一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，其特征在于:所述的称重容腔⑵上设置同步齿轮(6)，通过同步带(7)连接旋转电机(8)。
【专利摘要】公开了一种蓝宝石长晶设备的晶转机构，包括水冷系统、底部密封件、顶部密封件和称重系统，水冷系统通过底部密封件与晶体炉(18)连接，通过顶部密封件与称重系统连接，顶部密封件设置密封法兰(12)和磁流体(9)，密封法兰(12)设置法兰盘和中心圆柱，磁流体(9)设置在法兰盘上，称重系统设置称重容腔(2)，容腔顶盖(1)，称重传感器(3)，籽晶杆支架(4)和籽晶杆(5)，称重容腔(2)套在密封法兰(12)的中心圆柱上，中心圆柱和称重容腔(2)之间设置第一轴承(10)和第二轴承(11)，磁流体(9)套在称重容腔(2)上，进行真空密封，水冷系统设置水冷套管(13)，水冷套管(13)设置进水口、进水管(16)、出水口和出水管(17)，水冷套管(13)安装在连接套管(14)上，连接套管(14)与密封法兰(12)和底部密封件连接。
【IPC分类】C30B17-00, C30B29-20
【公开号】CN104562202
【申请号】CN201510042939
【发明人】徐波, 胡张通, 刘瑜, 杜慧江
【申请人】杭州晶一智能科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月28日