CN216107316U - 一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及晶体生长设备技术领域的一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，包括感应线圈及金属坩埚，所述金属坩埚外固定有保温坩埚，金属坩埚配合有提拉旋转机构，金属坩埚设置在感应线圈内且连接有升降机构，所述升降机构与提拉旋转机构均与控制机构连接。本实用新型结构简单合理，通过竖直伸缩杆二使金属坩埚在感应线圈内上下移动，根据晶体的生长过程适时调节感应线圈与金属坩埚的相对，保证了金属坩埚内固液界面的温度梯度满足晶体生长的需要，保证了整体温场的梯度均匀性，降低了晶体开裂的概率，大幅提高了钽酸锂晶体的成品率。
Description
技术领域
本实用新型涉及晶体生长设备技术领域，具体地，涉及一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置。
背景技术
提拉法是生长铌酸锂、钽酸锂晶体的主要方法之一，常规提拉法生长钽酸锂晶体采用中频感应加热，受炉膛、保温材料等条件限制，目前提拉法所使用的温场都是固定温场，即在晶体生长的全过程中只能调节温度、拉速、转速等因素，而不能对温场进行调节，不能改变温场的位置，无法实现改变温度梯度的要求，无法满足单晶生长需求，容易造成晶体生长易开裂，良率低等问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，包括感应线圈及金属坩埚，所述金属坩埚外固定有保温坩埚，金属坩埚配合有提拉旋转机构，金属坩埚设置在感应线圈内且连接有升降机构，所述升降机构与提拉旋转机构均与控制机构连接。
优选的，所述提拉旋转机构包括竖直伸缩杆一、水平支撑架、步进电机及籽晶杆，所述竖直伸缩杆一的下端固定在平台上，竖直伸缩杆一的上端与水平支撑架固定连接，所述步进电机固定在水平支撑架上，籽晶杆的一端与步进电机连接，另一端伸入金属坩埚内。
优选的，所述竖直伸缩杆一为电动推杆或气缸。
优选的，所述升降机构为竖直伸缩杆二，所述竖直伸缩杆二的下端固定在平台上，竖直伸缩杆二的上端与保温坩埚的底部连接，所述竖直伸缩杆二为电动推杆或气缸。
优选的，所述控制机构为控制器，步进电机、竖直伸缩杆一、竖直伸缩杆二及感应线圈均与控制器连接。该处设置提高了自动化程度，实现了晶体生长过程中对温场的自适应调节。
优选的，所述金属坩埚内设有液位计，所述液位计与控制器连接。该处设置可根据金属坩埚内液体下降的幅度，通过控制器精准的控制竖直伸缩杆二及竖直伸缩杆一的伸长，使金属坩埚内固液界面的温度梯度满足晶体生长的需要。
本实用新型还包括能够使一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置正常使用的其它组件，如感应线圈的控制组件、竖直伸缩杆一的控制组件，竖直伸缩杆二的控制组件，步进电机的控制组件，液位计的控制组件等均为本领域的常规技术手段。另外，本实用新型中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段，如步进电机、液位计、感应线圈、控制器、电动推杆、气缸等均为本领域常规设备。通过控制器与液位计、竖直伸缩杆一、竖直伸缩杆二、感应线圈及步进电机连接，可精准的通过液位计了解金属坩埚内固液界面下降的高度，并以此为依据控制竖直伸缩杆一、竖直伸缩杆二伸长的长度，使金属坩埚内固液界面的温度梯度始终满足晶体生长的要求。其中控制器与各部件的连接及控制均为现有技术，感应线圈的固定及工作均为现有技术，此处不再赘述。
本实用新型的工作原理是，提拉法生长钽酸锂晶体采用中频感应加热，中频感应加热是靠中频感应线圈在工作时产生磁力线对金属坩埚加热的一种方法，感应线圈与金属坩埚的位置直接决定了金属坩埚内固液界面的温度梯度。随着晶体生长的持续进行，金属坩埚内固液界面在下降，晶体上部温度梯度变大、金属坩埚内溶体温度梯度变小，造成晶体易开裂、良率低等问题；
本实用新型中金属坩埚与保温坩埚形成了高锥度保温体，当晶体不断生长，金属坩埚内固液界面不断下降时，竖直伸缩杆二伸长使金属坩埚在感应线圈内上移，使金属坩埚上部温度梯度小，保证了整体温场的梯度的均匀性，如此局部突变的小梯度温场设计，解决了钽酸锂单晶易开裂的问题，可以适应生长更大尺寸的单晶体，大幅度提高了晶体的优良品率及钽酸锂晶体的成品率。
本实用新型的有益效果，结构简单合理，通过竖直伸缩杆二使金属坩埚在感应线圈内上下移动，根据晶体的生长过程适时调节感应线圈与金属坩埚的相对，保证了金属坩埚内固液界面的温度梯度满足晶体生长的需要，保证了整体温场的梯度均匀性，降低了晶体开裂的概率，大幅提高了钽酸锂晶体的成品率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1.水平支撑架，2.竖直伸缩杆二，3.保温坩埚，4.中频感应线圈，5.金属坩埚，6.固液界面，7.晶体，8.籽晶杆，9.步进电机，10.PLC控制器，11.竖直伸缩杆一。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图以及具体实施例对本实用新型进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
