CN210261935U - 一种高纯金属镓结晶器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高纯金属镓结晶器，包括底板、结晶管和恒温搅拌管，所述底板底端的中间设置有振动电机，所述底板顶端的凹槽内部设置有加热电阻丝，且加热电阻丝的顶端设置有水浴箱，所述水浴箱的内部均匀设置有结晶管，所述水浴箱的两侧均设置有安装板，且安装板的上方设置有第一固定板，所述安装板与第一固定板之间分别设置有丝杆和滑杆连接，所述水浴箱一侧安装板的底端安装有伺服电机与丝杆固定连接，所述丝杆的外侧壁上活动设置有滑块，且滑块的一侧安装有第二固定板，所述第二固定板的底端均匀设置有支撑杆和恒温搅拌管，所述水浴箱的一侧安装有控制器。本实用新型生产效率高，可以避免搅拌轴撞击结晶管造成结晶管破裂，便于晶体沉淀。
Description
技术领域
本实用新型涉及高纯镓生产技术领域，具体为一种高纯金属镓结晶器。
背景技术
镓是一种贵重的稀散金属，应用范围广泛，它可用于低熔点合金、超导材料、原子反应堆中的热载体；按照产品用途，“6N”镓主要用于掺杂的GaAs、GaP、GaSb等半导体材料，不仅要求产品的纯度达到99.9999%，尤其对Si、Fe、Zn、Cu等元素的含量要求苛刻。“7N”镓，主要用于制作IC衬底的半绝缘砷化镓，除C、N、O和Ta外，主要杂质的含量必须在0.005ppm以下，一般称为电路级超纯镓。用于分子束外延源的镓，除C、N、O和Ta外，所有杂质元素的含量都应低于GDMS分析的检测极限，高纯镓结晶法是金属镓提纯的方法之一，结晶法提纯的原理是借助于镓金属独特的过冷却特性，在过冷的镓液体中加入一定的镓晶体做晶种，促使晶体迅速生长，析出的晶体比初始的液体纯度更高，而杂质逐步富集到液体中，将生成的晶体从液态镓中分离出，可得到结晶提纯后的镓；
在高纯金属镓原生产工艺中，结晶器尺寸过小、产能低、生产效率低，在整个过程中，搅拌可以防止晶粒聚集在冷却面上，让晶粒在液体中处于悬浮状态，液固均匀分布，避免局部区域过量成核及晶体表面结壳，但是在搅拌过程中，搅拌轴易撞击结晶槽，且随着结晶槽晶体高度的增加，极易造成搅拌棒及结晶槽底破裂，后期不易将液相倒出。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高纯金属镓结晶器，以解决上述背景技术中提出的结晶器尺寸过小、产能低、生产效率低和搅拌轴易撞击结晶槽，造成结晶槽底破裂问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高纯金属镓结晶器，包括底板、结晶管和恒温搅拌管，所述底板底端的中间设置有振动电机，所述底板顶端的凹槽内部设置有加热电阻丝，且加热电阻丝的顶端设置有水浴箱，所述水浴箱的内侧壁上设置有温度传感器，所述水浴箱的顶端均匀设置有通孔，且通孔的顶端均设置有结晶管延伸至水浴箱内部，所述水浴箱的两侧均设置有安装板，且安装板的上方设置有第一固定板，所述安装板与第一固定板之间分别设置有丝杆和滑杆连接，所述水浴箱一侧安装板的底端安装有伺服电机，且伺服电机的输出端与丝杆固定连接，所述丝杆的外侧壁上活动设置有滑块，且滑块的一侧通过焊接安装有第二固定板，所述第二固定板远离滑块的一侧与滑杆活动连接，所述第二固定板的底端均匀设置有支撑杆，且支撑杆的底端均设置有恒温搅拌管，所述恒温搅拌管分别延伸至结晶管内部，所述水浴箱的一侧安装有控制器，所述温度传感器的输出端与控制器的输入端通过导线电性连接，所述控制器的输出端与伺服电机、加热电阻丝和振动电机的输入端通过导线电连接。
优选的，所述底板的底端均匀设置有支撑腿，且支撑腿的底端均设置有防滑垫。
优选的，所述水浴箱的一侧设置有进水口，且水浴箱的另一侧设置有出水口。
优选的，所述伺服电机的外侧通过螺栓安装有防护罩，且防护罩的外侧壁上设置有散热翅片。
优选的，所述丝杆的外侧壁上设置有外螺纹，且滑块的内侧壁上设置有与丝杆外螺纹相匹配的内螺纹。
