CN203200382U - 一种晶体生长炉测温总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种晶体生长炉测温总成，包括晶体生长炉本体和红外测温仪，晶体生长炉本体包括水冷腔体、设置于水冷腔体底部的坩埚轴、设置于水冷腔体内部的加热器、侧面保温屏、底部保温屏和顶部保温屏，坩埚轴为空心轴，水冷腔体底部与坩埚轴的空心处对应位置设置有第一测温视窗，水冷腔体的侧面还设置有多个高度不同的第二测温视窗，侧面保温屏和加热器与第二测温视窗相同高度处均设置有透光孔；红外测温仪设置于第一测温视窗和第二测温视窗处。本实用新型可以对晶体生长炉中整体热场进行多点温度测量，从而可以准确反馈出晶体生长炉中整体热场的合理性以及各个位置处的温度值与设计数据的偏差，从而为晶体生产和新设备的改进提供可靠数据。

Description

一种晶体生长炉测温总成

技术领域

本实用新型涉及晶体制备技术领域，特别涉及一种在晶体制备过程中所用到的晶体生长炉测温总成。

背景技术

随着现今工业的发展，对各种人造晶体的需求量与日俱增，并且随着技术的发展，工业中对于晶体的质量要求也越来越高，晶体一般是在具有特定热场条件的晶体生长炉中来制备的，高品质晶体的制备，对于晶体生长炉中的热场要求尤为苛刻，要使得晶体生长炉中的热场满足要求，就需要随时对热场中的温度进行监测。

晶体生长炉一般包括外部水冷腔体、设置于所述水冷腔体底部的坩埚轴、以及设置于所述坩埚轴周围用于对固定在坩埚轴端部的坩埚进行加热的加热器，加热器与水冷腔体的内壁之间设置有侧面保温屏，水冷腔体的顶部和底部还分别设置有顶部保温屏和底部保温屏，各个保温屏以及加热器共同构成晶体生长的热场，目前的晶体生长炉测温总成一般是将热电偶或者红外测控仪设置在外部水冷腔体上预留的测温点进行测温，并且目前的晶体生长炉中一般均只设置有一处测温点，因而热电偶或者红外测温仪仅能对热场中的某一位置进行温度测量，但是该种测量方法仅能够反应出热场某一点的温度，无法得知整体热场的温度状况，对于比较成熟的设备，当测量点的温度达到设计温度时可以认为热场符合晶体生长要求，但是对于新设备而言，仅有测量点处的温度达到设计值并不能肯定热场的其他部位也达到了设计温度，因而这就无法保证晶体的品质。

因此，如何能够提供一种晶体生长炉测温总成，以便能够对其内部的热场进行更为精确的监测，保证晶体的制备品质，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种晶体生长炉测温总成，以求能够对晶体生长炉内部的热场进行精确的监测，从而为晶体的生长创造合适的条件，并为设备的改进提供参考数据。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的晶体生长炉测温总成，包括晶体生长炉本体和红外测温仪，所述晶体生长炉本体包括水冷腔体、设置于所述水冷腔体底部用于支撑坩埚的坩埚轴、设置于所述水冷腔体内部的加热器、侧面保温屏、底部保温屏和顶部保温屏，其特征在于，所述坩埚轴为空心轴，所述水冷腔体底部与所述坩埚轴的空心处对应位置设置有第一测温视窗，所述水冷腔体的侧面还设置有多个位于不同高度且可与坩埚侧面相对的第二测温视窗，且所述侧面保温屏和所述加热器上与所述第二测温视窗相同高度处均设置有透光孔；

