CN103160919B - 一种蓝宝石晶体的泡生法生产设备中的加热电极 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝宝石晶体的泡生法生产设备中的加热电极，每个电极上均设有两个折弯，使其形成三段，即中间段及两个互相平行的侧面段，电极的两端与电极固定座的端面垂直；两个电极固定座均为圆环形，且同轴线分布；电极在与圆环形同心的圆上，交错与两个电极固定座连接，且两个电极固定座与电极连接的端面在圆环形的轴线上错开；每个电极的两端分别与两个电极固定座连接；电极上互相平行的两段的长度不相等。本发明通过电极侧面段长度设置不同，使得每组电极高低交叉，提高了单根发热棒的长度一致性，比设计最长的发热棒与最短的发热捧长度之差减小，提高了每根发热棒发热量的一致性，减少了温度差异。<!--1-->

Description

一种蓝宝石晶体的泡生法生产设备中的加热电极

技术领域

本发明属于人工晶体生产工艺设备的技术领域，涉及KY法生产蓝宝石晶体的工艺装备，更具体地说，本发明涉及一种蓝宝石晶体的泡生法生产设备中的加热电极。

背景技术

在现有技术中，采用泡生法（即KY法）生产蓝宝石晶体的生产设备，其中的加热体的结构是：一个同心圆形电极固定座，沿着该圆形的中心轴线切断，一边是正极，一边是负极，采用钨棒作为导电发热体，将正极和负极连接。其工作原理是：电流通过固定在正极固定座上钨棒到底部，往回到负极固定座，开始热场工作。

如图1至图4所示：

同心圆的电极固定座分为两个半圆环形的结构，分别为第一电极固定座1和第二电极固定座4，且分别为正极和负极。

加热体上有多根电极5，每个电极5的两个端部分别固定在第一电极固定座1和第二电极固定座4上，通过跨接的方式，形成电流通路；每个电极5上均有两个折弯，使电极5形成“凵”形，电极5的端部分别垂直于第一电极固定座1和第二电极固定座4所构成的圆环面，其两个折弯的连接部平行于该圆环面。如图1和图4所示。

其紧固连接的方式是在电极固定座的侧面，通过螺纹连接将电极5紧固（图4所示）。

电极5的端部在第一电极固定座1和第二电极固定座4上均匀分布。如图2和图3所示。

在所述的多个电极5的横截面上，电极5分布在与所述的电极固定座的圆形相应的圆周上，这样，所有电极5在外形上构成圆柱形。通过电极固定外环2及电极固定内环3在圆柱形的侧面位置将电极5固定；如图1和图4所示。

电极固定外环2及电极固定内环3也与第一电极固定座1和第二电极固定座4一样，为两个半圆，使电极的正极、负极在该处不发生导通。电极固定外环2及电极固定内环3在该圆柱形的轴线方向上设置多组。如图1所示设置了5组，起到很好的固定作用。

在图2和图3中还可看出：电极5的数量为24个，分为6组，每组4个，每组内的电极5上的两个折弯的连接部互相平行；各组电极5的折弯连接部在圆柱形的下端部的轴线上形成三层，互相错开。在平面投影上，6组电极5有4组形成“井”字形，另两组与所述“井”字的任意一边为45°夹角。

采用绝缘材料将第一电极固定座1和第二电极固定座4连接固定。

上述技术方案的缺点是：

1、同心圆一个半圆电极是正极，另一个半圆是负极，易造成长圆柱形发热不均匀，坩埚内三氧化二铝液体冷心飘浮不定，引晶下种困难；

2、发热体下部交汇同心圆面小（即所述的“井”字形中间的空隙），只能安放较小直径的钨、钼支撑棒，高温造成强度不够，以致坩埚倾斜，发生质量及安全事故；

3、由于发热体易变形，每开一炉后需要经验丰富的技术人员进行调整；而培养这样一名经验丰富的技术人员要5～8年时间，故难以在大规模生产中推广应用。

发明内容

本发明提供一种蓝宝石晶体的泡生法生产设备中的加热电极，其目的是优化生产工艺并改善设备的工作状况。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的这种蓝宝石晶体的泡生法生产设备中的加热电极，包括多个电极5、两个电极固定座，还设有电极固定圈，所述的电极5与所述的电极固定座紧固连接；每个电极5上均设有两个折弯，使其形成三段，即中间段及两个互相平行的侧面段，所述的电极5的两端与所述的电极固定座的端面垂直；所述的两个电极固定座均为圆环形，且同轴线分布；所述的电极5在与所述的圆环形同心的圆上，交错与两个所述的电极固定座连接，且两个电极固定座与电极5连接的端面在所述的圆环形的轴线上错开；每个所述的电极的两端分别与两个电极固定座连接；所述的电极5上互相平行的两段的长度不相等。

