CN115042104B - 一种用于单晶立放极化的夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种用于单晶立放极化的夹持装置，用于一并夹持单晶和极板，包括：上板，其上设置有连通夹层的T型槽，还设置贯通的通孔；下板，连接上板在上板、下板之间形成所述的夹层，其上设置有贯通孔；弧挡板，固定于下班上并凸向夹层内；定把手，固定连接在上板上；动把手，活动设置在上板上，包括横杆以及与横杆两端连接的竖杆，所述竖杆贯穿上板至夹层内；两组侧压组件，任意一组包括两个弧形压板和连杆，弧形压板顶部设置有凸部，所述凸部内置于T型槽，所述连杆连接至竖杆上的同一位置。本发明可一并夹持取放极板和单晶，极板和单晶的夹持状态即极化时的状态，安装取放十分方便，达到立放的目的，提高了极化质量，特别适合小尺寸单晶的极化使用。

Description

一种用于单晶立放极化的夹持装置

技术领域

本发明涉及晶体夹持领域，具体涉及一种用于单晶立放极化的夹持装置。

背景技术

所谓单晶，即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。单晶整个晶格是连续的，具有重要的工业应用。目前用途最广泛的新型无机单晶材料诸如铌酸锂(LiNbO3)晶体，它是很好的压电换能材料，铁电材料，电光材料，非线性光学材料及表面波基质材料。

单晶作为电光材料在光通讯中起到光调制作用，所谓电光效应是指对晶体施加电场时，晶体的折射率发生变化的效应。有些晶体内部由于自发极化存在着固有电偶极矩，当对这种晶体施加电场时，外电场使晶体中的固有偶极矩的取向倾向于一致或某种优势取向，因此，必然改变晶体的折射率，即外电场使晶体的光率体发生变化。实际工艺中通过极化工艺在单晶中构造出具有相反极化方向的极化区域，从而在晶体中形成畴壁结构。

目前主流的单晶尺寸集中在3-4英寸，所采用的是卧式极化的方法，即将单晶横放在极化炉内进行极化的方式，于单晶上下两侧分别放置极板板，单晶棒与极板之间填充晶粉，例如单晶棒为铌酸锂晶体，晶粉为铌酸锂晶粉，单晶的重量将晶粉压实在下部的极板上，而上侧在晶粉中参伴粘结剂与极板粘接，但存在以下问题：极化需达到单晶的居里温度以上，一般都在一千摄氏度以上，例如铌酸锂晶体的极化温度一般为1160℃，在此高温下晶粉可能粉化粘接性能降低而导致晶粉堆塌崩、极板侧翻，最终导致极化失败。

因此，可以立放的方式对单晶进行极化操作，而考虑到立放单晶对空间高度要求高，对于长尺寸单晶而言，当前厂区空间不适用，同时单晶密度大，整理重量大，立放吊装困难，因此此技术路线一直不被涉足。

发明内容

本发明提供一种用于单晶立放极化的夹持装置，用于一并夹持单晶和极板以将其放置于坩埚上，使得单晶和极板能以极化时的状态立放于坩埚内，满足采用与现有技术不同的立放单晶进行极化的取放要求，适用于当下主流小型单晶(小尺寸、短棒)的极化，接下来对本发明做进一步地阐述。

一种用于单晶立放极化的夹持装置，用于一并夹持单晶和极板，包括：

上板，其上设置有连通夹层的T型槽，还设置贯通的通孔；

下板，连接上板在上板、下板之间形成所述的夹层，其上设置有贯通孔；

弧挡板，固定于下班上并凸向夹层内；

定把手，固定连接在上板上；

动把手，活动设置在上板上，包括横杆以及与横杆两端连接的竖杆，所述竖杆贯穿上板至夹层内；

两组侧压组件，任意一组包括两个弧形压板和连杆，弧形压板顶部设置有凸部，所述凸部内置于T型槽，所述连杆连接至竖杆上的同一位置。

作为优选地，所述定把手、动把手的垂直轴面共面，所述通孔与T型槽交汇，交汇处可作为弧形压板的安装位置；具体操作层面，将弧形压板顶部的凸部由此交汇口安装至T型槽内即可，作用在于安装拆卸侧压组件时不需要将上板和下板拆除。