所述红外测温仪通过调整支架设置于所述第一测温视窗和所述第二测温视窗处。

优选的，在上述方案中，所述第一测温视窗和所述第二测温视窗的具体结构包括：

开设于所述水冷腔体壁上的通孔，所述通孔的边缘设置有向所述水冷腔体外侧凸起的玻璃安装座；

设置于所述水冷腔体外侧，且覆盖在所述玻璃安装座上的透明玻璃，所述透明玻璃与所述安装座之间设置有密封件；

与所述玻璃安装座可拆装连接且用于将所述透明玻璃压紧于所述玻璃安装座上的固定法兰，所述固定法兰与所述透明玻璃之间设置有垫片。

优选的，在上述方案中，所述透明玻璃为石英玻璃。

优选的，在上述方案中，所述密封件为O型密封圈，所述垫片为特氟龙垫片。

优选的，在上述方案中，所述第一测温视窗和所述第二测温视窗均为圆形测温视窗。

优选的，在上述方案中，所述第二测温视窗包括两个，且两个所述测温视窗分别设置于靠近坩埚内液体的液面位置处和靠近于坩埚的底部位置处。

优选的，在上述方案中，两个所述第二测温视窗在竖直方向上相互错开。

优选的，在上述方案中，还包括设置于所述水冷腔体顶部的第三测温视窗，且所述顶部保温屏与所述第三测温视窗对应的位置设置有透光孔，所述水冷腔体的外部与所述第三测温视窗对应位置设置有红外测温仪。

由以上技术方案可以看出本实用新型所提供的晶体生长炉测温总成包括晶体生长炉本体和红外测温仪，并且晶体生长炉本体的坩埚轴为空心轴，晶体生长炉本体的水冷腔体与该空心轴的空心对应位置处设置有第一测温视窗，水冷腔体的侧面不同高度位置设置有多个第二测温视窗，并且多个第二测温视窗可与装入水冷腔体内部的坩埚侧面相对，从而方便对坩埚的侧面温度进行测量，晶体生长炉本体中与第二测温视窗同一高度处的侧面保温屏以及加热器上均可设有用于红外探测仪的光线通过的透光孔，红外测温仪通过调整支架设置在第一测温视窗和第二测温视窗处。

由此可见，本实用新型所提供的晶体生长炉测温总成至少包括了三个红外测试仪，这些红外测试仪分别对坩埚的底部以及坩埚侧面的不同高度位置处进行多点温度测量，通过多点温度的测量可以准确反馈出晶体生长炉中整体热场的合理性以及各个位置处的温度值与设计数据的偏差，从而可以准确的控制热场各处的温度，通过对热场不同位置加热器功率的调节，使热场各个位置达到理想的长晶温度，并且多点温度测量还可以为晶体生长炉的设计和改进提供指导性数据。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的晶体生长炉测温总成的整体示意图；

图2为图1中所提供的晶体生长炉测温总成A部分的局部放大示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种晶体生长炉测温总成，该晶体生长炉测温总成采用多个红外测温仪对晶体生长炉内的热场进行测温，并且对晶体生长炉内的多个点进行同时测温，多个点同时对晶体生长炉内的热场进行测温可以反馈出整个热场的温度梯度，从而可以通过调节不同位置加热器的功率使热场的各个位置达到理想的长晶温度。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请同时参考图1，图1为本实用新型实施例所提供的晶体生长炉测温总成的整体示意图。

本实用新型所提供的晶体生长炉测温总成，主要包括晶体生长炉本体和设置于晶体生长炉本体外侧的红外测温仪11，晶体生长炉本体具体包括最外侧的水冷腔体2，水冷腔体2的底部设置有坩埚轴13，坩埚轴13的顶部用于安装坩埚4，坩埚轴13的周围设置有用于为坩埚4加热的加热器3，加热器3与水冷腔体2的内壁之间设置有侧面保温屏1，水冷腔体2的顶部设置有顶部保温屏12，底部设置有底部保温屏5，其中顶部保温屏12和底部保温屏5均设置在水冷腔体2的内部，坩埚轴13穿过底部保温屏5伸入到水冷腔体2内部，如图1中所示，本晶体生长炉测温总成的核心改进点在于，上述坩埚轴13为空心轴，并且水冷腔体2底部与该坩埚轴13的空心部分相对应的位置设置有第一测温视窗，第一测温视窗应透明，以便红外测温仪11的光线可以通过第一测温视窗并穿过坩埚轴13的空心部分探测安装在坩埚轴13端部的坩埚4底部的温度；水冷腔体2的侧面设置有多个位于不同高度的第二测温视窗，第二测温视窗最高应不高于坩埚4的顶部，最低应不低于坩埚4的底部，侧面保温屏1和加热器3上与第二测温视窗相同高度处设置有透光孔，以便于红外测温仪11光线的通过，红外测试仪11通过调整支架设置在第一测温视窗和第二测温视窗处。