优选的，所述恒温搅拌管的顶端均通过螺纹设置有密封盖，且密封盖的顶端与支撑杆固定连接，密封盖的底端均设置有电加热管，且控制器的输出端与电加热管的输入端通过导线电连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该高纯金属镓结晶器通过设置多根结晶管，多根结晶管同时进行试验，提高工作效率，提高结晶器的产能，通过伺服电机和丝杆，便于推动多根恒温搅拌管同时上下运动，可以对结晶管内部的液体镓进行搅拌，防止晶粒聚集在冷却面上，让晶粒在液体中处于悬浮状态，液固均匀分布，避免局部区域过量成核及晶体表面结壳，同时伺服电机可以控制丝杆的转动，调节恒温搅拌管的上下运动的轨迹，避免搅拌轴撞击结晶管内部底端的结晶镓，造成结晶管的破裂，通过设置滑杆，便于第二固定板上下滑动，提高稳定性，通过在恒温搅拌管的内部设置电加热管，可以保证结晶温度梯度的恒定，得到产品纯度高，本实用新型通过设置振动电机，便于结晶完成之后，结晶镓沉淀在底部，便于结晶镓与液相分离，从而倒出液相，加快工作效率。
附图说明
图1为本实用新型的剖视结构示意图；
图2为本实用新型的恒温搅拌管剖视结构示意图；
图3为本实用新型的水浴箱俯视结构示意图；
图4为本实用新型的系统框图；
图中：1、底板；2、水浴箱；3、温度传感器；4、结晶管；5、防护罩；6、伺服电机；7、滑块；8、丝杆；9、第一固定板；10、滑杆；11、第二固定板；12、支撑杆；13、安装板；14、恒温搅拌管；15、控制器；16、加热电阻丝；17、支撑腿；18、振动电机；19、电加热管；20、密封盖；21、通孔。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-4，本实用新型提供的一种实施例：一种高纯金属镓结晶器，包括底板1、结晶管4和恒温搅拌管14，底板1的底端均匀设置有支撑腿17，且支撑腿17的底端均设置有防滑垫，提高结晶器的稳定性，底板1底端的中间设置有振动电机18，振动电机18的型号可为MVE40/3，底板1顶端的凹槽内部设置有加热电阻丝16，加热电阻丝16的型号可为Cr20Ni80，且加热电阻丝16的顶端设置有水浴箱2，水浴箱2的一侧设置有进水口，且水浴箱2的另一侧设置有出水口，便于向水浴箱2内部通入冷却液体，水浴箱2的内侧壁上设置有温度传感器3，温度传感器3的型号可为WRM-101，水浴箱2的顶端均匀设置有通孔21，且通孔21的顶端均设置有结晶管4延伸至水浴箱2内部，水浴箱2的两侧均设置有安装板13，且安装板13的上方设置有第一固定板9，安装板13与第一固定板9之间分别设置有丝杆8和滑杆10连接，水浴箱2一侧安装板13的底端安装有伺服电机6，伺服电机6的型号可为RJ090-E03520，伺服电机6的外侧通过螺栓安装有防护罩5，且防护罩5的外侧壁上设置有散热翅片，既保护了伺服电机6，又便于伺服电机6的散热，伺服电机6的输出端与丝杆8固定连接，丝杆8的外侧壁上活动设置有滑块7，丝杆8的外侧壁上设置有外螺纹，且滑块7的内侧壁上设置有与丝杆8外螺纹相匹配的内螺纹，令滑块7可以在丝杆8上移动，且滑块7的一侧通过焊接安装有第二固定板11，第二固定板11远离滑块7的一侧与滑杆10活动连接，第二固定板11的底端均匀设置有支撑杆12，且支撑杆12的底端均设置有恒温搅拌管14，恒温搅拌管14分别延伸至结晶管4内部，恒温搅拌管14的顶端均通过螺纹设置有密封盖20，且密封盖20的顶端与支撑杆12固定连接，便于取下恒温搅拌管14，密封盖20的底端均设置有电加热管19，电加热管19的型号可为BST001，可以保证结晶温度梯度的恒定，得到产品纯度高，水浴箱2的一侧安装有控制器15，控制器15的型号可为MAM-330，温度传感器3的输出端与控制器15的输入端通过导线电性连接，控制器15的输出端与伺服电机6、加热电阻丝16、振动电机18和电加热管19的输入端通过导线电连接。
