CN115233289B - 一种焰熔法晶体生长炉及观察窗口 - Google Patents
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Abstract
本发明属于焰熔法晶体生长技术领域，具体涉及一种焰熔法晶体生长炉及观察窗口。该观察窗口包括支架以及位于中心的镶嵌于支架上的透明观察窗，在所述观察窗面向炉膛的一侧的四周设置喷气头，所述喷气头上设置多个喷气孔，通过所述喷气孔向炉膛内喷入气体在观察窗前端形成气幕。解决了以往单独使用云母片作为观察窗口存在的由于经常性的积尘导致不透明而无法观察，进而需要不断更换云母片的操作，减少操作者的劳动强度和观察误差，提高了晶体生长工艺的稳定性和成品率，同时为计算机视觉观察奠定了基础。
Description
技术领域
本发明属于焰熔法晶体生长技术领域，具体涉及一种焰熔法晶体生长炉及观察窗口。
背景技术
焰熔法是一种特殊的晶体生长方法，有些化学性质活拨的高温(2000℃左右)氧化物单晶体，其高温熔体没有合适材料的坩埚盛装，同时不能稳定存在于还原和真空环境中，因此一般的使用坩埚的晶体生长技术、或者是在还原气氛下的晶体生长技术均不能生长该类晶体。这种晶体具有特殊的理化性质，在光学、光电等领域具有重要的作用。
在焰熔法生长单晶体的过程中，所有参数控制的依据就是晶体生长界面及其上的熔帽的状态，因此实时连续观察是精确控制晶体生长过程的基础。
长期以来，人们使用安装于观察孔外侧的云母片观测炉内晶体的生长状态，见图1，在保温层12的外侧炉壳11上开有观察孔15，透明云母片13贴在观察孔上，气流、火焰和灰尘16会沉落在透明云母片13上形成积灰14，所存在的问题是：由于炉内高温气流裹挟有大量的高温粉尘，这些气流和粉尘在正常向下流动的同时，也向观察孔侧吹，一般很快就会在透明的云母片表面积灰而影响透明度，为此，需要经常窜动云母片的位置，以新替旧，操作者的劳动强度大，影响实时观察，降低了工艺的稳定性，特别是不适合开展计算机视觉观察和人工智能控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种焰熔法晶体生长炉及观察窗口，解决现有的焰熔法晶体生长存在的晶体生长状态实时观测存在的问题。
本发明是这样实现的，一种焰熔法晶体生长炉观察窗口，该观察窗口包括支架以及位于中心的镶嵌于支架上的透明观察窗，在所述观察窗面向炉膛的一侧的四周设置喷气头，所述喷气头上设置多个喷气孔，通过所述喷气孔向炉膛内喷入气体在观察窗前端形成气幕。
进一步地，所述喷气头为直径渐变结构，一端与观察窗外周对接，一端固定在所述支架的支架座上，所述喷气头上的喷气孔的孔向汇聚至观察窗的中心轴上。
进一步地，所述支架座包括与炉膛预留的口径相匹配的圆筒形连接座，以及用于镶嵌观察窗和形成进气通道的前端，所述前端包括内径小于连接座内径的外筒，以及与外筒平行，外径小于外筒内径的内筒，所述内筒与外筒之间形成进气通道，内筒靠近炉膛的一侧镶嵌观察窗。
进一步地，所述外筒与内筒的一侧密封，在外筒筒壁垂直于进气通道设置进气孔，所述进气孔与外部气源连接，外部气源通过压力调节装置调节进气压力。
进一步地，所述观察窗根据所生长的晶体的熔点选自云母片、石英片或白宝石单晶片。
一种焰熔法晶体生长炉，包括上述所述的观察窗口。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明由透明观察窗口材料和具有向心同轴分布的汇聚型圆孔的支架组成，用于焰熔法生长单晶体的生长状态的实时观察。使用中，将其放在晶体生长炉的观察孔位置预留的孔中。在晶体生长的工艺过程中，结合炉内气流的压力，该窗口通过呈同轴分布的向心喷气孔，向内喷入工质气体，该气体在透明观察窗口的前端(炉内测)形成气幕，阻止了来自炉内裹挟大量灰尘的气流到达窗口表面，从而防止了表面积尘，实现了对生长状态的实施连续观察。该窗口解决了以往单独使用云母片作为观察窗口存在的由于经常性的积尘导致不透明而无法观察，进而需要不断更换云母片的操作，减少操作者的劳动强度和观察误差，提高了晶体生长工艺的稳定性和成品率，同时为计算机视觉观察奠定了基础。
