CN115074817A - 一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，包括设备外壳，设备外壳的上侧周向均布设有若干观察窗，若干观察窗与若干监测设备一一对应设置，设备外壳的内部工作腔中设有热场一和热场二，热场一包括保温层一，保温层一中设有坩埚一，热场二包括保温层二，保温层二设置在坩埚二的侧壁，将硅料送入热场二的坩埚二中，对坩埚二中的硅料进行加热熔化，形成硅液，然后进入热场一的坩埚一中，硅液相较于硅料在进入坩埚一的过程中冲击较小，避免了坩埚一直接添加固体硅料导致的溅液问题，解决了在连续直拉法生产工艺中，在添加新的硅料时，不可避免的会出现溅料，导致晶棒生长界面的温度波动较大，从而会影响单晶硅的品质的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体为一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备。
背景技术
硅材料是现代信息社会的基础，它不仅是光伏发电等产业的主要功能材料，也是半导体产业，特别是电力电子器件的基础材料。
目前，连续直拉法相较于多次装料拉晶技术，由于节省了熔料时间，有效提升了生产效率，因此，近些年来，连续直拉法技术在单晶硅生产中被广泛应用。然而，在连续直拉法生产工艺中，在添加新的硅料时，不可避免的会出现溅料，导致晶棒生长界面的温度波动较大，从而会影响单晶硅的品质。
发明内容
本发明提供一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，用以解决上述在连续直拉法生产工艺中，在添加新的硅料时，不可避免的会出现溅料，导致晶棒生长界面的温度波动较大，从而会影响单晶硅的品质的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，包括设备外壳，设备外壳的上侧周向均布设有若干观察窗，若干观察窗与若干监测设备一一对应设置，监测设备通过安装块一与外壳连接，设备外壳的内部工作腔中设有若干热场。
优选的，若干热场包括热场一和热场二，热场一包括保温层一，保温层一的底部与工作腔的底部固定连接，保温层一的顶部安装有保温盖，保温盖上设有拉晶孔和安装孔。
优选的，保温层一中设有坩埚一，坩埚一的周侧设有加热器一，坩埚一的下端固定连接有驱动轴，驱动轴与工作腔的下端转动连接，且驱动轴固定连接有驱动设备，拉晶孔与坩埚一对应设置。
优选的，热场二包括保温层二，保温层二设置在坩埚二的侧壁，坩埚二的底部连接有加热器二。
优选的，坩埚二与保温盖上的安装孔固定连接，坩埚二的出口处与进料管二的入口处连通，进料管二的出口处与坩埚一的入口处连通。
优选的，坩埚二的入口处与进料管一的出口处连通，进料管一的入口处与加料器的出口处连通，加料器设置在设备外壳的外部，且加料器的下端设有底座。
优选的，设备外壳的上端安装有拉晶板，拉晶板上安装有拉晶机构，拉晶机构包括拉晶绳，且拉晶绳穿过拉晶孔与坩埚一对应设置。
优选的，监测设备为CCD工业相机，监测设备2与处理器连接，处理器通过GPRS模块与显示屏连接。
优选的，安装块一上连接有安装机构，安装机构用于安装监测设备，安装机构包括：
安装框架，安装框架的内部设有工作腔，工作腔的下端左右两侧连通有活动腔，活动腔与安装块二滑动连接，安装块二和工作腔的侧壁之间固定设有弹簧一，且安装块二与配合块一滑动连接，配合块一与工作腔的侧壁滑动连接；
动力壳，动力壳的内部设有动力腔，动力腔的下端连通有动力孔，动力孔与工作腔连通，动力孔与转动轴一转动连接，转动轴一与接触板固定连接，接触板与动力壳的下端转动连接；
两个滑动块一，两个滑动块一分别与安装框架左右两端的滑槽滑动连接，滑动块一靠近工作腔的一端与转动块一转动连接，转动块一与连接块一固定连接，连接块一与连接块二固定连接，连接块二与接触球转动连接；
两个转动轴二，两个转动轴二分别与左右两侧的连接块二固定连接，且两个转动轴二之间转动连接；
转动块二，转动块二与动力壳的转动连接，转动块二远离动力壳的一端与靠近转动块二一侧的转动块一通过固定轴固定连接，转动块二设有卡槽，且卡槽与动力腔连通，卡槽与卡块配合，卡块与锥齿轮二固定连接，锥齿轮二与锥齿轮一啮合，锥齿轮一与转动轴一固定连接；