所谓红外测温仪11即红外线测温仪，其原理是将物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应，根据转变成电信号大小，可以确定物体的温度。

由以上实施例中可以看出，该晶体生长炉测温总成至少包括一个位于坩埚4底部的红外测温仪11和两个位于坩埚4侧面不同高度位置处的红外测温仪11，这就可以实现同时对晶体生长炉内的热场的多点测量，通过多点测量可以准确反馈出晶体生长炉中整体热场的合理性以及各个位置处的温度值与设计数据的偏差，从而可以准确的控制热场各处的温度，通过对热场不同位置加热器功率的调节，使热场各个位置达到理想的长晶温度，并且多点温度测量还可以为晶体生长炉的设计和改进提供指导性数据。

第一测温视窗和第二测温视窗可以有多种设置方式，并且第一视窗和第二视窗可以为同种结构也可为不同结构，为了便于生产和安装，同时保证水冷腔体的密封性，本实施例中的第一测温视窗和第二测温视窗均采用相同的结构，并且具体包括：

开设在水冷腔体2底部和侧壁上的通孔，通孔的边缘设置有向水冷腔体2外侧凸起的玻璃安装座6，如图2中所示，图2为图1中所提供的晶体生长炉测温总成A部分的局部放大示意图；

玻璃安装座6上设置有透明玻璃10，并且透明玻璃10与安装座6之间设置有密封件7，以保证水冷腔体2内部的密封；

用于将透明玻璃10压紧在玻璃安装座6上的固定法兰8，为了保证透明玻璃10不被压碎，本实施例中的透明玻璃10与固定法兰8之间设置有垫片9，为了进一步优化方案，本实施例中的固定法兰8与玻璃安装座6可拆装连接，例如螺纹连接或者卡扣连接。

底部的红外测试仪11的红外光线可以透过第一测温视窗的透明玻璃10并穿过坩埚轴13的内部探测出安装在坩埚轴13端部的坩埚4底部的温度；侧面的红外测温仪11的红外光线透过第二测温视窗的透明玻璃10并依次穿过侧面保温屏1和加热器3上的通光孔探测出坩埚4侧面上不同高度位置处的温度值，从而实现对晶体生长炉内热场温度的多点测量。

为了进一步提高红外探测仪11所探测到的温度数据的准确性，本实施例中的透明玻璃10优选的采用对红外影响较小的石英玻璃。

更进一步的，本实施例中的密封件7优选的为O型密封圈，固定法兰8与透明玻璃10之间的垫片9优选的采用特氟龙（聚四氟乙烯）垫片，该O型密封圈为氟橡胶材质的O型密封圈，特氟龙垫片具有抗酸碱、抗各种溶剂以及耐高温的优点，因而采用该种垫片可以有效提高晶体生长炉整体的使用寿命。

为了制作和安装的方便，本实施例中的第一测温视窗和第二测温视窗均设计为圆形测温视窗，当然，本领域技术人员很容易想到其他可以实现该种功能的测温视窗，例如方形测温视窗，本实用新型对此不作具体限定。

第二测温视窗的数量越多，则对晶体生长炉内热场温度梯度的测量就越准确，但是在实际生产过程中，仅需将第二测温视窗设置在靠近坩埚4内液体的液面位置以及靠近与坩埚4底部的位置即可反映出热场的实际情况，因而本实施例中的第二测温视窗优选的设置为两个，并且这两个第二测温视窗分别设置在靠近坩埚4内的液面位置处和靠近于坩埚4底部的位置处，如图1中所示。

