一种蓝宝石晶体生长炉的制作方法

1.本实用新型涉及晶体制备技术领域，特别涉及一种蓝宝石晶体生长炉。


背景技术：

2.蓝宝石晶体具有优良的光学、力学、热学、介电、耐腐蚀等性能，与众多其他光学窗口材料相比，有更加稳定的化学性能和热力学性能，如抗酸碱腐蚀，耐高温，高硬度、高拉伸强度、高热导率和显著的抗热冲击性，被广泛应用于宽禁带半导体材料如氮化镓的衬底、飞秒激光器基质材料、军事红外窗口、航空航天中波透红外窗口材料等方面。
3.目前，生长蓝宝石晶体的方法有泡生法、导模法、热交换法、水平区熔法等，这些方法和设备都是通过输入功率间接调控蓝宝石晶体生长界面温度，从而达到控制蓝宝石晶体生长，热交换法作为蓝宝石晶体的其中一种生长方法，其在生长时需要一个自下而上的温度梯度，底部温度低，上部温度高，然而现有生长炉大多采用单个发热体来控制温度梯度，效果并不明显，无法做到精确及时调控蓝宝石晶体生长界面温度，从而影响蓝宝石生长的速度和质量。为此，本领域技术人员提供了一种蓝宝石晶体生长炉，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种蓝宝石晶体生长炉，可以有效解决背景技术中现有生长炉大多采用单个发热体来控制温度梯度，效果并不明显，无法做到精确及时调控蓝宝石晶体生长界面温度，从而影响蓝宝石生长的速度和质量的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种蓝宝石晶体生长炉，包括支撑平台，所述支撑平台的台架上方安放有晶体生长组件，且支撑平台的台架上方正对于晶体生长组件的一侧安装有吊放组件；
6.所述晶体生长组件包括安放在支撑平台台架上方的加热炉，所述加热炉的炉体内壁均匀排布设置有多组加热管，且加热炉的炉体内部正对于多组加热管之间放置有坩埚，所述加热炉的炉底正对于坩埚的下方设置有换热器；
7.所述吊放组件包括安装在支撑平台台架一侧的支撑立架，所述支撑立架的臂杆上半部转动连接有升降丝杆，且支撑立架的臂杆上半部正对于升降丝杆的两侧对称固定有两组升降导杆，所述升降丝杆与升降导杆的轴杆外部套设有升降滑台，所述升降滑台的输出端安装有吊挂支架，且吊挂支架的下方安装有吊钩机构。
8.作为本实用新型再进一步的方案：所述支撑立架的臂杆顶端安装有传动电机，所述传动电机的输出端设置有同步带轮a，所述升降丝杆的顶部输出端设置有同步带轮b，且同步带轮a与同步带轮b之间通过同步带连接。
9.作为本实用新型再进一步的方案：所述吊钩机构包括安装在吊挂支架底部的吊挂板架，所述吊挂板架的臂杆两端均设置有旋转轴，且吊挂板架通过旋转轴与吊挂螺套转动连接，所述吊挂螺套的丝套内部拧接有吊挂螺杆，且吊挂螺杆的臂杆底端设置有与坩埚相
适配的挂钩。
10.作为本实用新型再进一步的方案：所述吊挂螺套与吊挂螺杆的臂杆长度相同。
11.作为本实用新型再进一步的方案：所述坩埚的端口两侧呈对称形式设置有与挂钩相吊挂的吊环。
12.作为本实用新型再进一步的方案：多组所述加热管相对于加热炉的炉壁呈等间距排列，且多组加热管均为环形结构，相邻的两组加热管之间设置有温隔板。
13.作为本实用新型再进一步的方案：所述加热炉的炉口压盖有封盖，且封盖的盖板上方对称设置有两组把手。
14.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
15.1.本实用新型通过在生长炉内部设置相互独立、而又排次均匀排列的多组加热管，能够对众多加热管进行由下而上的独立式、梯度加热工作，继而使生长炉对坩埚内部的蓝宝石晶体原料进行由下而上的梯度式加热工作，提高蓝宝石晶体原料生长界面温度的精准性，提高生长效率的同时，又能够降低因温差过大导致的蓝宝石晶体原料生长不完全的情况。
16.2.本实用新型在对蓝宝石晶体原料进行生长工作时，通过利用吊放组件对坩埚的吊放，能够将坩埚与蓝宝石晶体的组合，机械自主吊入、吊出生长炉，降低工作人员的操作强度，提高操作便捷性。
附图说明
17.图1为本实用新型一种蓝宝石晶体生长炉的结构示意图；
18.图2为本实用新型一种蓝宝石晶体生长炉中吊放组件的结构示意图；
19.图3为本实用新型一种蓝宝石晶体生长炉中吊钩机构的结构示意图；
20.图4为本实用新型一种蓝宝石晶体生长炉中晶体生长组件的结构示意图。