滑动板，滑动板滑动设置在动力腔中，滑动板远离转动块二的一端和动力腔的侧壁之间固定设有弹簧二，滑动板上贯穿有磁块，磁块与电磁块一、电磁块二对应设置；
远离转动块二一侧的滑动块一、转动块一上贯穿设有配合孔；
驱动电机，驱动电机与安装块一滑动连接，驱动电机与伸缩轴固定连接，安装块一与安装框架转动连接，伸缩轴的固定端与安装块一滑动连接，伸缩轴的活动端穿过配合孔、动力壳远离转动块二的一端进入动力腔中与滑动板转动连接，与锥齿轮二固定连接，且伸缩轴的活动端与配合块固定连接，配合块与配合孔配合；
螺纹套，螺纹套固定设置在工作腔的下端中部，螺纹套与螺纹杆螺纹连接，螺纹杆与接触板固定连接；
连接块三，连接块三与靠近转动块二一侧的转动轴二固定连接，且连接块三与转动块二固定连接，远离转动块二一侧的转动轴二与齿轮一固定连接，齿轮一与齿轮二啮合，齿轮二与动力壳固定连接，齿轮二和远离转动块二一侧的连接块二之间固定设有弹簧三，且弹簧三套设在远离转动块二一侧的转动轴二上；
安装块二用于固定监测设备。
优选的，还包括辅助夹料机构，辅助夹料机构安装在拉晶板靠近工作腔的一端，辅助夹料机构还包括：
固定壳，固定壳与拉晶板靠近工作腔的一端固定连接，固定壳的内部设有空腔，空腔的上下两端连通有滑动槽；
两个转动轴三，两个转动轴三分别转动设置在空腔的左右两侧前后两端之间，转动轴三的前后两侧对称设有齿轮三、锥齿轮三，锥齿轮三与圆盘上的啮合齿啮合，圆盘与转动轴四固定连接，转动轴四贯穿空腔的上端、拉晶板与带轮固定连接，左右两侧的带轮通过传送带连接；
两个滑动块二，两个滑动块二滑动设置在空腔、滑动槽的左右两侧，滑动块二的前后两端对称设有缓冲槽，缓冲槽中固定设有弹簧四，弹簧四与缓冲块固定连接，缓冲块滑动设置在缓冲槽中；
四个配合槽，四个配合槽对称设置在空腔的左右两侧前后两端，且配合槽与缓冲块配合；
两个导向板，两个导向板分别滑动设置在空腔的左右两侧，导向板的一端前后两侧与连接杆固定连接，连接杆贯穿滑动块二的一端进入活动槽中，且连接杆与滑块固定连接，滑块中设有密封腔，密封腔中设有密封块，密封块贯穿密封腔的侧端、活动槽的侧端进入缓冲槽中，且密封块与缓冲块中的倾斜槽滑动连接，缓冲块滑动设置在活动槽中，且缓冲块和活动槽之间固定设有弹簧六；
两个齿条，两个齿条分别与左右两侧的导向板远离连接杆的一端固定连接，齿条与齿轮三啮合，且导向板和空腔的侧壁之间固定设有弹簧五，齿条通过导向块固定连接与空腔的后壁滑动连接；
两个升降杆，两个升降杆分别与滑动块二靠近工作腔的一端固定连接，升降杆远离滑动块二的一端与夹持块固定连接；
密封腔靠近拉晶板的一端连通有加压通道，且加压通道与堵块配合，拉晶板上贯穿设有加压槽，且加压槽与加压通道对应设置。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的安装机构结构示意图；
图3为本发明的动力壳内部结构示意图；
图4为本发明的辅助夹料机构正视结构示意图；
图5为本发明的空腔内部俯视结构示意图；
图6为本发明的拉晶板俯视结构示意图；
图7为本发明的左侧圆盘连接结构示意图；
图8为本发明的右侧圆盘连接结构示意图。
图中：1、设备外壳；11、工作腔；12、观察窗；2、监测设备；3、安装块一；4、底座；41、加料器；42、进料管一；5、保温层一；6、坩埚一；61、拉晶孔；62、驱动轴；63、保温盖；64、坩埚二；65、进料管二；7、安装机构；71、安装框架；72、工作腔；73、活动腔；74、螺纹套；75、螺纹杆；76、接触板；77、滑动块一；78、转动块一；79、连接块一；710、连接块二；711、接触球；712、转动轴二；713、连接块三；714、转动块二；715、动力腔；716、齿轮一；717、弹簧三；718、齿轮二；719、配合块一；720、弹簧一；721、安装块二；722、配合块二；723、配合孔；724、伸缩轴；725、驱动电机；726、转动轴一；727、动力孔；728、锥齿轮一；729、锥齿轮二；730、卡块；731、卡槽；732、滑动板；733、弹簧二；734、电磁块一；735、磁块；736、电磁块二；737、动力壳；8、拉晶板；9、固定壳；91、空腔；92、滑动块二；93、配合槽；94、缓冲块；95、缓冲槽；96、密封块；97、活动槽；98、滑块；99、密封圈；910、导向板；911、弹簧五；912、齿轮三；913、转动轴三；914、导向块；915、齿条；916、滑动槽；917、加压通道；918、锥齿轮三；919、圆盘；920、转动轴四；921、带轮；922、升降杆；923、连接杆；924、加压槽；925、弹簧四。