作为优选地，所述动把手的横杆上套设有握筒，握筒上设置有与手指配合的指槽；作用在于符合人体力学，便于发力。夹持组件将单晶和极板夹紧提起后，夹持组件与单晶和极板构成一取放整体，可直接将单晶、极板悬置于坩埚内，向坩埚内灌装晶粉直至埋没单晶、极板即可完成极化前的工序。

作为优选地，所述竖杆上设置有一螺纹段，螺纹段上配合有紧锁螺母，紧锁螺母位于上板上方，在夹紧后，转动紧锁螺母直至其向下抵触到上板即完成自锁；在夹紧单晶、极板后通过紧锁结构实现自锁，避免操作者持续发力。

作为优选地，所述上板上设置有贯通的通孔为腰槽，所述横杆包括分离的两段，任意一段一端连接竖杆，另一端同轴设于握筒内，位于握筒内的两段端面存在间隔；作用在于夹持不同尺寸的单晶。

作为优选地，上板上于竖杆的中心位置设置有校准块，校准块上设置有滑槽，滑槽内设置有活动的滑轴，两侧的竖杆上分别枢接有等长的第二连杆，两第二连杆枢接至滑轴两端。在夹持不同尺寸的单晶时，中心校准结构强制校准单晶处于极板的中心位置，即强制所夹持的单晶处于极板中心位置。

作为优选地，极板的长度长于单晶；所述上板上固定有位于夹层内的垫块，垫块的外边缘最大径小于单晶的直径，所述垫块的高度为极板与单晶高度差的一半。垫块作用在于使得弧形压板与单晶作用而与垫块无作用，通过夹持组件夹持单晶、极板时，极板向上顶触上板，而单晶则向上顶触垫块，此时单晶顶面和底面均与极板的顶面和底面存在高度差，保证单晶完全处于极板所产生的电场中部。

作为优选地，所述上板和下板呈类等边三角形结构，下板在三个顶角处倒圆角处理形成圆角部；并且，下放下板至坩埚内后圆角部与坩埚内壁接触；作用在于通过三点定位维持极板和单晶垂直立放的效果。

作为优选地，所述坩埚为圆筒状，上板和下板类等边三角形结构，三角边与圆筒内壁之间存在未被上板、下板隔断的敞口，敞口作为晶粉的倒入口。

作为优选地，所述上板边缘的三个角部所外接的圆的直径大于坩埚内径，所在下板与坩埚内壁接触时，上板边缘的三个角部底面均与坩埚顶部面接触，坩埚提供夹持组件的支持力。

有益效果：与现有技术相比，本发明可一并夹持取放极板和单晶，极板和单晶的夹持状态即极化时的状态，安装取放十分方便，达到立放的目的，提高了极化质量，特别适合小尺寸单晶的极化使用。

附图说明

图1：本发明夹持装置的结构示意图；

图2：夹持装置的结构仰视图；

图3：夹持装置放置于坩埚上的俯视图；

图4：夹持装置放置于坩埚上的侧视图

图5：立放单晶进行极化的效果图；

图中：单晶1、极板2、极化炉3、坩埚托4、坩埚5、螺栓紧固件6、上板7、T型槽71、通孔72、下板8、贯通孔81、圆角部82、弧挡板9、定把手11、动把手12、横杆121、竖杆122、侧压组件13、弧形压板131、连杆132、握筒14、指槽141、紧锁螺母15、校准块16、滑槽161、滑轴17、第二连杆18、垫块19、倒入口20。

