CN111118602A - 基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器 - Google Patents
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Abstract
一种基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器，属于燃烧器技术领域。包括依次套置的三个管件及套置在最外侧管件端部的连接件，所述最内侧管件的喷头端部连接内氧喷嘴，最内侧管件另一端连通氧气；在最内侧管件的内氧喷嘴端和中间管件间形成氢气通道，在中间管件和最外侧管件间形成外氧通道，该外氧通道连通氧气；所述连接件套置在内氧喷嘴上，并置于晶体生长室顶部，连接件上与各通道连接端分别对应开有多个通孔，由内氧喷嘴至外分别形成氢气喷嘴及外氧喷嘴，各个喷嘴喷出的气体喷入晶体生长室，保证晶体熔体及其生长界面处于富氧气氛当中，并能够有效促使氢气和内氧充分燃烧并加热内氧。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器技术领域，特别是涉及一种基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器。
背景技术
由于金红石单晶体在高温，特别是在熔体状态下具有很高的分解压，易于分解，导致金红石单晶体在焰熔法生长条件下，存在组分的分解，即氧的扩散流失，导致生长后的单晶体存在TiO2-x相，偏光显微镜下表现为生长条纹，如图1所示，从而影响了金红石单晶体的微观完整性和光学质量。因此，如何避免金红石单晶体在高温下，特别是在熔体条件下，能够处于富氧状态，抑制TiO2的分解是高微观完整性、高品质金红石单晶体生长的重要条件。
现有的双管燃烧器，成功地生长出了高质量的钛酸锶单晶体。但是由于金红石单晶体的组分特性，使用该双管燃烧器，不能生长出金红石单晶体。反复检测表明，使用双管燃烧器，为保证晶体生长界面处径向温度梯度，必须使用用富氢条件，而在这种条件下，就存在富氢气氛，从而导致金红石TiO2组分的分解。
传统的在双管燃烧器的基础上，增加外氧，形成传统的三管燃烧器，其可以保证生长界面的径向温度梯度，同时提供富氧气氛，但是，当晶体生长时，由于热胀冷缩，燃烧器喷嘴处存在横向气流，该气流导致纵向的氢气和氧气的紊乱，严重影响了纵向和横向温度分布，从而严重影响了晶体的生长。
发明内容
针对上述存在的技术问题，提供一种基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明一种基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器，包括依次套置的三个管件及套置在最外侧管件端部的连接件，所述最内侧管件的喷头端部连接内氧喷嘴，最内侧管件另一端连通氧气；在最内侧管件的内氧喷嘴端和中间管件间形成氢气通道，在中间管件和最外侧管件间形成外氧通道，该外氧通道连通氧气；所述连接件套置在内氧喷嘴上，并置于晶体生长室顶部，连接件上与各通道连接端分别对应开有多个通孔，由内氧喷嘴至外分别形成氢气喷嘴及外氧喷嘴，各个喷嘴喷出的气体喷入晶体生长室，保证晶体熔体及其生长界面处于富氧气氛当中。
优选地，所述连接件端部连接有法兰，所述法兰间隔在外氧喷嘴和氢气喷嘴之间，促使氢气和内氧而不是外氧充分燃烧并加热内氧。
优选地，所述内氧喷嘴的中心孔径为2.5-3.5mm。
优选地，所述氢气喷嘴沿圆周开有的数量为6-10个,其中心孔径为1-3mm。
优选地，所述氢气喷嘴的分布圆直径为18-24mm。
优选地，所述外氧喷嘴沿圆周开有的数量为6-10个，其中心孔径为1-2mm。
优选地，所述外氧喷嘴的分布圆直径为32-36mm。
本发明的有益效果为：
1.本发明的三管燃烧器，综合优化了内氧喷嘴中心孔径、氢气喷嘴孔径及其分布圆直径、外氧喷嘴孔径及其分布圆直径。使用该三管燃烧器，外氧喷嘴孔径的尺寸能够保证外氧在足够大的流量范围内处于层流状态，保证对内氧和氢气的燃烧废气即水蒸气的抽吸。
2.本发明在外氧喷嘴和氢气喷嘴之间设置了法兰，能够有效促使氢气和内氧而不是外氧充分燃烧并加热内氧；保证晶体熔体及其生长界面处于富氧气氛当中。
附图说明
图1为现有的燃烧器生成的金红石单晶体在偏光显微镜下的生长条纹。
图2为本发明的结构示意图。
图中：1.最内侧管件，2.内氧喷嘴，3.中间管件，4.氢气喷嘴，5.最外侧管件，6.外氧喷嘴，7.连接件，8.法兰，9.晶体生长室，10.金红石单晶体，11.籽晶固定杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