工作原理：使用时，首先将熔融的金属镓加入各个结晶管4内部，向水浴箱2内部通入冷水，通过控制器15打开电加热管19的开关，调节恒温搅拌管14内部液体的温度，接着通过控制器15打开伺服电机6的开关，伺服电机6带动丝杆8转动，从而令滑块7上下运动，滑块7带动第二固定板11在滑杆10上上下滑动，从而令恒温搅拌管14对结晶管4内部的金属镓进行搅拌，避免结晶管4局部区域过量成核及晶体表面结壳，结晶完成之后，通过控制器15打开振动电机18的开关，便于结晶镓沉淀，再将结晶管4内部的液相倒出，然后通过控制器15打开加热电阻丝16的开关，对水浴箱2内部的水进行加热，令结晶管4内部的晶体镓熔融，再重复以上实验，得到高纯镓。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (6)
1.一种高纯金属镓结晶器，包括底板（1）、结晶管（4）和恒温搅拌管（14），其特征在于：所述底板（1）底端的中间设置有振动电机（18），所述底板（1）顶端的凹槽内部设置有加热电阻丝（16），且加热电阻丝（16）的顶端设置有水浴箱（2），所述水浴箱（2）的内侧壁上设置有温度传感器（3），所述水浴箱（2）的顶端均匀设置有通孔（21），且通孔（21）的顶端均设置有结晶管（4）延伸至水浴箱（2）内部，所述水浴箱（2）的两侧均设置有安装板（13），且安装板（13）的上方设置有第一固定板（9），所述安装板（13）与第一固定板（9）之间分别设置有丝杆（8）和滑杆（10）连接，所述水浴箱（2）一侧安装板（13）的底端安装有伺服电机（6），且伺服电机（6）的输出端与丝杆（8）固定连接，所述丝杆（8）的外侧壁上活动设置有滑块（7），且滑块（7）的一侧通过焊接安装有第二固定板（11），所述第二固定板（11）远离滑块（7）的一侧与滑杆（10）活动连接，所述第二固定板（11）的底端均匀设置有支撑杆（12），且支撑杆（12）的底端均设置有恒温搅拌管（14），所述恒温搅拌管（14）分别延伸至结晶管（4）内部，所述水浴箱（2）的一侧安装有控制器（15），所述温度传感器（3）的输出端与控制器（15）的输入端通过导线电性连接，所述控制器（15）的输出端与伺服电机（6）、加热电阻丝（16）和振动电机（18）的输入端通过导线电连接。
2.根据权利要求1所述的一种高纯金属镓结晶器，其特征在于：所述底板（1）的底端均匀设置有支撑腿（17），且支撑腿（17）的底端均设置有防滑垫。
3.根据权利要求1所述的一种高纯金属镓结晶器，其特征在于：所述水浴箱（2）的一侧设置有进水口，且水浴箱（2）的另一侧设置有出水口。
4.根据权利要求1所述的一种高纯金属镓结晶器，其特征在于：所述伺服电机（6）的外侧通过螺栓安装有防护罩（5），且防护罩（5）的外侧壁上设置有散热翅片。
5.根据权利要求1所述的一种高纯金属镓结晶器，其特征在于：所述丝杆（8）的外侧壁上设置有外螺纹，且滑块（7）的内侧壁上设置有与丝杆（8）外螺纹相匹配的内螺纹。
6.根据权利要求1所述的一种高纯金属镓结晶器，其特征在于：所述恒温搅拌管（14）的顶端均通过螺纹设置有密封盖（20），且密封盖（20）的顶端与支撑杆（12）固定连接，密封盖（20）的底端均设置有电加热管（19），且控制器（15）的输出端与电加热管（19）的输入端通过导线电连接。
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Denomination of utility model: A High Purity Gallium Metal Crystallizer Effective date of registration: 20230928 Granted publication date: 20200407 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Hengqin Guangdong Macao Deep Cooperation Zone Branch Pledgor: ZHUHAI SEZ FANGYUAN Inc. Registration number: Y2023980060072 |
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