所述的两个电极固定座分别为负极固定座2和正极固定座3，每个所述的电极5的一端穿过所述的负极固定座3，与所述的正极固定座2紧固连接。

所述的电极固定圈分别为负极固定圈1和正极固定圈4，且均为圆环形；在垂直于电极固定座轴线的平面上，所述的电极固定圈间隔地与所述的电极5连接。

所述的电极5分为六组，构成六个电极组，各电极组内电极5的数量相等；每组内的电极5的中间段互相平行，使同组内的较长的侧面段均相邻，较短的侧面段均相邻。

所述的六个电极组在电极固定座的圆周上交错地均匀分布。

本发明采用上述技术方案，电极的正、负端在圆周上交替分布，电极形成的长圆柱形发热均匀，坩埚内三氧化二铝液体冷心容易确定，引晶下种容易，发热体变形少；发热体下部交汇同心圆面大，可安放较大直径的钨、钼支撑棒，确保坩埚不倾斜；由于本发明的发热体每开一炉后的变形少，能使泡生法（即KY法）生产蓝宝石长晶形成的工艺更加优化，便于在大规模生产中推广。另外，本发明还具有以下优点：1、如果在设计发热捧交叉时，为了避免相互之间碰撞造成短路，而把一组发热棒加长来避免相互之间碰撞，这样造成最长的发热棒与最短的发热捧长度之差有150mm左右，造成每根发热棒发热量及温度有差异；本发明通过电极侧面段长度设置不同，使得每组电极高低交叉，提高了单根发热棒的长度一致性，比设计最长的发热棒与最短的发热捧长度之差减小了40mm，提高了每根发热棒发热量的一致性，减少了温度差异；2、发热体正极固定电极、负板固定电极与设备的正负极连接从原来的从下往上连接改为从上往下连接，提高了连接的方便性。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为背景技术中所述的加热体结构示意图；

图2为图1所示结构的俯视示意图；

图3为图1所示结构的仰视示意图；

图4为图1中电极固定座的剖视结构示意图；

图5为图6所示结构的俯视示意图；

图6为本发明的结构示意图；

图7为图6所示结构的仰视示意图；

图8为图6中电极固定圈处的剖视示意图；

图9为图6中的电极平面状态的示意图；

图10为图6中电极固定座的剖视结构示意图；

图11为图6所示结构另一个方向的示意图；

图12为图5所示结构的尺寸示意图；

图13为电极的两侧面段的长度尺寸差示意图。

图1至图4中的标记为：

1、第一电极固定座，2、电极固定外环，3、电极固定内环，4、第二电极固定座，5、电极。

图5至图10中的标记为：

1、负极固定圈，2、负极固定座，3、正极固定座，4、正极固定圈，5、电极。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图5至图10所示的本发明的结构，为一种蓝宝石晶体的泡生法（KY法）生产设备中的加热电极，包括多个电极5、两个电极固定座，还设有电极固定圈，所述的电极5与所述的电极固定座紧固连接；每个电极5上均设有两个折弯，使其形成三段，即中间段及两个互相平行的侧面段，所述的电极5的两端与所述的电极固定座的端面垂直。在泡生法生产中，对冷心的稳定性要求很高，因为籽晶开始生长取决于稳定的冷心。

在这个基础上，为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现优化生产工艺并改善设备的工作状况的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图1至图10所示，本发明的这种蓝宝石晶体的泡生法生产设备中的加热电极，所述的两个电极固定座均为圆环形，且同轴线分布；所述的电极5在与所述的圆环形同心的圆上，交错与两个所述的电极固定座连接，且两个电极固定座与电极5连接的端面在所述的圆环形的轴线上错开；每个所述的电极的两端分别与两个电极固定座连接；

如图9所示，所述的电极5上互相平行的两个侧面段的长度不相等。本发明通过电极侧面段长度设置不同，使得每组电极高低交叉，提高了单根发热棒的长度一致性，比设计最长的发热棒与最短的发热捧长度之差减小了40mm，提高了每根发热棒发热量的一致性，减少了温度差异。

