CN108312370B - 一种基于水平传感器定位晶体的定向加工方法 - Google Patents

一种基于水平传感器定位晶体的定向加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于水平传感器定位晶体的定向加工方法，包括以下步骤：在待加工晶体上固定水平传感器；利用晶体定向时取得的晶体原子面X方向和Y方向上的水平角度数据，按照相对角度偏差值补偿到晶体在加工设备上的角度，得到一个新的空间位置，在这个位置状态下，进行加工；所述相对角度偏差值为以X射线定向仪工作台平面为参考，利用水平面为中间纽带或过渡，测量出切割设备加工面与定向仪工作台平面的相对角度偏差值。本发明方法既简单又保证精度并提高操作方便性。

Description

一种基于水平传感器定位晶体的定向加工方法
技术领域：
本发明涉及晶体切片及定向加工技术领域，尤其涉及一种基于水平传感器定位晶体的定向加工方法。
背景技术：
在晶体或晶棒加工过程中，包括去头尾，切片，内圆切割，磨端面，加工基准边，多线切割等等工序中，都需要对晶体进行定向加工。常规的加工工艺方法是，利用料板来固定晶体，先将晶体及料板放置到X射线定向仪上，通过调节晶体位置达到所需晶向角度，调节时按照X、Y两个方向进行调整，到位后用胶水进行粘接。等胶水固化后，将料板放置到切割设备上进行切割或打磨，这种方法利用了夹具料板的机械配合，属于机械定位。在通过切割后，用专用定向仪器进行测量，加以验证。传统的技术的缺点是，操作繁琐，需要用到特殊工装夹具，胶水定位方式，导致费时及清理不方便等等，通过机械定位，在安装及搬运过程中，经常出现失误，最大的缺点是，一旦粘接完毕，后续的加工角度的准确性是随机的不可控的，精度偏差很大。
针对以上问题，现有的中国专利文献公开了一种晶体自动X光定向粘料机，包括垂直方向转动的垂直向旋转的驱动电机、水平方向转动的水平向旋转驱动电机，垂直向旋转电机上安装的编码器，水平向旋转电机上安装的编码器，控制两个旋转电机的PLC，X射线定向仪，料板夹具等。该发明通过测量晶体定向角度后，通过电机调节晶体垂直和水平方向旋转，利用编码器检测旋转的角度，直到到达需要的定向角度，然后用胶水，将晶体粘结在料板上，当胶水固化后，将料板及晶体安装到切割设备上进行切割。其原理与传统的加工方法基本一致，只是将手动调节晶体角度的动作改为了电动控制，通过了两个电机的转动实现调节。只是利用了编码器反馈调节角度，使调节精度有了一定程度的提高，但是该发明仍然存在传统加工方法中的缺点，只是提高了自动化程度，没有实质性的突破。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺点和问题，提出了一种基于水平传感器定位晶体的定向加工方法，既简单又保证精度并提高操作方便性。为此，本发明采用以下技术方案：
一种基于水平传感器定位晶体的定向加工方法，其特征在于，它包括以下步骤：
在待加工晶体上固定水平传感器；
在X射线定向仪上，利用X射线定向仪工作台平面为参考，在所需要的晶体衍射角度下进行定向，找出所需晶体原子面与水平面的相对位置关系，获得水平传感器测得的晶体原子面X方向和Y方向上的水平角度数据∠x，∠y；
利用晶体定向时取得的晶体原子面X方向和Y方向上的水平角度数据，将晶体放置到切割设备上，按照相对角度偏差值补偿到晶体在加工设备上的角度，得到一个新的空间位置，在这个位置状态下，进行加工，即得所需定向角度的晶体外观表面；
所述相对角度偏差值为以X射线定向仪工作台平面为参考，利用水平面为中间纽带或过渡，测量出切割设备加工面与定向仪工作台平面的相对角度偏差值，记做△x,△y。
进一步地，所述相对角度偏差值的测定包括以下步骤：
将水平传感器固定到晶体上，将带有水平传感器的晶体放到X射线定向仪中，将该X射线定向仪调节到所需晶向角度θ位置定向状态，测得晶体原子面在出现衍射现象时，水平传感器的X轴方向上的角度读数和Y轴方向上的角度读数，记做∠x1，∠y1，获得晶体原子面在空间水平方向的角度值；
将上述带有水平传感器的晶体放到切割设备上，根据记录好的∠x1，∠y1，将晶体原子面在空间水平方向的位置调节到该值，恢复到定向时的空间水平位置，进行试切割；
