CN110055578A - Kdp类晶体生长过程中载晶架上杂晶的消除装置和方法 - Google Patents

Kdp类晶体生长过程中载晶架上杂晶的消除装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的消除装置和方法，可以在载晶架上产生杂晶的情况下，通过计算机图像识别杂晶的位置，自动发送指令通知控制器控制杂晶位置下面加热片发热，从而在杂晶所在的区域形成一个局部的高温，直到杂晶被完全消除。本发明可以在不影响晶体正常生长的情况下溶解载晶架上的杂晶，提高KDP类晶体生长的成功率。

Description

KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的消除装置和方法
技术领域
本发明涉及KDP类晶体，具体涉及消除KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的装置和方法，旨在不影响KDP类晶体正常生长的前提下消除载晶架上的杂晶，提高KDP类晶体生长的成功率。
背景技术
目前，各国的惯性约束核聚变(ICF)装置都需要大量高质量、大口径的KDP类晶体；其中，KDP晶体用作光开关和二倍频元件，DKDP晶体用作三倍频元件。KDP类晶体的生长主要采用传统生长法和点籽晶快速生长法。为了得到一件能够满足ICF装置需要的大口径KDP类晶体元件，传统生长法需要一到两年的时间，即使是生长速度较快的点籽晶快速生长法也需要两三个月甚至半年的时间。在这么长的生长周期内，KDP类晶体生长槽内的溶液都是过饱和状态，加上载晶架一直处于正转-反转交替的旋转状态，在溶液中很容易由于自发成核而导致杂晶的产生。这些杂晶很容易附着在载晶架上，并且随着晶体的生长而生长，使得溶液中的溶质被过度的消耗，从而影响正常晶体的生长。所以，载晶架上的杂晶一旦产生，晶体生长就被迫中断，严重影响KDP类晶体生长的成功率。
发明内容
为克服现有KDP类晶体生长存在的上述问题，本发明提供一种消除KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的装置和方法。该装置和方法可以在不影响KDP类晶体正常生长的前提下消除载晶架上的杂晶，从而提高KDP类晶体生长的成功率。
本发明的技术解决方案如下：
KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的消除装置，包括晶体生长槽、位于所述的晶体生长槽内部的载晶架，该载晶架通过载晶架连杆与位于晶体生长槽外部的旋转电机相连，晶体生长槽的侧壁开有观察窗，所述的载晶架连杆上安装有编码器，在所述的观察窗外侧安装有相机，所述的编码器和相机均与计算机通信联接，其特点在于，在所述的载晶架连杆上设置导电滑环，在载晶架的下托盘内部布置多个加热片，且每个加热片相对所述的载晶架的下托盘中心的位置信息都以编码的形式存储在所述的计算机中，在载晶架和载晶架连杆的内部均铺设信号线，所述的加热片通过信号线与所述的导电滑环相联，该导电滑环经控制器和所述的计算机相联，所述的计算机发送指令给所述的控制器，所述的控制器控制所述的加热片发热。
利用所述的KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的消除装置进行杂晶消除的方法，其特点在于，该方法包括KDP类晶体生长前的标定阶段和KDP类晶体生长过程的消除杂晶阶段；
所述的KDP类晶体生长前的标定阶段，具体步骤如下：
1)制作标定组件，该标定组件具有两个相互连接的平面，每个平面上设有一系列纵横排列的标准圆环，各标准圆环的间距和大小都是已知的；
2)将所述的晶体生长槽注满配置生长溶液用的纯水，将所述的标定组件放置在所述的载晶架的下托盘中心，且该标定组件的一个面的中心与所述的载晶架的下托盘中心重合；
3)打开所述的旋转电机，安装在所述的载晶架连杆上的所述的编码器实时地识别所述的载晶架连杆的旋转角度，即所述的编码器实时识别位于所述的载晶架上所述的标定组件的方位，并通信给所述的计算机，所述的计算机控制所述的相机在所述的标定组件随所述的载晶架完成一个360°旋转周期的过程中每隔M°拍摄一张所述的标定组件的照片，并存储在所述的计算机中，5<M<30；
4)所述的计算机根据所述的相机拍摄所述的标定组件的照片通过双目立体视觉的标定过程反演出以所述的载晶架的下托盘中心为坐标原点的三维坐标信息，并将此信息存储在所述的计算机中；
5)取出所述的标定组件，放掉所述的晶体生长槽内的纯水，开始正常的KDP类晶体的生长；
KDP类晶体生长过程的消除杂晶阶段，具体步骤如下：
6)计算机控制相机每隔N分钟在所述的载晶架完成一个360°旋转周期的过程中每隔M°拍摄一张所述的载晶架的照片，并存储在所述的计算机中，5<N<60；计算机对比前后两张所述的载晶架的照片数据，直至前后两张照片数据不一致，则判定所述的载晶架上产生了杂晶，进入步骤7)；
7)计算机根据步骤4)得到的三维坐标信息，计算得到杂晶的位置，并把该杂晶位置对应的加热片的编码发送给所述的控制器；所述的控制器接收所述的计算机发送的指令后，控制对应杂晶位置的加热片发热，从而在杂晶所在的区域形成一个局部高温，逐渐溶解杂晶；
8)在杂晶溶解过程中，所述的计算机控制所述的相机每隔N分钟在所述的载晶架完成一个360°旋转周期的过程中每隔M°拍摄一张所述的载晶架的照片，并存储在所述的计算机中；所述的计算机通过对比相同角度下的两张照片，直到前后两张所述的载晶架的照片数据一致，则判定杂晶已被消除，并进入步骤9)；
