CN113862771A - 一种闪烁晶体研发、生长的设备及制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闪烁晶体研发、生长的设备及制作工艺，包括炉体和热场，所述热场设置在炉体内部，所述热场包括隔热笼、加热器、定向散热块、立柱等组成，所述隔热笼由不锈钢笼架和碳毡组成；晶体熔化及长晶时坩埚不动，笼体缓慢移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部结晶，随着笼体的连续移动，晶体沿着与笼体运动相同的方向逐渐长大，利用本发明提出的生长方法，坩埚不动，靠炉体的移动实现晶体生长，可有效避免传统闪烁晶体生长方法中因引下装置的微小振动对晶体生长干扰而引入的包裹体、气泡等杂质，可显著提高晶体的光学质量，特别适合大尺寸、高光学质量闪烁晶体的生长。
Description
技术领域
本发明属于新材料领域，具体涉及一种闪烁晶体研发、生长的设备及制作工艺。
背景技术
闪烁晶体是指在X射线和射射线等高能粒子的撞击下，能将高能粒子的动能转变为光能而发出闪光的晶体，闪烁晶体可用于x射线、γ射线、中子及其他高能粒子的探测，以闪烁晶体为核心的探测和成像技术已经在核医学、高能物理、安全检查、工业无损探伤、空间物理及核探矿等方面得到了广泛的应用。
但是传统的闪烁晶体制作工艺比较粗糙，且目前闪烁晶体生长炉尺寸较小，导致产品的尺寸和性能均处于较低水平，因此针对此缺陷，需要对其工艺和设备进行升级，以克服以上的问题。
发明内容
本发明的方案为：一种闪烁晶体研发、生长的设备及制作工艺，包括炉体和热场，所述热场设置在炉体内部，所述热场包括隔热笼、加热器、定向散热块、立柱等组成，所述隔热笼由不锈钢笼架和碳毡组成，所述加热器、定向散热块及立柱均由石墨件组成,所述隔热笼上部由伺服电机驱动，可以沿垂直方向移动，为更好的进行保温降低能耗，所述隔热笼由双层碳毡构成及包括上下保温板和侧保温板，所述碳毡及不锈钢笼架由碳材料的螺杆机螺母进行连接；
工作时，将原料置于坩埚中，输入程序开始加热，将物料加热至全部熔化至液体，然后进行长晶控制，长晶时坩埚不动，笼体缓慢移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部结晶，随着笼体的连续移动，晶体沿着与笼体运动相同的方向逐渐长大，结晶结束后进行逐步退火冷却；
工艺流程包括进炉、加热、熔化、长晶、退火以及冷却、出炉七个步骤：进炉：把装好原料的坩埚放到晶体生长炉内的DS块上；加热：根据原料的熔点以及配方要求加热至一定的工艺温度；熔化：在加热阶段的温度基础上再进行加温处理，使原料充分的熔化，保证液体上下的温度差控制在要求范围内为长晶做好准备；长晶：长晶就是将液体逐步凝固成固体的过程，长晶时保持坩埚不动，笼体缓慢向上移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部先结晶，随着笼体的连续移动，晶体沿着与笼体运动相同的方向逐渐长大；退火：液体全部凝固为固体后，由于此时固体上下温差较大，整体温度较高，需要消除温度差并降低顶部温度，通过退火工艺可以满足此问题，以消除晶体应力；冷却：退火结束，进入冷却阶段，通过控制温度和隔热笼位置来控制，使晶体温度降至常温准备出炉；出炉脱模：把坩埚从晶体生长炉取出来，并把坩埚与晶体分离，得到大尺寸碘化钠晶体。
进一步的，所述采用所述行人数据库提取数据对所述行人影像数据进行数据预处理，得到具有多有数据参数的第一数据库，并对所述第一数据库进行分类处理，得到第二数据库，并对所述第二数据库进行数据提取，得到标准数据参数包括:对所述第一数据库按照行人年龄大小进行分区处理，得到第二数据库，连接所述第二数据库层级之间的参数数据，对所述层级之间的参数数据进行分析，得到若干个行人影像数据，对所述行人影像数据进行全方位计算，得到第一数据库数据，通过特定的函数计算所述第一数据库数据的参数值，将所述第一数据库数据的参数值与第二数据库逐个加权相乘得到初始影像参数，对所述初始影像参数进行全方位计算，得到标准影像参数。