切割完成后，将切割过的晶体再放到带有基准测试平面的X射线定向仪上，将晶体的加工面紧靠X射线定向仪测量基准面上，进行定向；测量出晶体在X轴方向和Y轴方向上的实际晶向角度，晶体在X轴方向上的定向角度记做θx，在Y轴方向上的定向角度记做θy，通过比较θ和θx，θ和θy，即得出所述相对角度偏差值△x和△y，计算方法是用定向时的理论衍射角θ减去加工后实际测得的晶向角度θx，即公式△x＝θ-θx，△y＝θ-θy。
进一步地，水平传感器与显示器连接，晶体在空间中水平方向的角度由水平传感器的X轴，Y轴这两个垂直方向的数据在显示器中数字化显示。
所述水平传感器又叫倾角传感器，工程上常叫水平仪或倾角仪。本发明中使用的传感器为双轴水平传感器，能够测量两个方向的水平角度，因此可以定出整个被测面的水平度，在本发明中将这两个垂直方向定义为X方向和Y方向。
本发明通过水平传感器和合理的步骤使晶体内部晶向角度、晶体原子面、切割设备的加工面、X射线定向仪的测量面、空间水平面产生相对关系，通过先对关系之间的数据换算来确定加工角度，具有以下有益效果：
1、不依赖夹具，料板的精度，使晶体定向切割的精度大大提高，实现了高精度切割，比传统的粘结加工方式提高一个数量级精度以上，传统晶体定向粘接的加工方法精度达到分级，采用该发明后可达到秒级。
2、本发明的方法不使用胶水等粘接剂，大大缩短了等待时间以及节省了除去胶水的时间和难度，减低了对晶体的损伤。由于省去了晶体粘结的过程，以及复杂的调节机构，操作过程简单化，大大提高了效率。
3、由于使用了水平传感器，实现了晶体水平位置角度信息数字化，使生产过程中晶体角度实时监测，实时观察，直观明了。
4、该新的加工方法的使用，大大减轻了生产难度，降低了对操作工的要求，减少了人力投入及劳动力的损耗。
5、具有很强的推广意义，可以运用到各种需要角度调整的场合。
总体来说，本发明加工方法的运用，大大简化了定向加工工艺的复杂性，提高了晶体定向切割的精度，省时，省力，高精度控制定向加工精度。
附图说明：
图1为本发明测量角度便差值的第一过程的示意图。
图2为本发明测量角度便差值的第二过程的示意图。
图3为本发明测量角度便差值的第三过程的示意图。
图4为本发明晶体加工的过程示意图。
具体实施方式
本发明的工作原理为：
假设X射线定向仪的工作台面与标准水平面误差为零，假设切割设备的切割面与标准水平面误差为零，则定向切割后的晶体内的原子面也和标准水平面误差为零。当然实际中这种三个平面误差为零的情况是基本无法实现的，但本发明关注到了空间水平面、定向测量设备的测量面和切割设备的切割面这三者之间的相互关系和参考系坐标对应规律等，对于简化操作、提高加工精度的作用，本发明借助于水平传感器的数据显示，通过计算增加补偿量，可以将这三个平面几乎做到完全平行，使误差为零或接近为零成为一种可能，且操作简便。
在进行晶体加工前，先要对比定向仪设备和切割设备的加工面进行比较，取得两者之间的相对水平角度偏差值，以该值作为补偿值。所述偏差值采用以下方法获得：
如图1的第(1)部分所示，在测试前，将X射线定向仪1调节所需要定向的晶向角度，即调节好两个θ角,准备定向测量。
如图1的第(2)部分所示，将固定好水平传感器2的晶体3放置到X射线定向仪定向工作台11上，水平传感器2通过数据线21连接显示器20，开始定向测量。
如图1的第(3)部分所示，通过水平左右方向调节晶体位置，当晶体内部的原子面符合布拉格公式条件时，X射线接收管接收到的信号最强，此时找到晶体的定向位置，确定晶体3在X轴方向上相对于水平面的空间角度位置，紧接着将晶体3旋转90度用同样的方法找出晶体3在Y轴方向上相对于水平面的空间角度位置。此时确定下晶体3在空间中相对于水平面的空间位置，记录下两个方向上水平传感器显示器20的显示屏显示的相对于水平面的角度数值即晶体原子面在空间水平方向的角度值，记做∠x1、∠y1。
如图2的第(1)部分所示，将上述定向好的晶体3放置到晶体加工设备4上。
如图2的第(2)部分所示，通过调节晶体3水平方向前后、左右位置，并观察水平角度传感器显示器20的显示屏的数据，使晶体3恢复到在之前定向时的空间水平位置，即水平传感器显示器20的显示屏显示出记录的∠x1、∠y1空间角度数值。