9)计算机发送停止指令给所述的控制器，所述的控制器控制所述的正在发热的加热片停止加热，并返回步骤6)。
本发明的技术效果如下：
本发明消除KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的装置和方法，可以在载晶架上产生杂晶的情况下，通过计算机图像识别杂晶的位置，自动发送指令通知控制器控制杂晶位置下面加热片发热，从而在杂晶所在的区域形成一个局部的高温，直到杂晶被完全消除。本发明可以在不影响晶体正常生长的情况下溶解载晶架上的杂晶，提高KDP类晶体生长的成功率。
附图说明
图1是本发明用于消除KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的装置和方法所用装置的示意图；
图2是带有一系列纵横排列的标准圆环的标定组件的示意图。
图中：1-载晶架；2-KDP类晶体；3-生长槽；4-载晶架连杆；5-导电滑环；6-编码器；7-旋转电机；8-控制器；9-计算机；10-信号线；11-相机；12-观察窗；13-加热片；14-标准圆环；15-标定组件。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的详细描述，但不能用来限制本发明的范围。
实施例
请参见图1，由图可见，本发明KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的消除装置，包括晶体生长槽3、位于所述的晶体生长槽3内部的载晶架1，该载晶架1通过载晶架连杆4与位于晶体生长槽3外部的旋转电机7相连，晶体生长槽3的侧壁开有观察窗12，所述的载晶架连杆4上安装有编码器6，在所述的观察窗12外侧安装有相机11，所述的编码器6和相机11均与计算机9通信联接，在所述的载晶架连杆4上设置导电滑环5，在载晶架1的下托盘内部布置多个加热片13，且每个加热片13相对所述的载晶架1的下托盘中心的位置信息都以编码的形式存储在所述的计算机9中，在载晶架1和载晶架连杆4的内部均铺设信号线10，所述的加热片13通过信号线10与所述的导电滑环5相联，该导电滑环5经控制器8和所述的计算机9相联，所述的计算机9发送指令给所述的控制器8，所述的控制器8控制所述的加热片13发热。
利用所述的KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的消除装置进行杂晶消除的方法，包括KDP类晶体2生长前的标定阶段和KDP类晶体2生长过程的消除杂晶阶段；
所述的KDP类晶体2生长前的标定阶段，具体步骤如下：
1)制作标定组件15，该标定组件15具有两个相互连接的平面，每个平面上设有一系列纵横排列的标准圆环14，各标准圆环14的间距和大小都是已知的；
2)将所述的晶体生长槽3注满配置生长溶液用的纯水，将所述的标定组件15放置在所述的载晶架1的下托盘中心，且该标定组件15的一个面的中心与所述的载晶架1的下托盘中心重合；
3)打开所述的旋转电机7，安装在所述的载晶架连杆4上的所述的编码器6实时地识别所述的载晶架连杆4的旋转角度，即所述的编码器6实时识别位于所述的载晶架1上所述的标定组件15的方位，并通信给所述的计算机9，所述的计算机9控制所述的相机11在所述的标定组件15随所述的载晶架1完成一个360°旋转周期的过程中每隔M°拍摄一张所述的标定组件15的照片，并存储在所述的计算机9中，5<M<30；
4)所述的计算机9根据所述的相机11拍摄所述的标定组件15的照片通过双目立体视觉的标定过程反演出以所述的载晶架1的下托盘中心为坐标原点的三维坐标信息，并将此信息存储在所述的计算机9中；
5)取出所述的标定组件15，放掉所述的晶体生长槽3内的纯水，开始正常的KDP类晶体2的生长；
KDP类晶体2生长过程的消除杂晶阶段，具体步骤如下：
6)计算机9控制相机11每隔N分钟在所述的载晶架1完成一个360°旋转周期的过程中每隔M°拍摄一张所述的载晶架1的照片，并存储在所述的计算机9中，5<N<60；计算机9对比前后两张所述的载晶架1的照片数据，直至前后两张照片数据不一致，则判定所述的载晶架1上产生了杂晶，进入步骤7)；
7)计算机9根据步骤4)得到的三维坐标信息，计算得到杂晶的位置，并把该杂晶位置对应的加热片13的编码发送给所述的控制器8；所述的控制器8接收所述的计算机9发送的指令后，控制对应杂晶位置的加热片13发热，从而在杂晶所在的区域形成一个局部高温，逐渐溶解杂晶；
8)在杂晶溶解过程中，所述的计算机9控制所述的相机11每隔N分钟在所述的载晶架1完成一个360°旋转周期的过程中每隔M°拍摄一张所述的载晶架1的照片，并存储在所述的计算机9中；所述的计算机9通过对比相同角度下的两张照片，直到前后两张所述的载晶架1的照片数据一致，则判定杂晶已被消除，并进入步骤9)；
9)计算机9发送停止指令给所述的控制器8，所述的控制器8控制所述的正在发热的加热片13停止加热，并返回步骤6)。
经试验表明，本发明可以在载晶架上产生杂晶的情况下，通过计算机图像识别杂晶的位置，自动发送指令通知控制器控制杂晶位置下面加热片发热，从而在杂晶所在的区域形成一个局部的高温，直到杂晶被完全消除。本发明可以在不影响晶体正常生长的情况下溶解载晶架上的杂晶，提高KDP类晶体生长的成功率。