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供如下实施例
实施例1
本发明实施例提供了一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，如图1所示，包括设备外壳1，设备外壳1的上侧周向均布设有若干观察窗12，若干观察窗12与若干监测设备2一一对应设置，监测设备2通过安装块一3与外壳1连接，设备外壳1的内部工作腔11中设有若干热场；
若干热场包括热场一和热场二，热场一包括保温层一5，保温层一5的底部与工作腔11的底部固定连接，保温层一5的顶部安装有保温盖63，保温盖63上设有拉晶孔61和安装孔；
保温层一5中设有坩埚一6，坩埚一6的周侧设有加热器一，坩埚一6的下端固定连接有驱动轴62，驱动轴62与工作腔11的下端转动连接，且驱动轴62固定连接有驱动设备，拉晶孔61与坩埚一6对应设置；
热场二包括保温层二，保温层二设置在坩埚二64的侧壁，坩埚二64的底部连接有加热器二；
坩埚二64与保温盖63上的安装孔固定连接，坩埚二64的出口处与进料管二65的入口处连通，进料管二65的出口处与坩埚一6的入口处连通；
坩埚二64的入口处与进料管一42的出口处连通，进料管一42的入口处与加料器41的出口处连通，加料器41设置在设备外壳1的外部，且加料器41的下端设有底座4。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
在设备外壳1上设置观察窗12，监测设备2与设备外壳1的观察窗12对应设置，通过调整监测设备2的曝光时间匹配不同拉晶阶段的图像亮度差异，在拉晶设备工作时对拉晶设备内的拉晶状态图像进行采集，实现拉晶状态监测，有助于分析拉晶过程的质量和进度管控，驱动设备用于带动坩埚一6转动，保温层一和保温层二用于保持热场一、热场二中的温度稳定，在加料器41工作时，将硅料通过进料管一42送入热场二的坩埚二64中，通过加热器二对坩埚二64中的硅料进行加热熔化，形成硅液，硅液通过进料管二65进入热场一的坩埚一6中，在对坩埚一6中硅液进行拉晶时，通过加料器41、坩埚二64和加热器二的配合，使得硅液不断进入坩埚一6同时，坩埚一6中硅液温度仍可保持稳定，减缓了第一坩埚的熔料时间，且硅液相较于硅料，在进入坩埚一6的过程中冲击较小，提高了坩埚一6的使用寿命，避免了坩埚一6直接添加固体硅料导致的溅液问题，解决了在连续直拉法生产工艺中，在添加新的硅料时，不可避免的会出现溅料，导致晶棒生长界面的温度波动较大，从而会影响单晶硅的品质的技术问题。
实施例2
在实施例1的基础上，如图1所示，设备外壳1的上端安装有拉晶板8，拉晶板8上安装有拉晶机构，拉晶机构包括拉晶绳81，且拉晶绳81穿过拉晶孔61与坩埚一6对应设置；
监测设备2为CCD工业相机，监测设备2与处理器连接，处理器通过GPRS模块与显示屏连接。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
通过调整监测设备2的曝光时间匹配不同拉晶阶段的图像亮度差异，在拉晶设备工作时对拉晶设备内的拉晶状态图像进行采集，处理器将CCD工业相机采集的图像进行备份压缩，并通过GPRS模块传输到显示屏，操作人员可通过显示屏实时观察拉晶设备内的拉晶状态，实现了拉晶状态监测，
在拉晶设备工作时，通过拉晶绳1向下释放籽晶至坩埚一6中的硅液进行引晶。
实施例3
在实施例1的基础上，如图2-3所示，安装块一3上连接有安装机构7，安装机构7用于安装监测设备2，安装机构7包括：