具体实施方式

接下来结合附图1-5对本发明的一个具体实施例来做详细地阐述。

参考附图5，一种用于单晶立放极化的夹持装置，用于一并夹持单晶1和极板2，在对夹持装置进行阐述前，本实施例先对采取立放单晶、极板进行极化的方式进行阐述，参考附图1，极化发生于极化炉3内，极化炉作用在于产生居里温度之上的高温，极化炉1内置坩埚托4，坩埚托4上承载有坩埚5，例如背景技术所述，极化炉内的温度高达一千摄氏度以上，所述的坩埚托4、坩埚5采用耐高温且强度高的氧化镁材料。坩埚5内置待极化的单晶和极板，并且所述单晶和极板立放于坩埚内，单晶两侧放置相对的弧形极板，坩埚内裝盛有晶粉，晶粉完全埋没单晶和极板，单晶和极板在与晶粉的支持力和摩擦力下维持相对位置稳定；极板通过连接线与炉体外的极化电源电连接，在通电后于两极板之间产生电场，所述待极化单晶处于两弧形边缘母线以及极板所围成的空间区域内，作用在于保证单晶整体均处于电场内而被极化。所述晶粉填充于坩埚内并埋没极板和单晶，其作用一方面在于向单晶均匀传热，另一个作用在于将极板和单晶间隔开，立放状态的极板和单晶无直接力的作用，单晶在晶粉的支持力和摩擦力下处于立放稳定状态，即使晶粉少量粉化也能维持立放态稳定，而且此状态下的极板全方向受力，与卧放状态下的单向承受晶粉和单晶压应力不同，弧形极板维持形状稳定无形变，也即维持电场稳定，保障极化质量。

依据前述，采用立放单晶的方式要求所述待极化单晶处于两弧形边缘母线以及极板所围成的空间区域内，也即要求单晶底面所在高度不低于极板底面所在高度，顶面所在高度不低于极板顶面所在高度，并且要求极板和单晶垂直悬置于坩埚内，在工艺操作层面，一方面，通过操作者直接悬置单晶、极板无法确保其立放状态，人为操持单晶、极板的同时向坩埚内灌装晶粉，晶粉对单晶、极板存在冲击扰动，进一步地提高偏移风险，另一方面，无法直观观测单晶底面是否低于极板所在底面高度。

因此，本发明所提供的一种用于单晶立放极化的夹持装置，可以一并夹持单晶、极板以将单晶和极板以立放极化的状态放置于坩埚内，在灌装晶粉时维持状态静止。

参考附图1-3，本发明所述的夹持装置，包括通过螺栓紧固件6连接于一体的上板7和下板8，上板7和下板8之间形成一夹层，下板8上设置有贯通孔81，待夹持的单晶和极板顶端由此贯通孔81进入夹层内，所述上板7和\或下板8连接有凸向夹层内的弧挡板9，上板7内设置有T型槽71，T型槽71的槽口连通夹层；上板7上还固定连接有定把手11，同时还活动设有动把手12，其中动把手12由横杆121以及与横杆121两端一体连接的竖杆122构成，所述竖杆122贯穿上板7至夹层内；夹层内置有两组侧压组件13，任意一组侧压组件13包括两个弧形压板131和连杆132，弧形压板131顶部设置有凸部，所述凸部内置于T型槽71，弧形压板131可在T型槽71的导向下滑动，所述连杆132连接至竖杆122上的同一位置例如端部。

夹持组件夹持单晶、极板的使用原理如下：首先，向下推动动把手，竖杆向下活动，拉动与之连接的两弧夹板相向移动，为极板和单晶预留足够的进入空间；而后，将对夹组件放置在摆放好的极板、单晶顶部，极板、单晶顶端部进入夹层空间；最后，同时握住定把手、动把手，对动把手施加向上的拉力，向上拔起竖杆，竖杆联动推动两弧夹板背向移动，分别将极板压紧在弧挡板上，同时将单晶夹紧，此时可将单晶和极板提起。提起后的极板通过其表面与弧挡板、弧夹板的摩擦力稳定，单晶通过其表面与两弧夹板的摩擦力稳定。

所述定把手11、动把手12的垂直轴面共面，两组侧压组件13对称位于单晶的两侧，其中，所述竖杆122贯穿上板7至夹层内，要求上板7上设置有贯通的通孔72以提供竖杆122竖向活动的空间，根据动作原理，所述的通孔72与T型槽71交汇，本实施例中，交汇处可作为弧形压板131的安装位置，具体操作层面，将弧形压板131顶部的凸部由此交汇口安装至T型槽71内即可，作用在于安装拆卸侧压组件13时不需要将上板和下板拆除，原则上仅需在上板底面设置一段长度而不需横贯上板的T型槽71。

