CN102181917B - 一种人工晶体自动控制生长连续加料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工晶体自动控制生长连续加料装置，包括悬挂坩埚晶体生长炉，计算机控制系统和气动船闸式自动连续加料装置；本发明的装置可实现无堵塞无振动连续加料，非常适用于人工晶体生长的连续加料。它也可实现计算机自动程序控制管理，避免人工操作的误差，尤其能保证对近化学计量比钽酸锂，铌酸锂等晶体悬挂坩埚法生长连续加料的要求。

Description

一种人工晶体自动控制生长连续加料装置

技术领域

本发明涉及一种连续加料装置，尤其涉及一种人工晶体自动控制生长连续加料装置，属于晶体生长设备领域。 

背景技术

提拉法是生长晶体的主要方法之一。而鉴于铌酸锂、钽酸锂等非化学计量比的晶体，日本专家设计了双坩埚、中国专家设计了悬挂坩埚提拉法都是从富锂熔体中生长出各项性能更好的近化学计量比的晶体。而为了保证晶体的均匀性，就要保证内坩埚内熔体的富锂组分不变，这就要求在提拉晶体的过程中根据晶体生长速度连续的向外坩埚内加化学计量比的原料从而保证内坩埚中的熔体组分及液面保持不变。此外有很多大尺寸晶体都可以采用连续加料法生长，像YCOB、LGS和KTN等。由于坩埚容量限制，开始加入粉末原料不足于满足大尺寸晶体生长要求，所以连续加料提拉法生长晶体是非常必要的方法。硼酸钙氧钇[YCa₄O(BO₃)₃，YCOB]晶体是近年来发展起来的一种新的非线性光学晶体，由于它有较大的非线性系数，良好的透光波段，并可对一些常用的激光波段实现位相匹配而产生蓝、绿波段激光而倍受人们重视。YCOB晶体中的Y³⁺容易为Nd³⁺取代而形成Nd:YCOB晶体。 

现有技术中用于人工晶体生长的自动连续加料装置有振动式连续加料和螺旋推进式连续加料等多种形式。晶体生长尤其是钽酸锂、铌酸锂晶体对温场的稳定性要求极为严格，而振动式加料装置很容易为对其温场产生波动影响，也就影响了晶体的质量；螺旋推进式连续加料是通过一个可控马达带动转轴转动拨料轮推动原料连续地加入外坩埚内，通过转轴转动快慢控制加料速度。整个系统有计算机系统通过电子天平的和晶体称重系统的反馈信号控制加料速度。但是连续加料所用原料都是粉末，粒度比较小，采用螺旋推进式加料装置很容易使螺旋拨料轮与加料管接触部分堵塞，从而使自动加料装置失去意义。 

发明内容

针对现有连续加料技术的不足，本发明提出了一种设计有气动船闸式自动连续加料装置的人工晶体自动控制生长连续加料装置。 

本发明所述人工晶体自动控制生长连续加料装置，包括悬挂坩埚晶体生长炉，计算机控制系统和气动船闸式自动连续加料装置；其中，悬挂坩埚晶体生长炉包括悬挂坩埚系统、中频线圈、晶体提升和称重系统、生长炉体和温度控制柜；气动船闸式连续加料装置，即为本发明的主题装置，包括料仓、送料管、两个气动截止阀以及两个继电器；其特征是：所述晶体提升和称重系统以及温度控制柜通过数据线连计算机控制系统；所述料仓固定于底座上，料仓中部连接有吹气管，料仓的下出口与一具有弹性的送料管连接，送料管上装有两个相距设定距离的气动截止阀，送料管的末端连接铂金加料管，铂金加料管通到悬挂坩埚系统中的坩埚内的液面上；所述两个气动截止阀中上气动截止控制阀与上继电器连接，下气动截止控制阀与下继电器连接，且两个气动截止阀分别以吹气管连接；上下气动截止 控制阀的开关分别由吹气管中氮气的通断控制，氮气的通断分别由上下继电器控制，继电器的开关周期由计算机系统控制。 

上述人工晶体自动控制生长连续加料装置中：所述气动船闸式连续加料装置的每次加料量由调节送料管上的两个气动截止阀之间的距离实现。 

上述人工晶体自动控制生长连续加料装置中：所述气动船闸式连续加料装置单位时间内的总加料量由继电器的开关周期调节。 

上述人工晶体自动控制生长连续加料装置的应用，其特征是：加料时，先将下气动截止阀关闭，上气动截止阀打开，同时以吹气管向料仓中通气使粉料下流到两个气动截止阀之间；然后将上截止阀关闭，打开下截止阀，将两截止阀之间的原料排出。 

本发明述的人工晶体自动控制生长连续加料装置，整个加料装置包括气路和电路两部分：电路是计算机控制继电器，继电器控制气路，气路的通断控制截止阀，截止阀直接控制送料管内粉体的流动。装置中晶体提升称重系统向上提拉晶体，并且把晶体的重量信号输送至计算机系统，计算机控制系统综合晶体提升称重系统的反馈信号控制气动船闸式连续加料装置的继电器开合周期进而控制了加料速度，保证内坩埚内的熔体液面和组分保持不变。 