安装框架71，安装框架71的内部设有工作腔72，工作腔72的下端左右两侧连通有活动腔73，活动腔73与安装块二721滑动连接，安装块二721和工作腔72的侧壁之间固定设有弹簧一720，且安装块二721与配合块一719滑动连接，配合块一719与工作腔72的侧壁滑动连接；
动力壳737，动力壳737的内部设有动力腔715，动力腔715的下端连通有动力孔727，动力孔727与工作腔72连通，动力孔727与转动轴一726转动连接，转动轴一726与接触板76固定连接，接触板76与动力壳737的下端转动连接；
两个滑动块一77，两个滑动块一77分别与安装框架71左右两端的滑槽滑动连接，滑动块一77靠近工作腔72的一端与转动块一78转动连接，转动块一78与连接块一79固定连接，连接块一79与连接块二710固定连接，连接块二710与接触球711转动连接；
两个转动轴二712，两个转动轴二712分别与左右两侧的连接块二710固定连接，且两个转动轴二712之间转动连接；
转动块二714，转动块二714与动力壳737转动连接，转动块二714远离动力壳737的一端与靠近转动块二714一侧的转动块一78通过固定轴固定连接，转动块二714设有卡槽731，且卡槽731与动力腔715连通，卡槽731与卡块730配合，卡块730与锥齿轮二729固定连接，锥齿轮二729与锥齿轮一728啮合，锥齿轮一728与转动轴一726固定连接；
滑动板732，滑动板732滑动设置在动力腔715中，滑动板732远离转动块二714的一端和动力腔715的侧壁之间固定设有弹簧二733，滑动板732上贯穿有磁块735，磁块735与电磁块一734、电磁块二736对应设置；
远离转动块二714一侧的滑动块一77、转动块一78上贯穿设有配合孔723；
驱动电机725，转动块725与安装块一3滑动连接，转动块725与伸缩轴724固定连接，安装块一3与安装框架71转动连接，伸缩轴724的固定端与安装块一3滑动连接，伸缩轴724的活动端穿过配合孔723、动力壳737远离转动块二714的一端进入动力腔715中与滑动板732转动连接、与锥齿轮二729固定连接，且伸缩轴724的活动端与配合块二722固定连接，配合块二722与配合孔723配合；
螺纹套74，螺纹套74固定设置在工作腔72的下端中部，螺纹套74与螺纹杆75螺纹连接，螺纹杆75与接触板76固定连接；
连接块三713，连接块三713与靠近转动块二714一侧的转动轴二712固定连接，且连接块三713与转动块二714固定连接，远离转动块二714一侧的转动轴二712与齿轮一716固定连接，齿轮一716与齿轮二718啮合，齿轮二718与动力壳737固定连接，齿轮二718和远离转动块二714一侧的连接块二710之间固定设有弹簧三717，且弹簧三717套设在远离转动块二714一侧的转动轴二712上；
安装块二721用于固定监测设备2。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
安装机构7用于安装监测设备2，在安装监测设备2时，首先启动电磁块一734，使得电磁块一734和磁块735相吸，从而带动滑动板732滑动，弹簧二733压缩，滑动板732带动伸缩轴724移动，伸缩轴724带动锥齿轮二729移动，使得锥齿轮二729与锥齿轮一728啮合，此时卡块730未与卡槽731配合、配合块二722未与配合孔723配合，锥齿轮一728带动转动轴一726转动，转动轴一726通过接触板76带动螺纹杆75转动，通过螺纹套74的设置，使得螺纹杆75上下移动，螺纹杆75通过接触板76带动动力壳737上下移动，动力壳737带动转动块二724上下移动，转动块二724通过固定轴、动力壳737通过伸缩轴724共同带动转动块一78和滑动块一77上下移动，滑槽对滑动块一77的上下移动起到导向作用，在将动力壳737调节到目标位置后，关闭电磁块一734，在弹簧二733的弹性作用下推动滑动板732复位，然后启动电磁块二736，电磁块二736与磁块735相吸，带动滑动板732移动，使得卡块730与卡槽731配合，此时配合块二722未与配合孔723配合、锥齿轮二729未与锥齿轮一728啮合，然后控制驱动电机725，带动伸缩轴724转动，伸缩轴724通过锥齿轮二729带动卡块730转动，卡块730