所述动把手12的横杆121上套设有握筒14，握筒14上设置有与手指配合的指槽141，作用在于符合人体力学，便于发力。夹持组件将单晶和极板夹紧提起后，夹持组件与单晶和极板构成一取放整体，可直接将单晶、极板悬置于坩埚内，向坩埚内灌装晶粉直至埋没单晶、极板即可完成极化前的工序。

本实施例中，为避免操作者持续发力，还设置有一紧锁结构，在夹紧单晶、极板后通过紧锁结构实现自锁，操作者提放夹持组件不在需要作用于动把手，具体方案如下：所述竖杆122上设置有一螺纹段，螺纹段上配合有紧锁螺母15，紧锁螺母15位于上板7上方，在夹紧后，转动紧锁螺母15直至其向下抵触到上板7即完成自锁。

所述上板7上设置有贯通的通孔72为腰槽，其作用在于不仅提供竖杆122竖向活动的空间，还提供了两竖杆122之间间隔的调节空间，以夹持不同尺寸的单晶，所述横杆121包括分离的两段，任意一段一端连接竖杆122，另一端同轴设于握筒14内，位于握筒14内的两段端面存在间隔，在夹持不同尺寸的单晶时两竖杆122之间的距离不同，握筒14内的两段端面距离也不同。

进一步地，所述腰槽形的通孔72的存在提供了竖杆122的调节空间，但两竖杆122相向靠近或远离的程度存在随机性，也即所夹持的单晶与两侧的极板的间隔不等距，本实施例中还设置有中心校准结构，强制校准单晶处于极板的中心位置，具体地，上板7上于竖杆122的中心位置设置有校准块16，校准块16上设置有滑槽161，滑槽161内设置有活动的滑轴17，两侧的竖杆122上分别枢接有等长的第二连杆18，两第二连杆18枢接至滑轴17两端。其作用原理为：在夹持不同尺寸的单晶时，两竖杆122之间的距离不同，两第二连杆18的夹角不同，滑轴17在滑槽161内的高度不同，但强制两竖杆122关于滑槽161对此，即强制所夹持的单晶处于极板中心位置。

依据前述，本实施例要求单晶底面所在高度不低于极板底面所在高度，顶面所在高度不低于极板顶面所在高度，当单晶与极板等高时，通过夹持组件夹持单晶、极板时，所述单晶、极板上顶面均直接顶触于上板，此时即保证单晶与极板上下面共面。本实施例作为一个优选的实施例，极板的长度长于单晶，所述夹持组件的上板上固定有位于夹层内的垫块19，垫块19的外边缘最大径小于单晶的直径，作用在于使得弧形压板131与单晶1作用而与垫块19无作用。通过夹持组件夹持单晶1、极板2时，极板2向上顶触上板7，而单晶1则向上顶触垫块19，此时单晶顶面和底面均与极板的顶面和底面存在高度差，保证单晶完全处于极板所产生的电场内。最佳的，所述垫块19的高度为极板2与单晶1高度差的一半，此时单晶与极板顶面和底面的高度差相同，单晶处于电场的中间。

参考附图3-4，依据前述，本实施例还要求极板和单晶垂直悬置于坩埚内，基于此目的，本实施例采取如下技术方案：所述上板7和下板8呈类等边三角形结构，下板8在三个顶角处进行倒圆角处理形成圆角部82，并且在下放下板至坩埚5内后，圆角部82与坩埚5内壁接触，形成三点定位的效果，达到维持极板和单晶垂直立放的效果。

需要说明的是，本实施例上板7和下板8采用呈类等边三角形结构的作用还在于为晶粉装盛提供倒入口20，所述坩埚5为圆筒状，而上板7和下板8类等边三角形结构，三角边与圆筒内壁之间存在未被上板、下板隔断的敞口，此敞口即可作为晶粉的倒入口。