21.图中：1、支撑平台；2、加热炉；3、封盖；4、支撑立架；5、升降丝杆；6、升降导杆；7、升降滑台；8、传动电机；9、吊挂支架；10、吊钩机构；101、吊挂板架；102、旋转轴；103、吊挂螺套；104、吊挂螺杆；105、挂钩；11、同步带；12、同步带轮a；13、同步带轮b；14、换热器；15、加热管；16、坩埚；17、吊环；18、温隔板。
具体实施方式
22.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒
介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.请参照图1-4所示，一种蓝宝石晶体生长炉，包括支撑平台1，支撑平台1的台架上方安放有晶体生长组件，晶体生长组件包括安放在支撑平台1台架上方的加热炉2，加热炉2的炉体内壁均匀排布设置有多组加热管15，且加热炉2的炉体内部正对于多组加热管15之间放置有坩埚16，加热炉2的炉底正对于坩埚16的下方设置有换热器14，加热炉2的炉口压盖有封盖3，且封盖3的盖板上方对称设置有两组把手，多组加热管15相对于加热炉2的炉壁呈等间距排列，且多组加热管15均为环形结构，相邻的两组加热管15之间设置有温隔板18，在将坩埚16吊放入加热炉2内部，将封盖3压盖在加热炉2上，而后利用多组加热管15的单独加热，形成由下而上的梯度式高温，对坩埚16内部的蓝宝石晶体界面进行梯度式的加热生长工作，提高蓝宝石晶体原料生长界面温度的精准性，提高生长效率的同时，又能够降低因温差过大导致的蓝宝石晶体原料生长不完全的情况，且在生长的同时，换热器14同步工作，使坩埚16底部维持较低的温度，以便于蓝宝石晶体原料生长。
26.支撑平台1的台架上方正对于晶体生长组件的一侧安装有吊放组件，吊放组件包括安装在支撑平台1台架一侧的支撑立架4，支撑立架4的臂杆上半部转动连接有升降丝杆5，且支撑立架4的臂杆上半部正对于升降丝杆5的两侧对称固定有两组升降导杆6，升降丝杆5与升降导杆6的轴杆外部套设有升降滑台7，升降滑台7的输出端安装有吊挂支架9，支撑立架4的臂杆顶端安装有传动电机8，传动电机8的输出端设置有同步带轮a12，升降丝杆5的顶部输出端设置有同步带轮b13，且同步带轮a12与同步带轮b13之间通过同步带11连接，坩埚16的端口两侧呈对称形式设置有与挂钩105相吊挂的吊环17，在对蓝宝石晶体进行生长工作时，首先将蓝宝石晶体原料放入坩埚16内，而后利用坩埚16端口的吊环17，将坩埚16与蓝宝石晶体原料的组合，吊挂在吊钩机构10的挂钩105上，在吊挂完毕后，传动电机8开始工作，带动同步带轮a12转动，通过同步带11的中转传动，带动同步带轮b13转动，继而带动升降丝杆5转动，升降丝杆5在转动过程中，通过升降导杆6的纵向导向，将旋转力转化为升降推力，推动升降滑台7下移滑动，继而将吊钩机构10吊钩端的坩埚16吊入加热炉2内，对蓝宝石晶体原料界面进行生长工作，且吊蓝宝石晶体生长完毕后，利用传动电机8反向转动带动吊钩机构10的上移，能够将坩埚16机械自主吊出，降低工作人员的取料强度。
27.吊挂支架9的下方安装有吊钩机构10，吊钩机构10包括安装在吊挂支架9底部的吊挂板架101，吊挂板架101的臂杆两端均设置有旋转轴102，且吊挂板架101通过旋转轴102与吊挂螺套103转动连接，吊挂螺套103的丝套内部拧接有吊挂螺杆104，且吊挂螺杆104的臂杆底端设置有与坩埚16相适配的挂钩105，吊挂螺套103与吊挂螺杆104的臂杆长度相同，在利用吊钩机构10对坩埚16进行调取工作时，通过调节吊挂螺套103与吊挂螺杆104的螺杆伸缩长度，能够对挂钩105的起吊高度进行灵活调节，使其适应不同样式坩埚16的起吊工作。
28.本实用新型的工作原理为：在对蓝宝石晶体进行生长工作时，首先将蓝宝石晶体原料放入坩埚16内，而后利用坩埚16端口的吊环17，将坩埚16与蓝宝石晶体原料的组合，吊挂在吊钩机构10的挂钩105上，在吊挂完毕后，传动电机8开始工作，带动同步带轮a12转动，通过同步带11的中转传动，带动同步带轮b13转动，继而带动升降丝杆5转动，升降丝杆5在转动过程中，通过升降导杆6的纵向导向，将旋转力转化为升降推力，推动升降滑台7下移滑动，继而将吊钩机构10吊钩端的坩埚16吊入加热炉2内，对蓝宝石晶体原料界面进行生长工