带动转动块二714转动，转动块二714带动连接块三713移动，连接块三731通过转动轴二712带动连接块二710以固定轴为中心转动，同时连接块二710通过连接块一79带动转动块一78转动，且固定轴转动时可带动靠近转动块二714一侧的转动块一78同步转动，使得连接块二710以固定轴为中心转动过程更加稳定，连接块二710转动过程中其上连接的接触球711与配合块一719接触，推动配合块一719上下移动，配合块一719带动安装块二721沿着活动腔73滑动，对监测设备2进行夹持固定，通过设置弹簧一720，提高了安装块二721的夹持稳定性，在完成监测设备2的固定后，关闭电磁块二736，在弹簧二733的弹性作用下带动滑动板732复位，此时配合块二722与配合孔723配合、锥齿轮二729未与锥齿轮一728啮合、卡块730未与卡槽731配合，配合块二722与配合孔723配合，避免该侧的转动块一78发生转动，影响安装块二721的夹持，若需调节安装机构7角度时，启动驱动电机725，带动伸缩轴724转动，从而使得配合块二722发生转动，配合块二722带动该侧的滑动块一77发生转动，带动安装框架71整体进行转动，达到了调节安装机构7角度的目的，从而提高了监测设备2的监测范围。
实施例4
在实施例2的基础上，如图4-8所示，还包括辅助夹料机构，辅助夹料机构安装在拉晶板8靠近工作腔11的一端，辅助夹料机构还包括：
固定壳9，固定壳9与拉晶板8靠近工作腔11的一端固定连接，固定壳9的内部设有空腔91，空腔91的上下两端连通有滑动槽916；
两个转动轴三913，两个转动轴三913分别转动设置在空腔91的左右两侧前后两端之间，转动轴三913的前后两侧对称设有齿轮三912、锥齿轮三918，锥齿轮三918与圆盘919上的啮合齿啮合，圆盘919与转动轴四920固定连接，转动轴四920贯穿空腔91的上端、拉晶板8与带轮921固定连接，左右两侧的带轮921通过传送带922连接；
两个滑动块二92，两个滑动块二92滑动设置在空腔91、滑动槽916的左右两侧，滑动块二92的前后两端对称设有缓冲槽95，缓冲槽95中固定设有弹簧四925，弹簧四925与缓冲块94固定连接，缓冲块94滑动设置在缓冲槽95中；
四个配合槽93，四个配合槽93对称设置在空腔91的左右两侧前后两端，且配合槽93与缓冲块94配合；
两个导向板910，两个导向板910分别滑动设置在空腔91的左右两侧，导向板910的一端前后两侧与连接杆923固定连接，连接杆923贯穿滑动块二92的一端进入活动槽97中，且连接杆923与滑块98固定连接，滑块98中设有密封腔99，密封腔99中设有密封块96，密封块96贯穿密封腔99的侧端、活动槽97的侧端进入缓冲槽95中，且密封块96与缓冲块94中的倾斜槽滑动连接，缓冲块94滑动设置在活动槽97中，且缓冲块94和活动槽97之间固定设有弹簧六925；
两个齿条915，两个齿条915分别与左右两侧的导向板910远离连接杆923的一端固定连接，齿条915与齿轮三912啮合，且导向板910和空腔91的前壁之间固定设有弹簧五911，齿条915通过导向块914固定连接与空腔91的后壁滑动连接；
两个升降杆922，两个升降杆922分别与滑动块二92靠近工作腔11的一端固定连接，升降杆922远离滑动块二92的一端与夹持块固定连接；
密封腔99靠近拉晶板8的一端连通有加压通道925，且加压通道917与堵块配合，拉晶板8上贯穿设有加压槽924，且加压槽924与加压通道917对应设置。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