进一步的，所述加热器置于笼体内部，包括顶加热器及侧加热器，上面由铜电极相连，由外部电源进行通电加热。
进一步的，所述加热器主要用来对闪烁晶体物料进行加热及降温的温度控制。
进一步的，所述定向散热块置于立柱上，主要作为闪烁晶体物料的放置平台及闪烁晶体散温凝固的导热介质。
进一步的，所述立柱置于炉体底部及定向散热块之间，主要作为定向散热块的支撑及晶体散温凝固的导热介质。
本发明的技术效果和优点：晶体熔化及长晶时坩埚不动，笼体缓慢移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部结晶，随着笼体的连续移动，晶体沿着与笼体运动相同的方向逐渐长大。利用本发明提出的生长方法，坩埚不动，靠炉体的移动实现晶体生长，可有效避免传统闪烁晶体生长方法中因引下装置的微小振动对晶体生长干扰而引入的包裹体、气泡等杂质，可显著提高晶体的光学质量，特别适合大尺寸、高光学质量闪烁晶体的生长。
附图说明
附图1为：闪烁晶体研发、生长的设备整体示意图。
图中：1-炉体；2-隔热笼支架；3-隔热笼保温硬毡；4-石墨加热器；5- 石墨DS块；6-石墨立柱；7-电机传动轴；8-伺服电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图1所示的一种闪烁晶体研发、生长的设备及制作工艺，包括炉体和热场，所述热场设置在炉体内部，所述热场包括隔热笼、加热器、定向散热块、立柱等组成，所述隔热笼由不锈钢笼架和碳毡组成，所述加热器、定向散热块及立柱均由石墨件组成,所述隔热笼上部由伺服电机驱动，可以沿垂直方向移动，为更好的进行保温降低能耗，所述隔热笼由双层碳毡构成及包括上下保温板和侧保温板，所述碳毡及不锈钢笼架由碳材料的螺杆机螺母进行连接；
工作时，将原料置于坩埚中，输入程序开始加热，将物料加热至全部熔化至液体，然后进行长晶控制，长晶时坩埚不动，笼体缓慢移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部结晶，随着笼体的连续移动，晶体沿着与笼体运动相同的方向逐渐长大，结晶结束后进行逐步退火冷却；
工艺流程包括进炉、加热、熔化、长晶、退火以及冷却、出炉七个步骤：进炉：把装好原料的坩埚放到晶体生长炉内的DS块上；加热：根据原料的熔点以及配方要求加热至一定的工艺温度；熔化：在加热阶段的温度基础上再进行加温处理，使原料充分的熔化，保证液体上下的温度差控制在要求范围内为长晶做好准备；长晶：长晶就是将液体逐步凝固成固体的过程，长晶时保持坩埚不动，笼体缓慢向上移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部先结晶，随着笼体的连续移动，晶体沿着与笼体运动相同的方向逐渐长大；退火：液体全部凝固为固体后，由于此时固体上下温差较大，整体温度较高，需要消除温度差并降低顶部温度，通过退火工艺可以满足此问题，以消除晶体应力；冷却：退火结束，进入冷却阶段，通过控制温度和隔热笼位置来控制，使晶体温度降至常温准备出炉；出炉脱模：把坩埚从晶体生长炉取出来，并把坩埚与晶体分离，得到大尺寸碘化钠晶体。
优选的，所述加热器置于笼体内部，包括顶加热器及侧加热器，上面由铜电极相连，由外部电源进行通电加热。
优选的，所述加热器主要用来对闪烁晶体物料进行加热及降温的温度控制。
优选的，所述定向散热块置于立柱上，主要作为闪烁晶体物料的放置平台及闪烁晶体散温凝固的导热介质。
优选的，所述立柱置于炉体底部及定向散热块之间，主要作为定向散热块的支撑及晶体散温凝固的导热介质。
