-下部炉膛32-硅钼棒 1122-丝杆升降机1123-编码器 1124-电机[0041 ] 1125-传动轴1126-工字钢24-测温热电偶 211-敞口281-通孔
[0042]33-隔热板 34-连通孔
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0044]以下实施例仅是为清楚说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明精神所引出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
[0045]—种超大单晶体生长炉，包括炉体1、炉内晶体加热系统，所述炉体I包括炉架11、炉壳12，所述炉架11下部为支腿，上部为炉底铁板平台111，所述炉底铁板平台111上放置有中空的炉壳12，所述炉壳12底部为敞口，所述炉底铁板平台111上设置有开口通过所述的敞口连通所述炉壳12的内部；
[0046]所述炉内晶体加热系统包括升降系统112、铂坩祸21、多室氧化铝空心球刚玉炉膛22、耐火管23，所述升降系统112设置于所述炉底铁板平台111的开口下方，所述升降系统112顶部设置有升降平台1121，所述升降平台1121上竖直设置耐火管23，所述耐火管23内竖直放置截面为矩形的长条的中空薄壁铂坩祸21，所述铂坩祸21两侧或所述铂坩祸21与所述耐火管23之间竖直设置有陶瓷夹板26，所述陶瓷夹板26与所述铂坩祸21外侧之间设置有热电偶29，所述耐火管23的内部空间填充氧化铝粉30;
[0047]所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22内置于所述炉壳12内，所述炉壳12内填充莫来石泡沫砖31包裹支撑所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22，所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22为实体结构，其包括上部炉膛28和下部炉膛27，所述上部炉膛是横置或纵置排列的多个上下方向贯通的通孔281，所述下部炉膛27是沿水平方向前后贯通的且底部开口的长孔，所述上部炉膛28和下部炉膛27连通且延伸到所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22的顶部及底部，所述下部炉膛27截面形状为向两端呈扩张状的近似椭圆形其底部开口，该开口下方设置有沿所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22长度方向的条形隔热板33，所述隔热板封闭该开口并设置有多个连通孔34，所述连通孔34的位置与所述通孔281对应设置，所述耐火管23从所述的多室氧化铝空心球刚玉炉膛22底部隔热板33的连通孔34进入所述的下部炉膛27、上部炉膛28并置于其内，所述耐火管23由所述升降系统112控制沿其垂直方向按照升速或降速上下移动以完成将所述的铂坩祸21置于不同的温度区内，所述下部炉膛27内在位于所述耐火管23两侧设置有硅钼棒32。
[0048]升降系统112系统包括丝杆升降机1122、编码器1123、电机1124、升降平台1121，所述电机1124通过传动轴1125串联带动所述丝杆升降机1122，所述传动轴1125的末端设置有编码器，所述升降平台1121固定在所述丝杆升降机1122的垂直升降轴上，所述电机1124通过PLC自动化控制。
[0049]所述升降系统1122固定在两根平行设置的工字钢1126上，两根所述工字钢1126的两端固定在所述支腿之间。
[0050]所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22的所述通孔28横截面为长孔或矩形方孔，设置该长孔的所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22为横向炉膛，设置矩形方孔的所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22为纵向炉膛，横向所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22的隔热板33置于其开口内，纵向所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22的隔热板33置于其底面下方。
[0051]所述硅钼棒材质为二硅化钼，所述硅钼棒侧面设置有热电偶29。
[0052]所述炉底铁板平台111上铺有云母无机板34，所述耐火管23为陶瓷管，所述耐火管内的所述热电偶29竖直设置并分为热电偶上偶、热电偶下偶，所述晶种上端面上方2cm处设置热电偶上偶、下方2cm处设置热电偶下偶，所述铂坩祸21底部外侧贴有测温热电偶24。