在辅助夹料机构工作时，首先控制升降杆922向下移动，从而带动夹持块向下移动到目标位置，然后带动任意一侧的带轮921转动半圈，通过传送带922带动另外一侧的带轮921转动半圈，带轮921通过转动轴四920带动圆盘919转动半圈，圆盘919通过锥齿轮三918带动转动轴三913转动，初始状态下左右两侧的圆盘919上的啮合齿对称设置，使得左右两侧的转动轴三913转动方向相反，转动轴三913带动齿轮三912转动一定圈数，齿轮三912带动齿条915相向移动一定距离，齿条915带动导向板910滑动，在弹簧五911的弹性作用下使得导向板915的移动保持稳定，导向板910带动连接杆923移动，连接杆923推动滑块98沿着活动槽97滑动，滑块98带动密封块96移动，密封块96首先带动缓冲块94脱离配合槽93，在缓冲块94脱离配合槽93后推动滑动块二92移动，滑动块二92沿着滑动槽916和空腔91移动一定距离，从而使得升降杆922移动一定距离，左右两侧的升降杆922带动夹持块相向移动一定距离，夹持块对晶棒进行夹持，实现了对晶棒固定的目的，若对不同直径的晶棒进行固定时，可拿开堵块，通过加压槽924向加压通道917中加入气体，通过提高密封腔99的压强，使得密封块96向活动槽97移出，通过提高密封块96向活动槽97移出的长度，改变滑动块二92的移动长度，从而改变夹持块的移动长度，实现了夹持不同直径晶棒的目的，通过设置弹簧六925，使得缓冲块94和空腔91之间具有挤压作用，避免在夹持块对晶棒夹持后发生晃动导致晶棒脱离，提高了夹持块的夹持稳定性，辅助夹料机构用于对晶棒进行辅助固定，避免拉晶绳上的籽晶与晶棒脱离，导致晶棒掉落，从而影响拉晶设备的正常工作。
实施例5
在实施例2的基础上，还包括：
若干温度传感器：若干温度传感器沿保温层一5竖直方向均布设置，用于检测热场一不同高度的温度；
驱动器：驱动器与拉晶绳81连接，用于带动拉晶绳81移动；
控制器：控制器与若干温度传感器、驱动器连接；
控制器基于若干温度传感器的检测值控制驱动器工作，包括以下步骤：
步骤1：控制器根据若干温度传感器检测出的热场一不同高度的温度和公式(1)计算出热场一中的温度梯度；
其中，W为热场一中的温度梯度，b为温度传感器的总个数，Ta为第a个温度传感器的检测值，S为相邻温度传感器的距离；
步骤2：控制器根据步骤1计算出的热场一中的温度梯度和公式(2)计算出在拉晶生产过程中理论拉晶速度，根据计算出的理论拉晶速度控制驱动器工作，带动拉晶绳81以计算出的在拉晶生产过程中理论拉晶速度向上移动；
其中，C为在拉晶生产过程中理论拉晶速度，K1为晶体的热导率，K2为熔体的热导率，ρ为熔体在熔点的密度，E为生长单位质量的晶体所需结晶潜能；
其中，公式(1)中b取5，S取5cm，Ta-Ta-1取50℃，W计算得出10℃/cm；
公式(2)中K1取0.1W/(m*K)，K2取0.2W/(m*K)，ρ取2.3g/cm3，E取200W*h/kg，C计算得出0.22mm/h；
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
将若干温度传感器沿保温层一5竖直方向均布设置，用于检测热场一不同高度的温度；使用驱动器与拉晶绳81连接，用于带动拉晶绳81移动；控制器根据若干温度传感器检测出的热场一不同高度的温度和公式(1)计算出热场一中的温度梯度；控制器根据步骤1计算出的热场一中的温度梯度和公式(2)计算出在拉晶生产过程中理论拉晶速度，根据计算出的理论拉晶速度控制驱动器工作，带动拉晶绳81以计算出的在拉晶生产过程中理论拉晶速度向上移动。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，其特征在于：包括设备外壳(1)，设备外壳(1)的上侧周向均布设有若干观察窗(12)，若干观察窗(12)与若干监测设备(2)一一对应设置，监测设备(2)通过安装块一(3)与外壳(1)连接，设备外壳(1)的内部工作腔(11)中设有若干热场。
2.根据权利要求1所述的一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，其特征在于：若干热场包括热场一和热场二，热场一包括保温层一(5)，保温层一(5)的底部与工作腔(11)的底部固定连接，保温层一(5)的顶部安装有保温盖(63)，保温盖(63)上设有拉晶孔(61)和安装孔。
3.根据权利要求2所述的一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，其特征在于：保温层一(5)中设有坩埚一(6)，坩埚一(6)的周侧设有加热器一，坩埚一(6)的下端固定连接有驱动轴(62)，驱动轴(62)与工作腔(11)的下端转动连接，且驱动轴(62)固定连接有驱动设备，拉晶孔(61)与坩埚一(6)对应设置。