该发明的工作原理：晶体熔化及长晶时坩埚不动，笼体缓慢移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部结晶，随着笼体的连续移动，晶体沿着与笼体运动相同的方向逐渐长大。利用本发明提出的生长方法，坩埚不动，靠炉体的移动实现晶体生长，可有效避免传统闪烁晶体生长方法中因引下装置的微小振动对晶体生长干扰而引入的包裹体、气泡等杂质，可显著提高晶体的光学质量，特别适合大尺寸、高光学质量闪烁晶体的生长。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：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，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 (5)
1.一种闪烁晶体研发、生长的设备及制作工艺，其特征在于:包括炉体和热场，所述热场设置在炉体内部，所述热场包括隔热笼、加热器、定向散热块、立柱等组成，所述隔热笼由不锈钢笼架和碳毡组成，所述加热器、定向散热块及立柱均由石墨件组成,所述隔热笼上部由伺服电机驱动，可以沿垂直方向移动，为更好的进行保温降低能耗，所述隔热笼由双层碳毡构成及包括上下保温板和侧保温板，所述碳毡及不锈钢笼架由碳材料的螺杆机螺母进行连接；
工作时，将原料置于坩埚中，输入程序开始加热，将物料加热至全部熔化至液体，然后进行长晶控制，长晶时坩埚不动，笼体缓慢移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部结晶，随着笼体的连续移动，晶体沿着与笼体运动相同的方向逐渐长大，结晶结束后进行逐步退火冷却；
工艺流程包括进炉、加热、熔化、长晶、退火以及冷却、出炉七个步骤：进炉：把装好600kg碘化钠粉末的坩埚放到晶体生长炉内的DS块上；加热：根据原料的熔点以及配方要求加热至一定的工艺温度；熔化：在加热阶段的温度基础上再进行加温处理，使原料充分的熔化，保证液体上下的温度差控制在要求范围内为长晶做好准备；长晶：长晶就是将液体逐步凝固成固体的过程，长晶时保持坩埚不动，笼体缓慢向上移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部先结晶，随着笼体的连续移动，晶体沿着与笼体运动相同的方向逐渐长大；退火：液体全部凝固为固体后，由于此时固体上下温差较大，整体温度较高，需要消除温度差并降低顶部温度，通过退火工艺可以满足此问题，以消除晶体应力；冷却：退火结束，进入冷却阶段，通过控制温度和隔热笼位置来控制，使晶体温度降至常温准备出炉；出炉脱模：把坩埚从晶体生长炉取出来，并把坩埚与晶体分离，得到大尺寸碘化钠晶体。
2.根据权利要求1所述的一种闪烁晶体研发、生长的设备及制作工艺，其特征在于：所述加热器置于笼体内部，包括顶加热器及侧加热器，上面由铜电极相连，由外部电源进行通电加热。
3.根据权利要求1所述的一种闪烁晶体研发、生长的设备及制作工艺，其特征在于：所述加热器主要用来对闪烁晶体物料进行加热及降温的温度控制。
4.根据权利要求1所述的一种闪烁晶体研发、生长的设备及制作工艺，其特征在于：所述定向散热块置于立柱上，主要作为闪烁晶体物料的放置平台及闪烁晶体散温凝固的导热介质。
5.根据权利要求书1所述的一种闪烁晶体研发、生长的设备及制作工艺，其特征在于：所述立柱置于炉体底部及定向散热块之间，主要作为定向散热块的支撑及晶体散温凝固的导热介质。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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