为解放灌装晶粉时拿握夹持组件的手部，本实施例的夹持组件可直接放置于坩埚上，参考附图，具体地，所述上板7的在三个顶角处不进行倒圆角或倒圆角的程度小于下板8，上板7边缘的三个角部所外接的圆的直径大于坩埚内径，所达到的效果为在下板8与坩埚内壁接触时，上板7边缘的三个角部均与坩埚5顶部接触，坩埚提供夹持组件的支持力。需要说明的是，在此情况下，单晶与极板等高时的极化不是最佳状态，此时单晶、极板上顶面均直接顶触于上板，也即单晶、极板上顶面与坩埚顶面共面，此时灌装的晶粉无法完全淹没单晶，极化达不到最佳效果，而极板2的长度长于单晶1时可以达到最佳效果，此时垫块19的存在使得单晶1顶面与坩埚5顶面存在高度差，此高度差可被晶粉填充。

在灌装晶粉时，将夹持有单晶1和极板2的夹持装置放置于坩埚上，此时极板2和单晶1均处于垂直立放的状态，通过坩埚5与上板7之间的敞口灌装晶粉至一定高度，例如达到下板8后，移开本发明的夹持装置，此时极板2和单晶1均在晶粉的摩擦力作用下静止，再继续灌装晶粉直至完全淹没单晶，最后开启极化炉进行极化。

本发明可一并夹持取放极板和单晶，极板和单晶的夹持状态即极化时的状态，安装取放十分方便，达到立放的目的，提高了极化质量，特别适合小尺寸单晶的极化使用。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (4)

1.一种用于单晶立放极化的夹持装置，用于一并夹持单晶（1）和极板（2），其特征在于包括：

上板（7），其上设置有连通夹层的T型槽（71），还设置贯通的通孔（72）；

下板（8），连接上板在上板、下板之间形成所述的夹层，其上设置有贯通孔（81）；

弧挡板（9），固定于下班上并凸向夹层内；

定把手（11），固定连接在上板上；

动把手（12），活动设置在上板上，包括横杆（121）以及与横杆两端连接的竖杆（122），所述竖杆贯穿上板至夹层内；

两组侧压组件（13），任意一组包括两个弧形压板（131）和连杆（132），弧形压板顶部设置有凸部，所述凸部内置于T型槽，所述连杆连接至竖杆上的同一位置；

所述竖杆（122）上设置有一螺纹段，螺纹段上配合有紧锁螺母（15），紧锁螺母（15）位于上板上方，在夹紧后，转动紧锁螺母直至其向下抵触到上板完成自锁；

上板（7）上于竖杆（122）的中心位置设置有校准块（16），校准块上设置有滑槽（161），滑槽内设置有活动的滑轴（17），两侧的竖杆上分别枢接有等长的第二连杆（18），两第二连杆枢接至滑轴的两端；

极板的长度长于单晶；所述上板上固定有位于夹层内的垫块（19），垫块的外边缘最大径小于单晶的直径，所述垫块的高度为极板与单晶高度差的一半；

所述上板（7）和下板（8）呈类等边三角形结构，下板在三个顶角处倒圆角处理形成圆角部（82），并且，下放下板至坩埚（5）内后圆角部与坩埚内壁接触；

所述坩埚（5）为圆筒状，三角边与圆筒内壁之间存在未被上板、下板隔断的敞口，敞口作为晶粉的倒入口（20）；所述上板（7）边缘的三个角部所外接的圆的直径大于坩埚内径，所在下板（8）与坩埚内壁接触时，上板（7）边缘的三个角部底面均与坩埚顶部面接触。

2.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于：

所述定把手（11）、动把手（12）的垂直轴面共面；

所述通孔（72）与T型槽（71）交汇，交汇处可作为弧形压板（131）的安装位置。

3.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于：

所述动把手（12）的横杆（121）上套设有握筒（14），握筒上设置有与手指配合的指槽（141）。

4.根据权利要求3所述的夹持装置，其特征在于：

所述上板（7）上设置有贯通的通孔（72）为腰槽，所述横杆（121）包括分离的两段，任意一段一端连接竖杆（122），另一端同轴设于握筒（14）内，位于握筒内的两段端面存在间隔。