4.根据权利要求2所述的一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，其特征在于：热场二包括保温层二，保温层二设置在坩埚二(64)的侧壁，坩埚二(64)的底部连接有加热器二。
5.根据权利要求4所述的一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，其特征在于：坩埚二(64)与保温盖(63)上的安装孔固定连接，坩埚二(64)的出口处与进料管二(65)的入口处连通，进料管二(65)的出口处与坩埚一(6)的入口处连通。
6.根据权利要求4所述的一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，其特征在于：坩埚二(64)的入口处与进料管一(42)的出口处连通，进料管一(42)的入口处与加料器(41)的出口处连通，加料器(41)设置在设备外壳(1)的外部，且加料器(41)的下端设有底座(4)。
7.根据权利要求1所述的一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，其特征在于：设备外壳(1)的上端安装有拉晶板(8)，拉晶板(8)上安装有拉晶机构，拉晶机构包括拉晶绳(81)，且拉晶绳(81)穿过拉晶孔(61)与坩埚一(6)对应设置。
8.根据权利要求1所述的一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，其特征在于：监测设备(2)为CCD工业相机，监测设备2与处理器连接，处理器通过GPRS模块与显示屏连接。
9.根据权利要求1所述的一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，其特征在于：安装块一(3)上连接有安装机构(7)，安装机构(7)用于安装监测设备(2)，安装机构(7)包括：
安装框架(71)，安装框架(71)的内部设有工作腔(72)，工作腔(72)的下端左右两侧连通有活动腔(73)，活动腔(73)与安装块二(721)滑动连接，安装块二(721)和工作腔(72)的侧壁之间固定设有弹簧一(720)，且安装块二(721)与配合块一(719)滑动连接，配合块一(719)与工作腔(72)的侧壁滑动连接；
动力壳(737)，动力壳(737)的内部设有动力腔(715)，动力腔(715)的下端连通有动力孔(727)，动力孔(727)与工作腔(72)连通，动力孔(727)与转动轴一(726)转动连接，转动轴一(726)与接触板(76)固定连接，接触板(76)与动力壳(737)的下端转动连接；
两个滑动块一(77)，两个滑动块一(77)分别与安装框架(71)左右两端的滑槽滑动连接，滑动块一(77)靠近工作腔(72)的一端与转动块一(78)转动连接，转动块一(78)与连接块一(79)固定连接，连接块一(79)与连接块二(710)固定连接，连接块二(710)与接触球(711)转动连接；
两个转动轴二(712)，两个转动轴二(712)分别与左右两侧的连接块二(710)固定连接，且两个转动轴二(712)之间转动连接；
转动块二(714)，转动块二(714)与动力壳(737)的转动连接，转动块二(714)远离动力壳(737)的一端与靠近转动块二(714)一侧的转动块一(78)通过固定轴固定连接，转动块二(714)设有卡槽(731)，且卡槽(731)与动力腔(715)连通，卡槽(731)与卡块(730)配合，卡块(730)与锥齿轮二(729)固定连接，锥齿轮二(729)与锥齿轮一(728)啮合，锥齿轮一(728)与转动轴一(726)固定连接；
滑动板(732)，滑动板(732)滑动设置在动力腔(715)中，滑动板(732)远离转动块二(714)的一端和动力腔(715)的侧壁之间固定设有弹簧二(733)，滑动板(732)上贯穿有磁块(735)，磁块(735)与电磁块一(734)、电磁块二(736)对应设置；
远离转动块二(714)一侧的滑动块一(77)、转动块一(78)上贯穿设有配合孔(723)；