作，而在将坩埚16吊放入加热炉2内部，将封盖3压盖在加热炉2上，而后利用多组加热管15的独立式温控加热，形成由下而上的梯度式高温，对坩埚16内部的蓝宝石晶体界面进行梯度式的加热生长工作，且在蓝宝石晶体原料生长完毕后，将封盖3打开，而后将吊钩机构10对坩埚16进行再次吊挂，利用传动电机8反向转动带动吊钩机构10的上移，能够将坩埚16机械自主吊出，提高取料便捷性。
29.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种蓝宝石晶体生长炉，包括支撑平台(1)，其特征在于，所述支撑平台(1)的台架上方安放有晶体生长组件，且支撑平台(1)的台架上方正对于晶体生长组件的一侧安装有吊放组件；所述晶体生长组件包括安放在支撑平台(1)台架上方的加热炉(2)，所述加热炉(2)的炉体内壁均匀排布设置有多组加热管(15)，且加热炉(2)的炉体内部正对于多组加热管(15)之间放置有坩埚(16)，所述加热炉(2)的炉底正对于坩埚(16)的下方设置有换热器(14)；所述吊放组件包括安装在支撑平台(1)台架一侧的支撑立架(4)，所述支撑立架(4)的臂杆上半部转动连接有升降丝杆(5)，且支撑立架(4)的臂杆上半部正对于升降丝杆(5)的两侧对称固定有两组升降导杆(6)，所述升降丝杆(5)与升降导杆(6)的轴杆外部套设有升降滑台(7)，所述升降滑台(7)的输出端安装有吊挂支架(9)，且吊挂支架(9)的下方安装有吊钩机构(10)。2.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述支撑立架(4)的臂杆顶端安装有传动电机(8)，所述传动电机(8)的输出端设置有同步带轮a(12)，所述升降丝杆(5)的顶部输出端设置有同步带轮b(13)，且同步带轮a(12)与同步带轮b(13)之间通过同步带(11)连接。3.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述吊钩机构(10)包括安装在吊挂支架(9)底部的吊挂板架(101)，所述吊挂板架(101)的臂杆两端均设置有旋转轴(102)，且吊挂板架(101)通过旋转轴(102)与吊挂螺套(103)转动连接，所述吊挂螺套(103)的丝套内部拧接有吊挂螺杆(104)，且吊挂螺杆(104)的臂杆底端设置有与坩埚(16)相适配的挂钩(105)。4.根据权利要求3所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述吊挂螺套(103)与吊挂螺杆(104)的臂杆长度相同。5.根据权利要求3所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述坩埚(16)的端口两侧呈对称形式设置有与挂钩(105)相吊挂的吊环(17)。6.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，多组所述加热管(15)相对于加热炉(2)的炉壁呈等间距排列，且多组加热管(15)均为环形结构，相邻的两组加热管(15)之间设置有温隔板(18)。7.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述加热炉(2)的炉口压盖有封盖(3)，且封盖(3)的盖板上方对称设置有两组把手。

技术总结
本实用新型涉及晶体制备技术领域，公开了一种蓝宝石晶体生长炉，所述晶体生长组件包括安放在支撑平台台架上方的加热炉，所述加热炉的炉体内壁均匀排布设置有多组加热管，且加热炉的炉体内部正对于多组加热管之间放置有坩埚，所述加热炉的炉底正对于坩埚的下方设置有换热器。本实用新型通过在生长炉内部设置相互独立、而又排次均匀排列的多组加热管，能够对众多加热管进行由下而上的独立式、梯度加热工作，继而使生长炉对坩埚内部的蓝宝石晶体原料进行由下而上的梯度式加热工作，提高蓝宝石晶体原料生长界面温度的精准性，提高生长效率的同时，又能够降低因温差过大导致的蓝宝石晶体原料生长不完全的情况。原料生长不完全的情况。原料生长不完全的情况。


技术研发人员：王鑫 张秀芳 孙士龙
受保护的技术使用者：山西鼎芯晶体材料有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/8/26