上述两个第二测温视窗可以设置在同一竖直线上，更进一步的，为了保证温度数据的准确，本实施例中的两个第二测温视窗优选的在竖直方向上相互错开。

为了进一步优化上述实施例中的技术方案，本实施例中还在水冷腔体2的顶部设置了第三测温视窗，相应的顶部保温屏12和第三测温视窗相对应的位置也开设了透光孔，并且水冷腔体2的外部与第三测温视窗对应位置处也设置了用于测温的红外测温仪11。

顶部设置第三测温视窗和红外测温仪11后将实现对晶体生长炉内的温度全方位的监测，更为全面的反应晶体生长炉内的热场情况，从而验证实际数据与设计数据是否相符，为新设备的后续改进工作提供参考数据，并且为晶体生产过程提供更为准确的温度控制，使晶体生长炉内形成晶体生长的理想热场。

以上对本实用新型所提供的晶体生长炉测温总成进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种晶体生长炉测温总成，包括晶体生长炉本体和红外测温仪（11），所述晶体生长炉本体包括水冷腔体（2）、设置于所述水冷腔体（2）底部用于支撑坩埚（4）的坩埚轴（13）、设置于所述水冷腔体（2）内部的加热器（3）、侧面保温屏（1）、底部保温屏（5）和顶部保温屏（12），其特征在于，所述坩埚轴（13）为空心轴，所述水冷腔体（2）底部与所述坩埚轴（13）的空心处对应位置设置有第一测温视窗，所述水冷腔体（2）的侧面还设置有多个位于不同高度且可与坩埚（4）侧面相对的第二测温视窗，且所述侧面保温屏（1）和所述加热器（3）上与所述第二测温视窗相同高度处均设置有透光孔；

所述红外测温仪（11）通过调整支架设置于所述第一测温视窗和所述第二测温视窗处。

2.根据权利要求1所述的晶体生长炉测温总成，其特征在于，所述第一测温视窗和所述第二测温视窗的具体结构包括：

开设于所述水冷腔体壁上的通孔，所述通孔的边缘设置有向所述水冷腔体（2）外侧凸起的玻璃安装座（6）；

设置于所述水冷腔体（2）外侧，且覆盖在所述玻璃安装座（6）上的透明玻璃（10），所述透明玻璃（10）与所述玻璃安装座（6）之间设置有密封件（7）；

与所述玻璃安装座（6）可拆装连接且用于将所述透明玻璃（10）压紧于所述玻璃安装座（6）上的固定法兰（8），所述固定法兰（8）与所述透明玻璃（10）之间设置有垫片（9）。

3.根据权利要求2所述的晶体生长炉测温总成，其特征在于，所述透明玻璃（10）为石英玻璃。

4.根据权利要求2所述的晶体生长炉测温总成，其特征在于，所述密封件（7）为O型密封圈，所述垫片（9）为特氟龙垫片。

5.根据权利要求1所述的晶体生长炉测温总成，其特征在于，所述第一测温视窗和所述第二测温视窗均为圆形测温视窗。

6.根据权利要求1所述的晶体生长炉测温总成，其特征在于，所述第二测温视窗包括两个，且两个所述测温视窗分别设置于靠近坩埚（4）内液体的液面位置处和靠近于坩埚（4）的底部位置处。

7.根据权利要求6所述的晶体生长炉测温总成，其特征在于，两个所述第二测温视窗在竖直方向上相互错开。

8.根据权利要求1所述的晶体生长炉测温总成，其特征在于，还包括设置于所述水冷腔体顶部的第三测温视窗，且所述顶部保温屏（12）与所述第三测温视窗对应的位置设置有透光孔，所述水冷腔体（2）的外部与所述第三测温视窗对应位置设置有红外测温仪（11）。

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