本发明述的装置具有结构简单，安装方便的特点，可实现无堵塞无震动自动连续加料，广泛应用于各类需要精确自动连续加料的场合，尤其是应用于人工晶体的自动连续加料，它也可实现计算机自动程序控制管理，避免人工操作的误差，能保证对钽酸锂、铌酸锂等晶体生长质量要求。具有较好的经济好社会效益。 

附图说明

图1为人工晶体生长自动加料控制装置的结构示意图，其中，7：坩埚，8：熔体液面，9：晶体，10：晶体提拉装置和称重装置，11：计算机控制系统，12：气动船闸式自动加料装置。 

图2为本发明气动船闸式自动连续加料装置的结构示意图，图中，1：料仓，2：底座，3：送料软管，4-1：上气动截止控制阀，4-2：下气动截止控制阀，5-1：上继电器，5-2：下继电器，6：吹气管。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的内容作进一步说明： 

如图1，人工晶体自动控制生长连续加料装置，包括悬挂坩埚晶体生长炉，计算机控制系统11和气动船闸式自动连续加料装置12。其中，悬挂坩埚晶体生长炉包括悬挂坩埚系统7、中频线圈、晶体提升和称重系统10、生长炉体和温度控制柜；如图2所示，本发明所述气动船闸式自动连续加料装置包括包括料仓1、送料管3、两个气动截止阀4以及两个继电器5；所述晶体提升和称重系统10以及温度控制柜通过数据线连计算机控制系统11；所述料仓1固定于底座2上，料仓中部连接有吹气管6，料仓的下出口与一具有弹性的送料管3连接，送料管上装有两个相距设定距离的气动截止阀4，送料管的末端连接铂金加 料管，铂金加料管通到悬挂坩埚系统中的坩埚7内的液面上；所述两个气动截止阀中上气动截止阀4-1与上继电器5-1连接，下气动截止阀4-2与下继电器5-2连接，且两个气动截止阀分别以吹气管连接；上下气动截止阀的开关分别由吹气管中氮气的通断控制，氮气的通断分别由上下继电器5控制，继电器的开关周期由计算机系统11控制。 

具体应用如下所述：根据预期提拉360g晶体，称取质量400g(稍微大于晶体质量)球状均匀粒度较小的铌酸锂粉末原料放入料仓中，定好上下截止阀的距离，测出每次加料的质量0.1g作为加料参数输入计算机系统中，然后开始生长晶体。起初加料系统的两个截止阀都是关闭的。晶体提升称重系统10向上提拉晶体9，并且把晶体的重量信号输送至计算机系统11，计算机系统11控制继电器5-1打开上截止阀4-1，粉体流入两截止阀4中间，然后控制继电器5-1关闭上截止阀4-1，控制继电器5-2打开下截止阀4-2，使两截止阀之间的粉末原料加入到外坩埚7内，然后关闭下截止阀。计算机系统11根据晶体质量生长速度1g/h决定继电器5的开合周期为6分钟，即每六分钟加0.1g料。 

Claims (2)

1.一种人工晶体自动控制生长连续加料装置，包括悬挂坩埚晶体生长炉，计算机控制系统和气动船闸式自动连续加料装置；其中，悬挂坩埚晶体生长炉包括悬挂坩埚系统、晶体提升和称重系统、生长炉体和温度控制柜；气动船闸式连续加料装置包括料仓、送料管、两个气动截止阀以及两个继电器；其特征是：所述晶体提升和称重系统以及温度控制柜通过数据线连计算机控制系统；所述料仓固定于底座上，料仓有上进口和下出口，料仓中部连接有吹气管，料仓的下出口与一具有弹性的送料管连接，送料管上装有两个相距设定距离的气动截止阀，送料管的末端连接铂金加料管，铂金加料管通到悬挂坩埚系统中的坩埚内的液面上；所述两个气动截止阀中上气动截止控制阀与上继电器连接，下气动截止控制阀与下继电器连接，且两个气动截止阀分别以吹气管连接；上下气动截止控制阀的开关分别由吹气管中氮气的通断控制，氮气的通断分别由上下继电器控制，继电器的开关周期由计算机系统控制；

其中：上述气动船闸式连续加料装置的每次加料量由调节送料管上的两个气动截止阀之间的距离实现；上述气动船闸式连续加料装置单位时间内的总加料量由继电器的开关周期调节。

2.权利要求1所述人工晶体自动控制生长连续加料装置的应用，其特征是：加料时，先将下气动截止阀关闭，上气动截止阀打开，同时以吹气管向料仓中通气使粉料下流到两个气动截止阀之间；然后将上截止阀关闭，打开下截止阀，将两截止阀之间的原料排出。 

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