附图说明
图1为现有技术中采用的窗口的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的观测窗口的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图2所示，一种焰熔法晶体生长炉观察窗口以及具有该观察窗口的生长路，该观察窗口包括支架5以及位于中心的镶嵌于窗口支架上的透明观察窗4，在观察窗面向炉膛的一侧的四周设置喷气头1，喷气头上设置多个喷气孔2，通过喷气孔向炉膛内喷入气体在观察窗前端形成气幕，在晶体生长的工艺过程中，结合炉内气流的压力，该窗口通过呈同轴分布的向心喷气孔，向内喷入工质气体，形成气幕，该气幕阻止了来自炉内裹挟大量灰尘的气流到达窗口表面，从而防止了表面积尘。
支架5包括支架座、喷气头和进气通道，支架座包括与炉膛预留的口径相匹配的圆筒形连接座51，通过连接座51安装在炉壁的预留口上，以及用于镶嵌观察窗和形成进气通道的前端，前端包括内径小于连接座内径的外筒52，以及与外筒平行，外径小于外筒内径的内筒，外筒的一端伸进连接座内与连接座相连，外筒的另一端与内筒53之间密封，内筒53与外筒之间形成进气通道，外筒的筒壁上垂直于进气通道设置进气孔3，内筒靠近炉膛的一侧镶嵌观察窗。
喷气头1为直径渐变结构，一端与观察窗外周对接，一端固定在支架座的连接座上，可以通过螺纹的结构与支架座固定，喷气头上的喷气孔的孔向汇聚至观察窗的中心轴上，即进入的气体流向均汇聚在观察窗的中心轴6上，不同方向气流相遇后使得气流会沿着中心轴的方向流向炉膛的方向。
进气孔3与外部气源连接，外部气源通过压力调节装置调节进气压力。
透明观察窗口材料一般是无色透明的耐高温材料，如云母片、石英片、白宝石单晶片等，具体使用什么透明材料，视所生长的晶体的熔点确定。该透明窗口材料的作用是使观察者(人或机器视觉)能够透过它观察到炉内高温环境下生长的晶体的生长状态，以便据此，调整晶体生长参数。
喷气头同轴分布的向前(炉内)汇聚型气体喷孔，气体由这些喷孔喷出后在透明观察窗口材料前端形成气幕，并形成向炉内喷吹的气流，阻止了炉内裹挟大量粉尘的气流到达透明观察窗口材料表面。
而外部气源通过压力调节装置、进气孔向支架座供气，气体进一步进入喷气头，吹出喷气头，在透明观察窗口材料前端形成气幕和吹入炉内的气流。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种焰熔法晶体生长炉观察窗口，其特征在于，该观察窗口包括支架以及位于中心的镶嵌于支架上的透明观察窗，在所述观察窗面向炉膛的一侧的四周设置喷气头，所述喷气头上设置多个喷气孔，通过所述喷气孔向炉膛内喷入气体在观察窗前端形成气幕；
所述喷气头为直径渐变结构，一端与观察窗外周对接，一端固定在所述支架的支架座上，所述喷气头上的喷气孔的孔向汇聚至观察窗的中心轴上；
所述支架座包括与炉膛预留的口径相匹配的圆筒形连接座，以及用于镶嵌观察窗和形成进气通道的前端，所述前端包括内径小于连接座内径的外筒，以及与外筒平行，外径小于外筒内径的内筒，所述内筒与外筒之间形成进气通道，内筒靠近炉膛的一侧镶嵌观察窗；
所述外筒与内筒的一侧密封，在外筒筒壁垂直于进气通道设置进气孔，所述进气孔与外部气源连接，外部气源通过压力调节装置调节进气压力；
所述观察窗根据所生长的晶体的熔点选自云母片、石英片或白宝石单晶片。
2.一种焰熔法晶体生长炉，其特征在于，包括权利要求1所述的观察窗口。
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