实施例1：如图2所示，本发明一种基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器，包括依次套置的三个管件及套置在最外侧管件5端部的连接件7，所述最内侧管件1的喷头端部连接内氧喷嘴2，最内侧管件1另一端连通氧气；在最内侧管件1的内氧喷嘴2端和中间管件3间形成氢气通道，在中间管件3和最外侧管件5间形成外氧通道，该外氧通道连通氧气；所述连接件7套置在内氧喷嘴2上，并置于晶体生长室9顶部，连接件7上与各通道连接端分别对应开有多个通孔，由内氧喷嘴2至外分别形成氢气喷嘴4及外氧喷嘴6，各个喷嘴喷出的气体喷入晶体生长室9，保证晶体熔体及其生长界面处于富氧气氛当中。
如图2所示，所述连接件7端部连接有法兰8，所述法兰8间隔在外氧喷嘴6和氢气喷嘴4之间，促使氢气和内氧充分燃烧并加热内氧。
所述内氧喷嘴2的中心孔径为2.5-3.5mm。本例选择2.5mm。
所述氢气喷嘴4沿圆周开有的数量为6-10个,其中心孔径为1-3mm。所述氢气喷嘴4的分布圆直径为18-24mm。本例所述氢气喷嘴4设置6个，其分布圆直径为18mm。
所述外氧喷嘴6沿圆周开有的数量为6-10个，其中心孔径为1-2mm。所述外氧喷嘴6的分布圆直径为32-36mm。本例所述外氧喷嘴6设置6个，其分布圆直径为32mm。
所述连接件7为圆筒状结构，其底板上开有多个通孔，分别形成氢气喷嘴4及外氧喷嘴6。
在所述连接件7底板端部还连接有置于晶体生长室9的法兰8，分隔氢气喷嘴4和外氧喷嘴6。
使用本例所述的三管燃烧器，外氧喷嘴6孔径的尺寸能够保证外氧在足够大的流量范围内处于层流状态，保证对内氧和氢气的燃烧废气即水蒸气的抽吸；氢气喷嘴4和外氧喷嘴6之间的法兰8能够有效促使氢气和内氧而不是外氧充分燃烧并加热内氧；保证晶体熔体及其生长界面处于富氧气氛当中。
实施例2：本例与实施例1不同的是：本例所述内氧喷嘴2的中心孔径为3.5mm。所述氢气喷嘴4沿圆周开有的数量为10个,其中心孔径为3mm，所述氢气喷嘴4的分布圆直径为24mm。所述外氧喷嘴6沿圆周开有的数量为10个，其中心孔径为2mm。所述外氧喷嘴6的分布圆直径为36mm。使用本例所述燃烧器，可以保证晶体熔体及其生长界面处于富氧气氛当中。
实施例3：本例与实施例1不同的是：本例所述内氧喷嘴2的中心孔径为3mm。所述氢气喷嘴4沿圆周开有的数量为8个,其中心孔径为2.5mm，所述氢气喷嘴4的分布圆直径为22mm。所述外氧喷嘴6沿圆周开有的数量为8个，其中心孔径为1.5mm。所述外氧喷嘴6的分布圆直径为34mm。使用本例所述燃烧器，可以保证晶体熔体及其生长界面处于富氧气氛当中。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器，其特征在于：包括依次套置的三个管件及套置在最外侧管件端部的连接件，所述最内侧管件的喷头端部连接内氧喷嘴，最内侧管件另一端连通氧气；在最内侧管件的内氧喷嘴端和中间管件间形成氢气通道，在中间管件和最外侧管件间形成外氧通道，该外氧通道连通氧气；所述连接件套置在内氧喷嘴上，并置于晶体生长室顶部，连接件上与各通道连接端分别对应开有多个通孔，由内氧喷嘴至外分别形成氢气喷嘴及外氧喷嘴，各个喷嘴喷出的气体喷入晶体生长室，保证晶体熔体及其生长界面处于富氧气氛当中。
2.根据权利要求1所述基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器，其特征在于：所述连接件端部连接有法兰，所述法兰间隔在外氧喷嘴和氢气喷嘴之间，促使氢气和内氧而不是外氧充分燃烧并加热内氧。
3.根据权利要求1所述基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器，其特征在于：所述内氧喷嘴的中心孔径为2.5-3.5mm。
4.根据权利要求1所述基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器，其特征在于：所述氢气喷嘴沿圆周开有的数量为6-10个,其中心孔径为1-3mm。
5.根据权利要求1或4所述基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器，其特征在于：所述氢气喷嘴的分布圆直径为18-24mm。
6.根据权利要求1或4所述基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器，其特征在于：所述外氧喷嘴沿圆周开有的数量为6-10个，其中心孔径为1-2mm。
7.根据权利要求1或6所述基于晶体在富氧气氛中生长的三管燃烧器，其特征在于：所述外氧喷嘴的分布圆直径为32-36mm。
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