CN102286776B - 泡生法蓝宝石晶体生长的温度控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种泡生法蓝宝石晶体生长的温度控制系统，具有温度测量装置，在用以生长蓝宝石晶体的炉体(2)的周侧壁上，设有由石英镜片(6)密封的穿透孔(3)，穿透孔(3)设置为，其中心轴线垂直对准炉体中坩埚(8)的中心轴线以及所述坩埚(8)的外周表面的母线的中点，温度测量装置为红外高温计(4)，固定在炉体(2)的周侧壁的外侧，并且红外高温计(4)的瞄准器与穿透孔(3)的中心轴线正对。以有利于测温点的稳定以及测温重复性好。

Description

泡生法蓝宝石晶体生长的温度控制系统
技术领域
本发明涉及一种泡生法蓝宝石晶体生长的温度控制系统。
背景技术
现有的泡生法蓝宝石晶体普遍的采用电压控制、电流控制、功率控制等方式来控制蓝宝石晶体生长。采用这些方式控制的对象，如电压、电流，都受到很多外部的干扰，控制模型偏离理论的、有效的晶体生长状况较大。功率控制模型在理论上较为接近晶体生长状况，但仍然受到各方面的因素制约较多。譬如受传感器的精度限制；电网电压的过冲、波动干扰，电压补偿的不匹配、环境温度变化等，会造成晶体生长部分阶段的不可控性。
温度控制长晶，其目标是直指晶体生长所需温度参数。模型更能接近理论的、有效的晶体生长状况。依据泡生法蓝宝石晶体生长的特性，只有在一些特定位置上进行温度测量，以达成控制生长才最为有效。
由于蓝宝石晶体以及熔体对红外波段的高透过性，目前还没有红外高温计可以实现对2000度以上的蓝宝石晶体以及熔体温度的准确测量，因此控制就更难以实现。测温一般只能将坩埚作为相对温度点进行控制。
测温点的选择也将非常的关键，由于高温下，尤其在坩埚材料处于温度梯度较大的情况下的坩埚材质的晶粒会再结晶，长期使用晶粒会变的越来越大，这种情况下底部测温点的高温计的焦距、测温表面的光洁度都会发生变化，控制过程中将变的很不稳定。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种泡生法蓝宝石晶体生长的温度控制系统，以有利于测温点的稳定以及测温重复性好。
为实现上述目的，本发明提供了一种泡生法蓝宝石晶体生长的温度控制系统，具有温度测量装置，在用以生长蓝宝石晶体的炉体的周侧壁上，设有由石英镜片密封的穿透孔，穿透孔设置为，其中心轴线垂直对准炉体中坩埚的中心轴线以及坩埚的外周表面的母线的中点，温度测量装置为红外高温计，固定在炉体的周侧壁的外侧，并且红外高温计的瞄准器与穿透孔的中心轴线正对。
优选地，炉体的周侧壁上还设有真空管，其中，在炉体的俯视面上，真空管的中心轴线与穿透孔的中心轴线之间成135°角。
优选地，炉体上还设有向炉中通入氩气的管件，其中管件的氩气出口朝向石英镜片。
优选地，炉体的俯视面，为垂直于炉体的中心轴线的平面；真空管的中心轴线，垂直指向炉体的中心轴线。
优选地，所坩埚的中心轴线、与炉体的中心轴线平行或重合。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
将红外高温计设置为对坩埚的侧面中心测温，即，红外高温计设在晶体生长炉的外侧，并且其红外接收端对准坩埚的中心轴线以及坩埚的外侧表面的母线的中点，由于坩埚的该位置处温度梯度最低，有利于测温点的稳定以及测温重复性好。
采用以上述方式设置的红外高温计，更直观地测量并反映出蓝宝石晶体生长时的温度及变化过程；直指晶体生长时的主参数温度；符合晶体生长的理论模型；准确的反映出温度的变化，掌握温场梯度的参数等有效数据。
另外，在生长蓝宝石晶体时，由于金属气氛沉积在石英镜片上形成薄膜遮挡石英镜片，因此设置向炉体内吹氩气的管件，能够使得石英镜片保持洁净，便于红外高温计的测量更准确。
由于蓝宝石生长过程的周期长，热场的不稳宝性高，本发明更有利于观测、控制蓝宝石晶体的生长的全过程。
附图说明
图1为本发明温度控制系统的示意图，以剖视图方式示出了安装在炉体侧壁外侧的红外高温计。
图2为图1的俯视图，示出了在炉体的俯视面上，穿透孔的中心轴线与真空管的中心轴线成135°角。
具体实施方式
以下参见附图，描述本发明的具体实施方式。
参见图1和图2，本发明的泡生法蓝宝石晶体生长的温度控制系统，具有温度测量装置，其中在用以生长蓝宝石晶体的炉体2的周侧壁上设有穿透孔3，穿透孔3由石英镜片6密封以形成石英视窗。将穿透孔3的中心轴线设置为，同时垂直对准炉体2中坩埚8的中心轴线以及坩埚8的外周表面的母线的中点。本发明中温度测量装置为红外高温计4，固定在炉体2的周侧壁的外侧，并且红外高温计4的瞄准器与穿透孔3的中心轴线正对。藉此，本发明的将红外高温计设置为对坩埚的侧面中心进行测温，由于坩埚的该位置处温度梯度最低，因此本发明有利于测温点的稳定以及测温重复性好。
继续参见图1和图2，示出了在炉体2的周侧壁上还设有真空管7，其中周侧壁是相对于炉体2的底壁而言的，周侧壁设置在底壁上围成筒状。在炉体2的俯视面(垂直于炉体2的中心轴线的平面)上，真空管7的中心轴线与穿透孔3的中心轴线之间成135°角。图1中还示出，真空管7的中心轴线设置为垂直指向炉体2的中心轴线。
另外，在生长蓝宝石晶体时，由于金属气氛沉积在石英镜片上形成薄膜遮挡石英镜片，因此炉体2上还设有向炉中通入氩气的管件，管件的氩气出口朝向石英镜片6，能够使得石英镜片保持洁净，这便于红外高温计的测量更准确。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种泡生法蓝宝石晶体生长的温度控制系统，具有温度测量装置，其特征在于：
在用以生长蓝宝石晶体的炉体（2）的周侧壁上，设有由石英镜片（6）密封的穿透孔（3），
其中，所述穿透孔（3）设置为，其中心轴线垂直对准所述炉体中坩埚（8）的中心轴线以及所述坩埚（8）的外周表面的母线的中点，
其中，所述温度测量装置为红外高温计（4），固定在所述炉体（2）的周侧壁的外侧，并且所述红外高温计（4）的瞄准器与所述穿透孔（3）的中心轴线正对，
其中，炉体（2）上还设有向炉中通入氩气的管件，管件的氩气出口朝向石英镜片（6）。
2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于：
所述炉体（2）的周侧壁上还设有真空管（7），其中，在所述炉体（2）的俯视面上，所述真空管（7）的中心轴线与所述穿透孔（3）的中心轴线之间成135°角。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的温度控制系统，其特征在于：
所述炉体（2）的俯视面，为垂直于所述炉体（2）的中心轴线的平面；
所述真空管（7）的中心轴线，垂直指向所述炉体（2）的中心轴线。
4.根据权利要求3所述的温度控制系统，其特征在于：
所述坩埚（8）的中心轴线、与所述炉体（2）的中心轴线平行或重合。
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