实施例
如图1所示，本实用新型提供了一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，包括中频感应线圈4及金属坩埚5，所述金属坩埚5外固定有保温坩埚3，金属坩埚5与保温坩埚3之间填充有保温材料，金属坩埚5配合有提拉旋转机构，金属坩埚5设置在中频感应线圈4内且连接有升降机构，所述升降机构与提拉旋转机构均与控制机构连接。
所述提拉旋转机构包括竖直伸缩杆一11、水平支撑架1、步进电机9及籽晶杆8，所述竖直伸缩杆一11的下端固定在平台上，竖直伸缩杆一11的上端与水平支撑架1固定连接，所述步进电机9固定在水平支撑架1上，籽晶杆8的一端与步进电机9连接，另一端伸入金属坩埚5内。
所述竖直伸缩杆一11为电动推杆或气缸。
所述升降机构为竖直伸缩杆二2，所述竖直伸缩杆二2的下端固定在平台上，竖直伸缩杆二2的上端与保温坩埚3的底部连接，所述竖直伸缩杆二2为电动推杆或气缸。
所述控制机构为PLC控制器10，步进电机9、竖直伸缩杆一11、竖直伸缩杆二2及中频感应线圈4均与PLC控制器10连接。该处设置提高了自动化程度，实现了晶体生长过程中对温场的自适应调节。
所述金属坩埚5内设有液位计，所述液位计与控制器10连接。该处设置可根据金属坩埚5内液体下降的幅度，通过控制器10精准的控制竖直伸缩杆二2及竖直伸缩杆一11的伸长，使金属坩埚5内固液界面6的温度梯度满足晶体7生长的需要。
工作时，提拉法生长钽酸锂晶体采用中频感应加热，中频感应加热是靠中频感应线圈4在工作时产生磁力线对金属坩埚5加热的一种方法，中频感应线圈4与金属坩埚5的位置直接决定了金属坩埚5内固液界面6的温度梯度。随着晶体7生长的持续进行，金属坩埚5内固液界面6在下降，晶体7上部温度梯度变大、金属坩埚5内溶体温度梯度变小，造成晶体7易开裂、良率低等问题；
本实用新型中金属坩埚5与保温坩埚3形成了高锥度保温体，当晶体7不断生长，金属坩埚5内固液界面6不断下降时，竖直伸缩杆二2伸长使金属坩埚5在中频感应线圈4内上移，使金属坩埚5上部温度梯度变小，保证了整体温场的梯度的均匀性，如此局部突变的小梯度温场设计，解决了钽酸锂单晶易开裂的问题，可以适应生长更大尺寸的单晶体，大幅度提高了晶体7的优良品率及钽酸锂晶体的成品率。
以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，包括感应线圈及金属坩埚，其特征在于：所述金属坩埚外固定有保温坩埚，金属坩埚配合有提拉旋转机构，金属坩埚设置在感应线圈内且连接有升降机构，所述升降机构与提拉旋转机构均与控制机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，其特征在于：所述提拉旋转机构包括竖直伸缩杆一、水平支撑架、步进电机及籽晶杆，所述竖直伸缩杆一的下端固定在平台上，竖直伸缩杆一的上端与水平支撑架固定连接，所述步进电机固定在水平支撑架上，籽晶杆的一端与步进电机连接，另一端伸入金属坩埚内。
3.根据权利要求2所述的一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，其特征在于：所述竖直伸缩杆一为电动推杆或气缸。
4.根据权利要求3所述的一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，其特征在于：所述升降机构为竖直伸缩杆二，所述竖直伸缩杆二的下端固定在平台上，竖直伸缩杆二的上端与保温坩埚的底部连接，所述竖直伸缩杆二为电动推杆或气缸。
5.根据权利要求4所述的一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，其特征在于：所述控制机构为控制器，步进电机、竖直伸缩杆一、竖直伸缩杆二及感应线圈均与控制器连接。
6.根据权利要求5所述的一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，其特征在于：所述金属坩埚内设有液位计，所述液位计与控制器连接。
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| CN114990695A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-02 | 成都东骏激光股份有限公司 | 晶体生长装置 |
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