如图2的第(3)部分所示，通过切割设备的砂轮41左右移动，加工出晶体3的平面，即加工出外观晶面31。
如图3的第(1)部分所示，X射线定向仪5调节到所需要定向的晶向角度，即调节好两个θ角,准备定向测量。
如图3的第(2)部分所示，将加工后的晶体3的加工面31紧靠X射线定向仪5测量基准面50上，进行定向。测量出加工后的晶体3实际在X轴方向上和Y轴方向上的晶向角度θx，θy。通过比较θ和θx，θ和θy，即得出所述相对角度偏差值△x和△y,计算方法是用定向时的理论衍射角θ减去加工后实际测得的晶向角度θx，即公式△x＝θ-θx，△y＝θ-θy。
操作时，在晶体3上通过胶水固定连接块6，将水平传感器2固定到连接块6上。
以上所用的晶体3和待加工的晶体100可以是相同的或不同的晶体。
正式生产的时候，过程如下：
如图4的第(1)部分所示，将固定好水平传感器2的晶体100放置到X射线定向仪1的定向工作台11上,水平传感器2通过数据线21连接显示器20，进行定向测量，通过水平左右方向调节晶体位置，当晶体内部的原子面符合布拉格公式条件时，X射线接收管接收到的信号最强，此时找到晶体100的定向位置，确定晶体X轴方向相对于水平面的空间角度值记做∠x，紧接着将晶体旋转90度用同样的方法找出晶体Y轴方向上相对于水平面的空间角度值记做∠y，此时确定下晶体100在空间中相对于水平面的空间位置。
如图4的第(2)部分所示，将固定好水平传感器的晶体100放置到加工设备4上，前述取得的晶体100在空间中相对于水平面的空间角度值∠x,∠y,减去校准时两个方向上取得的偏差值△x和△y，调节晶体100位置到该位置，通过切割设备的砂轮41左右移动，加工出晶体的平面即晶体的外观晶面。即加工完成，见如图4的第(3)部分所示。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种基于水平传感器定位晶体的定向加工方法，其特征在于，它包括以下步骤：
在待加工晶体上固定水平传感器；
在X射线定向仪上，利用X射线定向仪工作台平面为参考，在所需要的晶体衍射角度下进行定向，找出所需晶体原子面与水平面的相对位置关系，获得水平传感器测得的晶体原子面X方向和Y方向上的水平角度数据∠x，∠y；
利用晶体定向时取得的晶体原子面X方向和Y方向上的水平角度数据，将晶体放置到切割设备上，按照相对角度偏差值补偿到晶体在加工设备上的角度，得到一个新的空间位置，在这个位置状态下，进行加工，即得所需定向角度的晶体外观表面；
所述相对角度偏差值为以X射线定向仪工作台平面为参考，利用水平面为中间纽带或过渡，测量出切割设备加工面与定向仪工作台平面的相对角度偏差值，记做△x,△y；
所述相对角度偏差值的测定包括以下步骤：
将水平传感器固定到晶体上，将带有水平传感器的晶体放到X射线定向仪中，将该X射线定向仪调节到所需晶向角度θ位置定向状态，测得晶体原子面在出现衍射现象时，水平传感器的X轴方向上的角度读数和Y轴方向上的角度读数，记做∠x1，∠y1，获得晶体原子面在空间水平方向的角度值；
将上述带有水平传感器的晶体放到切割设备上，根据记录好的∠x1，∠y1，将晶体原子面在空间水平方向的位置调节到该值，恢复到定向时的空间水平位置，进行试切割；
切割完成后，将切割过的晶体再放到带有基准测试平面的X射线定向仪上，将晶体的加工面紧靠X射线定向仪测量基准面上，进行定向；测量出晶体在X轴方向和Y轴方向上的实际晶向角度，晶体在X轴方向上的定向角度记做θx，在Y轴方向上的定向角度记做θy，通过比较θ和θx，θ和θy，即得出所述相对角度偏差值△x和△y，计算方法是用定向时的理论衍射角θ减去加工后实际测得的晶向角度θx，即公式△x＝θ-θx，△y＝θ-θy。
2.如权利要求1所述的一种基于水平传感器定位晶体的定向加工方法，其特征在于，水平传感器与显示器连接，晶体在空间中水平方向的角度由水平传感器的X轴，Y轴这两个垂直方向的数据在显示器中数字化显示。
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