驱动电机(725)，驱动电机(725)与安装块一(3)滑动连接，驱动电机(725)与伸缩轴(724)固定连接，安装块一(3)与安装框架(71)转动连接，伸缩轴(724)的固定端与安装块一(3)滑动连接，伸缩轴(724)的活动端穿过配合孔(723)、动力壳(737)远离转动块二(714)的一端进入动力腔(715)中与滑动板(732)转动连接，与锥齿轮二(729)固定连接，且伸缩轴(724)的活动端与配合块二(722)固定连接，配合块二(722)与配合孔(723)配合；
螺纹套(74)，螺纹套(74)固定设置在工作腔(72)的下端中部，螺纹套(74)与螺纹杆(75)螺纹连接，螺纹杆(75)与接触板(76)固定连接；
连接块三(713)，连接块三(713)与靠近转动块二(714)一侧的转动轴二(712)固定连接，且连接块三(713)与转动块二(714)固定连接，远离转动块二(714)一侧的转动轴二(712)与齿轮一(716)固定连接，齿轮一(716)与齿轮二(718)啮合，齿轮二(718)与动力壳(737)固定连接，齿轮二(718)和远离转动块二(714)一侧的连接块二(710)之间固定设有弹簧三(717)，且弹簧三(717)套设在远离转动块二(714)一侧的转动轴二(712)上；
安装块二(721)用于固定监测设备(2)。
10.根据权利要求2所述的一种具有拉晶状态监测装置的拉晶设备，其特征在于：还包括辅助夹料机构，辅助夹料机构安装在拉晶板(8)靠近工作腔(11)的一端，辅助夹料机构还包括：
固定壳(9)，固定壳(9)与拉晶板(8)靠近工作腔(11)的一端固定连接，固定壳(9)的内部设有空腔(91)，空腔(91)的上下两端连通有滑动槽(916)；
两个转动轴三(913)，两个转动轴三(913)分别转动设置在空腔(91)的左右两侧前后两端之间，转动轴三(913)的前后两侧对称设有齿轮三(912)、锥齿轮三(918)，锥齿轮三(918)与圆盘(919)上的啮合齿啮合，圆盘(919)与转动轴四(920)固定连接，转动轴四(920)贯穿空腔(91)的上端、拉晶板(8)与带轮(921)固定连接，左右两侧的带轮(921)通过传送带(922)连接；
两个滑动块二(92)，两个滑动块二(92)滑动设置在空腔(91)、滑动槽(916)的左右两侧，滑动块二(92)的前后两端对称设有缓冲槽(95)，缓冲槽(95)中固定设有弹簧四(925)，弹簧四(925)与缓冲块(94)固定连接，缓冲块(94)滑动设置在缓冲槽(95)中；
四个配合槽(93)，四个配合槽(93)对称设置在空腔(91)的左右两侧前后两端，且配合槽(93)与缓冲块(94)配合；
两个导向板(910)，两个导向板(910)分别滑动设置在空腔(91)的左右两侧，导向板(910)的一端前后两侧与连接杆(923)固定连接，连接杆(923)贯穿滑动块二(92)的一端进入活动槽(97)中，且连接杆(923)与滑块(98)固定连接，滑块(98)中设有密封腔(99)，密封腔(99)中设有密封块(96)，密封块(96)贯穿密封腔(99)的侧端、活动槽(97)的侧端进入缓冲槽(95)中，且密封块(96)与缓冲块(94)中的倾斜槽滑动连接，缓冲块(94)滑动设置在活动槽(97)中，且缓冲块(94)和活动槽(97)之间固定设有弹簧六(925)；
两个齿条(915)，两个齿条(915)分别与左右两侧的导向板(910)远离连接杆(923)的一端固定连接，齿条(915)与齿轮三(912)啮合，且导向板(910)和空腔(91)的侧壁之间固定设有弹簧五(911)，齿条(915)通过导向块(914)固定连接与空腔(91)的后壁滑动连接；
两个升降杆(922)，两个升降杆(922)分别与滑动块二(92)靠近工作腔(11)的一端固定连接，升降杆(922)远离滑动块二(92)的一端与夹持块固定连接；
密封腔(99)靠近拉晶板(8)的一端连通有加压通道(917)，且加压通道(917)与堵块配合，拉晶板(8)上贯穿设有加压槽(924)，且加压槽(924)与加压通道(917)对应设置。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220920 |