[0053]所述炉壳12采用硅酸铝陶瓷纤维材质。
[0054]所述陶瓷夹板26材质为刚玉板。
[0055]所述铂坩祸21是中空的、无缝的薄环筒，其截面为矩形，所述坩祸一端为敞口1，另一端焊接封闭形成长方体结构并在所述坩祸内部形成长方体的内腔，其内壁平整光滑，所述坩祸整体经退火处理，所述薄环筒的壁厚为0.08至0.1mm，所述坩祸长为140mm、宽为22mm、高为350mm，所述无缝铂坩祸为铂金材质，其纯度为99.95%；将所述铂坩祸21内底部装填料锭且其上方装填晶种后折封密闭所述敞口 I后倒置放置在所述耐火管内。
[0056]所述多室氧化铝空心球刚玉炉膛22的横截面为凸字形。
[0057]所述铂坩祸在升降系统的驱动下垂直上升下降，每炉可放置6到16个所述铂坩祸。炉膛采用氧化铝空心球刚玉制品，炉体保温材料采用莫来石泡沫砖、硅酸铝陶瓷纤维以及防辐射热的合成云母无机板，其优良的保温性和热学特性减少了晶体炉的耗电。经过试验测定:其电耗比一般常用的氧化铝和粘土质耐火结构的炉子减少30%以上。例如，体积约2m3的晶体生长炉在1500 °C恒温时仅耗电5?7Kw。
[0058]为了增加晶体生长界面处的温度梯度，避免和减轻各坩祸之间的相互影响，在高温区和低温区之间，采用了活动的隔热板。晶体生长炉的核心部分是高温炉膛。相对发热体而言，所述氧化铝空心球刚玉炉膛材质的导热系数0.6?I千卡/米.时.度。
[0059]发热元件为二硅化钼材质的所述硅钼棒，规格Φ 9 X 1190 X 500.在炉中正常表面负荷大于10?13.5瓦/cm2。为了防止高温状态下发热体与炉膛和化学反应，应使用同样材质的二硅化钼制作撑垫，元件一般寿命可达3?6个月。
[0060]人工合成云母超大晶体熔制控制系统包括电源系统、温度控制、电机控制和人机界面等部分。
[0061 ]稳定的电源系统是控制系统正常运行的必要条件。380V市电经过高精度的380V稳压器之后，供给控制系统使用。根据所述硅钼棒的额定电压和和功率，采用380V-50V大功率变压器，将380V电压降压为50V供所述硅钼棒使用，由于电源回路中通过的电流可高达几百安，采用了 120mm2的导线保证系统安全运行。
[0062]温度控制系统分为主控温度控制部分和就地温度采集部分。就地温度传感器采用铂铑热电偶测测量，每台炉有五支或六支热电偶监测，采集部分采用西门子系列PLC和16位热电偶高精度温度采集模块，实现了温度的高精度测量。为了减少室温对温度采集造成的偏差并提高热电偶的测量精度，采用PITlOO热电阻对热电偶进行冷端补偿。主控温度控制系统采用欧姆龙系列PLC和功率控制器来进行温度控制。P LC进行PID调节之后，输出4-20毫安模拟量控制信号，进而控制功率控制器，再进一步控制回路电流值从而实现控制炉膛温度。为了进一步提高温度控制精度，采用了多段温度PID控制，包括温度快速上升阶段、温度慢速上升阶段和温度平稳阶段，各段采用不同的PID参数控制温度，PID参数均可以由用户设定。
[0063]确定合适的生产温度和基于此温度下晶体生长速度相匹配的所述升降平台速度，使温度、温度梯度与所述升降平台速度达到最佳配合，从而确保产品质量的均匀一致。采用德国进口变频器和定制电机，可以实现电机lr/h的高精度控制，从而实现物料传送的高精度控制。用户可以很方便的通过主控柜触摸屏和主控室上位机软件实现电机的启停、正转、反转和修改电机转速等功能，操作十分简单。采用精度为7200p/r的定制编码器，实现电机实时转速和物料传送位置的高精度测量。
[0064]为了方便用户控制和操作，主控和就地柜带有触摸屏，并采用工业以太网与工控机连接，通过上位机软件实现用户操作、实时工况显示、温度实时曲线、温度历史曲线、温度报表和报警等功能，完全实现了自动化控制、记录和监测。
[0065]通过所述电机带动丝杆升降机，从而带动所述升降平台的上下运动。设备尾端连接编码器用来后方对设备运转情况进行实时的检测。同时所述升降平台通过行程开关达到对设备活动范围的控制。设备通过更换不同速度段的减速电机可以实现对平台极其缓慢、平稳、匀速的升降运动，其原因在于单台减速电机不能满足大范围的速度区间跨度，所以此套设备采用了三台不同速度段的减速电机作为驱动源。
[0066]所述升降平台采用一整块钢板加工制成，保证了平台的刚性。工作平台可以根据所托举的物品的不同对平台的形式进行更改。
[0067]此套设备中的所述丝杆升降机采用滚珠丝杠，可以最大限度的保证平台的运动精度。由于在同一刚体上的两点确定一条直线，但是两点与一条直线的平稳性较差，所以为了保证平台能够最大限度的保持平稳的运动，我们在平台的两端可以增加两根导柱，导柱通过直线轴承与所述升降平台连接，采用这种方式将同一刚体的两点增加到四点，最大限度的保证了所述升降平台的平稳运动也在一定程度上增强了平台的刚性。
[0068]具体的使用方法如下:
[0069]第一步