在所述的多个电极5的横截面上，电极5分布在与所述的电极固定座的圆形相应的圆周上，这样，所有电极5在外形上构成圆柱形。

本发明的工作原理是：当电源正极从本发热体正极接入，经固定在正极上的钨棒，穿过负极（负极避空）到底部往回到负极固定盘。低电压、大电流产生热量，开始热场工作。

电极的正、负端在圆周上交替分布，电极形成的长圆柱形发热均匀，坩埚内三氧化二铝液体冷心容易确定，引晶下种容易，发热体变形少。因此，优化了泡生法生产工艺并改善设备的工作状况。由于本发明的发热体每开一炉后的变形少，能使KY法（即泡生法）生产蓝宝石长晶形成工艺化，便于在大规模生产中推广。

如图7、图8和图10所示，所述的两个电极固定座分别为负极固定座2和正极固定座3，每个所述的电极5的一端穿过所述的负极固定座2（即以上所述的“负极避空”），与所述的正极固定座3紧固连接。负极固定座2上相应设置通孔，大于电极5的直径，使其保证不会相碰。

如图5和图6所示，所述的电极固定圈分别为负极固定圈1和正极固定圈4，且均为圆环形；在垂直于电极固定座轴线的平面上，所述的电极固定圈间隔地与所述的电极5连接。

通过负极固定圈1和正极固定圈4在圆柱形的侧面位置将电极5固定。图6所示，共设置六组固定圈，每组固定圈有一个负极固定圈1和一个正极固定圈4，分别错开固定电极5，避免电路在固定圈上导通。

如图5和图7所示：

所述的电极5分为六组，构成六个电极组，各电极组内电极5的数量相等；每组内的电极5的中间段互相平行，使同组内的较长的侧面段均相邻，较短的侧面段均相邻。

所述的六个电极组在电极固定座的圆周上交错地均匀分布。

图中所示的电极5共有30个，共分六组，所以每组为5个。六组电极近似构成正六边形。现有技术中采用半圆的固定座，就无法做到。这样，发热体下部交汇同心圆面大，实际上形成了一个下六边形的通道，面积大得多，可安放较大直径的钨、钼支撑棒，确保坩埚不倾斜；

如图5至图7所示，所述的每个等边三角形上的所有电极5的两个折弯的连接部，即中间段，分布在一个平面上，因此，通过电极侧面段长度设置不同，使得每组电极高低交叉，提高了单根发热棒的长度一致性，比设计最长的发热棒与最短的发热捧长度之差减小了40mm，提高了每根发热棒发热量的一致性，减少了温度差异。

从图10中可以看出：发热体正极固定电极、负板固定电极与设备的正负极连接从原来的从下往上连接改为从上往下连接，提高了连接的方便性。

图11给出了图6中所示结构的另一个方向的视图。上述加热电极的总长度为903mm。

在图12和图13中，给出了本发明实施所采用的具体尺寸。下表给出了电极的总长尺寸，按图12中给出的宽度尺寸，其电极的总长尺寸分别为：

以上尺寸及附图中尺寸的单位均为毫米（mm）。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种蓝宝石晶体的泡生法生产设备中的加热电极，包括多个电极（5）、两个电极固定座，还设有电极固定圈，所述的电极（5）与所述的电极固定座紧固连接；

每个电极（5）上均设有两个折弯，使其形成三段，即中间段及两个互相平行的侧面段，所述的电极（5）的两端与所述的电极固定座的端面垂直；

其特征在于：

所述的两个电极固定座均为圆环形，且同轴线分布；

所述的电极（5）在与所述的圆环形同心的圆上，交错与两个所述的电极固定座连接，且两个电极固定座与电极（5）连接的端面在所述的圆环形的轴线上错开；

每个所述的电极的两端分别与两个电极固定座连接；

所述的电极（5）上互相平行的两段的长度不相等；

所述的两个电极固定座分别为负极固定座（2）和正极固定座（3），每个所述的电极（5）的一端穿过所述的负极固定座（2），与所述的正极固定座（3）紧固连接；

所述的负极固定座（2）和正极固定座（3），其相向的端面相距一段距离；

所述的电极固定圈分别为负极固定圈（1）和正极固定圈（4），且均为圆环形；在垂直于电极固定座轴线的平面上，所述的电极固定圈间隔地与所述的电极（5）连接；

所述的电极（5）分为六组，构成六个电极组，各电极组内电极（5）的数量相等；所述的电极（5）上互相平行的两个侧面段的长度不相等，使得每组电极高低交叉；每组内的电极（5）的中间段互相平行，使同组内的较长的侧面段均相邻，较短的侧面段均相邻；

所述的六个电极组在电极固定座的圆周上交错地均匀分布。