CN1598079A - 具有阻尼的晶体旋转提拉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有阻尼的晶体旋转提拉装置，由法兰盘，柔性圆盘、锥面转盘、摩擦锥、籽晶杆、支撑外壳和电机组成，法兰盘与电机轴连接在一起，法兰盘的下端面与锥面转盘的上端面之间各固定有一个柔性圆盘，两圆盘之间保持一定压力；摩擦锥设在锥面转盘的锥面处，摩擦锥的下端与籽晶杆连接，锥面转盘通过轴承安装在支撑外壳上，并能自由地旋转；支撑外壳安装在电机上。本发明将电机与籽晶杆之间由刚性连接直接带动变为摩擦传动，会产生相对滑动，而消除因电机惯性产生的扭矩，起到自动保护装置的作用。另外，容易实现籽晶杆的自动定位，保证了籽晶杆的垂直度。

Description

具有阻尼的晶体旋转提拉装置
(一)技术领域
本发明涉及一种提拉法晶体生长单晶的连接与传动装置，属于晶体生长设备领域。
(二)背景技术
提拉法是一种单晶生长常用的方法，广泛用于半导体、激光、压电等多种晶体的生长。一般是将多晶原料放入坩埚内，加热熔化，使籽晶与熔体原料接触，在一定的温度制度下，实现引晶、缩颈、扩肩、等径生长和晶体提脱整个生长过程。籽晶的旋转和提拉是由电机带动籽晶杆运动实现的。目前，籽晶杆和电机轴采用一种刚性的连接方式，这种方式可以直接将电机的转动传递给籽晶杆，但在突然断电时，熔体因温度突然下降而迅速凝固，晶体被冻结在熔体表面，电机的惯性转动产生的扭矩会使籽晶杆特别是其上的贵金属部分变形，使晶体产生破裂或破碎，严重时会损坏整个提拉装置，造成较大的损失，使生产和设备维修成本提高。
(三)发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可以在晶体生长过程突然终止时，对晶体生长设备起到自动保护作用的具有阻尼的晶体旋转提拉装置。
本发明是采用以下解决方案：
具有阻尼的晶体旋转提拉装置由法兰盘，柔性圆盘、锥面转盘、摩擦锥、籽晶杆、支撑外壳和电机组成，法兰盘与电机轴连接在一起，法兰盘的下端面与锥面转盘的上端面之间各固定有一个柔性圆盘，两圆盘之间保持一定压力；摩擦锥设在锥面转盘的锥面处，摩擦锥的下端与籽晶杆连接，锥面转盘通过轴承安装在支撑外壳上，并能自由地旋转；支撑外壳安装在电机上。
整个阻尼转动装置被支撑外壳包封起来，通过螺栓连接固定在称重装置上的悬臂上，实现对整个系统的重量的测量。而整个旋转和称重装置被包封在上称重装置的外壳内，形成了一个相对独立的系统。
本发明将电机与籽晶杆之间由刚性连接直接带动变为摩擦传动，法兰盘与锥面转盘之间及锥面转盘与摩擦锥之间均为摩擦传动，当加热过程突然终止时，晶体因溶液过冷而凝固在溶液表面，电机的惯性对整个装置产生巨大扭矩的时候，摩擦传动之间会产生相对滑动，而消除这种扭矩，起到自动保护籽晶杆的作用。另外，籽晶杆与摩擦锥连接后悬挂在锥面转盘的锥面上，容易实现籽晶杆的自动定位，保证了籽晶杆的垂直度。
(四)附图说明
附图为本发明具有阻尼的晶体旋转提拉装置示意图。
其中：1、法兰盘，2、柔性圆盘，3、柔性圆盘，4、锥面转盘，5、摩擦锥，6、支撑外壳，7、轴承，8、电机轴，9、电机，10、籽晶杆，11、称重装置，12、称重系统的外壳
(五)具体实施方式
本发明主要由法兰盘1，柔性圆盘2、锥面转盘4、摩擦锥5、籽晶杆10、支撑外壳6和电机9组成，法兰盘1为尼龙制成，与电机轴8连接在一起，法兰盘1的下端面上固定有柔性圆盘2，锥面转盘4也为尼龙制成，其上端面上固定有柔性圆盘3，两圆盘之间保持一定压力(用于在电机旋转过程中依靠两柔性圆盘之间的阻尼作用传递旋转能量)，其材质均为聚合物多孔材料或粗糙表面柔性材料制作，分别用三根圆周对称排列的钢针固定在法兰盘1和锥面转盘4上。摩擦锥5为黄铜制成，设在锥面转盘4的锥面处，摩擦锥5的下端与籽晶杆10采用螺纹连接，锥面转盘4通过轴承7安装在支撑外壳6上，并能自由地旋转；支撑外壳6安装在电机9上。当电机9上的轴8转动时，法兰盘1通过柔性圆盘2和3之间的摩擦传动使锥面转盘4转动，锥面转盘4通过与摩擦锥5之间的摩擦传动，最终带动籽晶杆10转动。整个装置被支撑外壳6包封起来，通过螺栓连接固定在称重装置11上的悬臂上，实现对整个系统的重量的测量。而整个旋转和称重装置被包封在上称重系统的外壳12内，形成了一个相对独立的系统。两个柔性圆盘的材质也可为为皮革材料，两片皮革的光滑面粘接在法兰盘下端面和尼龙锥面转盘上端面，皮革的粗糙面作为阻尼连接的接触面。
当籽晶杆带动籽晶或(和)晶体在熔体中旋转时，由于生长过程中熔体对晶体转动的粘滞阻力很小，所以，依靠阻尼摩擦传动完全可以实现由电机带动籽晶杆转动。当突然断电时，由于电机的惯性转动引起的巨大的扭矩，而熔体因为已经固化，晶体被固定在熔体表面，使得摩擦锥和锥面圆盘及两层柔性圆盘之间的摩擦阻力远小于扭矩引起的切向力，从而引起两个阻尼接触表面中的一个或两个同时产生滑动，因此，大大减小了惯性对籽晶杆及其它转动部件的扭矩，起到保护旋转提拉装置的目的。
经实验，本发明能够起到对旋转提拉装置的保护作用。断电后，不但保证了籽晶杆和其它转动部件的安全，晶体也基本完好。

Claims (1)

1.一种具有阻尼的晶体旋转提拉装置，由法兰盘，柔性圆盘、锥面转盘、摩擦锥、籽晶杆、支撑外壳和电机组成，其特征在于：法兰盘与电机轴连接在一起，法兰盘的下端面与锥面转盘的上端面之间各固定有一个柔性圆盘，两圆盘之间保持一定压力；摩擦锥设在锥面转盘的锥面处，摩擦锥的下端与籽晶杆连接，锥面转盘通过轴承安装在支撑外壳上，并能自由地旋转；支撑外壳安装在电机上。
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