Claims (2)

1.一种KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的消除装置，包括晶体生长槽(3)、位于所述的晶体生长槽(3)内部的载晶架(1)，该载晶架(1)通过载晶架连杆(4)与位于晶体生长槽(3)外部的旋转电机(7)相连，晶体生长槽(3)的侧壁开有观察窗(12)，所述的载晶架连杆(4)上安装有编码器(6)，在所述的观察窗(12)外侧安装有相机(11)，所述的编码器(6)和相机(11)均与计算机(9)通信联接，其特征在于，在所述的载晶架连杆(4)上设置导电滑环(5)，在载晶架(1)的下托盘内部布置多个加热片(13)，且每个加热片(13)相对所述的载晶架(1)的下托盘中心的位置信息都以编码的形式存储在所述的计算机(9)中，在载晶架(1)和载晶架连杆(4)的内部均铺设信号线(10)，所述的加热片(13)通过信号线(10)与所述的导电滑环(5)相联，该导电滑环(5)经控制器(8)和所述的计算机(9)相联，所述的计算机(9)发送指令给所述的控制器(8)，所述的控制器(8)控制所述的加热片(13)发热。
2.一种利用权利要求1所述的KDP类晶体生长过程中载晶架上杂晶的消除装置进行杂晶消除的方法，其特征在于，该方法包括KDP类晶体(2)生长前的标定阶段和KDP类晶体(2)生长过程的消除杂晶阶段；
所述的KDP类晶体(2)生长前的标定阶段，具体步骤如下：
1)制作标定组件(15)，该标定组件(15)具有两个相互连接的平面，每个平面上设有一系列纵横排列的标准圆环(14)，各标准圆环(14)的间距和大小都是已知的；
2)将所述的晶体生长槽(3)注满配置生长溶液用的纯水，将所述的标定组件(15)放置在所述的载晶架(1)的下托盘中心，且该标定组件(15)的一个面的中心与所述的载晶架(1)的下托盘中心重合；
3)打开所述的旋转电机(7)，安装在所述的载晶架连杆(4)上的所述的编码器(6)实时地识别所述的载晶架连杆(4)的旋转角度，即所述的编码器(6)实时识别位于所述的载晶架(1)上所述的标定组件(15)的方位，并通信给所述的计算机(9)，所述的计算机(9)控制所述的相机(11)在所述的标定组件(15)随所述的载晶架(1)完成一个360°旋转周期的过程中每隔M度拍摄一张所述的标定组件(15)的照片，并存储在所述的计算机(9)中，5°<M<30°；
4)所述的计算机(9)根据所述的相机(11)拍摄所述的标定组件(15)的照片通过双目立体视觉的标定过程反演出以所述的载晶架(1)的下托盘中心为坐标原点的三维坐标信息，并将此信息存储在所述的计算机(9)中；
5)取出所述的标定组件(15)，放掉所述的晶体生长槽(3)内的纯水，开始正常的KDP类晶体(2)的生长；
KDP类晶体(2)生长过程的消除杂晶阶段，具体步骤如下：
6)计算机(9)控制相机(11)每隔N分钟在所述的载晶架(1)完成一个360°旋转周期的过程中每隔M度拍摄一张所述的载晶架(1)的照片，并存储在所述的计算机(9)中，5分钟<N<60分钟；计算机(9)对比前后两张所述的载晶架(1)的照片数据，直至前后两张照片数据不一致，则判定所述的载晶架(1)上产生了杂晶，进入步骤7)；
7)计算机(9)根据步骤4)得到的三维坐标信息，计算得到杂晶的位置，并把该杂晶位置对应的加热片(13)的编码发送给所述的控制器(8)；所述的控制器(8)接收所述的计算机(9)发送的指令后，控制对应杂晶位置的加热片(13)发热，从而在杂晶所在的区域形成一个局部高温，逐渐溶解杂晶；
8)在杂晶溶解过程中，所述的计算机(9)控制所述的相机(11)每隔N分钟在所述的载晶架(1)完成一个360°旋转周期的过程中每隔M度拍摄一张所述的载晶架(1)的照片，并存储在所述的计算机(9)中；所述的计算机(9)通过对比相同角度下的两张照片，直到前后两张所述的载晶架(1)的照片数据一致，则判定杂晶已被消除，并进入步骤9)；
9)计算机(9)发送停止指令给所述的控制器(8)，所述的控制器(8)控制所述的正在发热的加热片(13)停止加热，并返回步骤6)。
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