CN216427478U - 一种坩埚支撑平衡装置和长晶炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及照明装置，具体公开一种坩埚支撑平衡装置，包括多个依次叠加的支撑圆板(1)、设于所述支撑圆板(1)的上部的环形支撑座(2)以及设于所述支撑圆板(1)的下部的支撑底座(3)，所述环形支撑座(2)的上端面设有或一体形成有多个支撑部(201)，单个所述支撑部(201)的上端面形成为由外向内向下倾斜的平面或曲面，所述支撑圆板(1)和所述支撑底座(3)的中心区域均形成有适于热交换装置(4)穿过的通孔(5)。另外，本实用新型还公开了一种长晶炉。本实用新型的坩埚支撑平衡装置的结构简单，温控效果好。

Description

一种坩埚支撑平衡装置和长晶炉

技术领域

本实用新型涉及长晶设备，具体地，涉及一种坩埚支撑平衡装置。另外，本实用新型还涉及一种长晶炉。

背景技术

现有HEM法蓝宝石长晶炉的热交换装置处于炉腔中心，热交换装置是冷却源，是晶体生长所需温场的必要条件，长晶过程要求热交换装置与坩埚具有良好的接触，这样才能为长晶提供稳定的冷却源。

但是，现有的长晶炉中的热交换装置在安装时在保证其高度略高出石墨支撑环1-2mm后均采用螺丝固定方式，其高度是固定不变的，一般情况下，现有的石墨支撑环的高度为10cm。热交换装置安装完成后，其高度也是不可变的。但是，在实际长晶过程中，长晶炉多次长晶后，因为高温热场内部会发生少量热变形，一旦出现热变形，热交换装置与坩埚接触性就会变差，两者会出现接触不良的现象，会直接造成长晶过程中冷却温度的变化，影响长晶效果，严重的话还会造成晶体开裂。

因此，需要设计一种坩埚支撑平衡装置，以解决或克服上述技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型一方面所要解决的技术问题是提供一种坩埚支撑平衡装置，该坩埚支撑平衡装置的结构简单，温控效果好。

另外，本实用新型另一方面还要解决的技术问题是提供一种长晶炉，该长晶炉的结构简单，温控效果好，长晶效果好。

为了解决上述技术问题，本实用新型一方面提供一种坩埚支撑平衡装置，包括多个依次叠加的支撑圆板、设于支撑圆板的上部的环形支撑座以及设于支撑圆板的下部的支撑底座，环形支撑座的上端面设有或一体形成有多个支撑部，单个支撑部的上端面形成为由外向内向下倾斜的平面或曲面，支撑圆板和支撑底座的中心区域均形成有适于热交换装置穿过的通孔。

作为本实用新型的一个优选实施方式，支撑部的上端面与水平面的夹角角度为10-25°。

优选地，支撑部的上端面与水平面的夹角角度为15°。

更优选地，支撑部的数量为10-15个，且各支撑部围绕环形支撑座的中心轴线均匀分布。

作为本实用新型的另一个优选实施方式，环形支撑座的下端面设有环形卡槽，环形卡槽的内周面适于贴靠位于上部的一个支撑圆板的外周面，或者环形卡槽的内周面与位于上部的一个支撑圆板的外周面间形成有间隙。

作为本实用新型的一个具体结构形式，各支撑圆板的厚度为 0.5mm-5mm，且各支撑圆板的外径均相等。

更具体地，支撑底座的厚度大于各支撑圆板的厚度，且支撑底座的直径大于或等于各支撑圆板的直径。

作为本实用新型的另一个具体结构形式，支撑圆板、环形支撑座和支撑底座均为高纯石墨成型。

另外，本实用新型另一方面还提供一种长晶炉，包括热交换装置、保温层、加热装置、坩埚以及根据上述技术方案中任一项的坩埚支撑平衡装置，坩埚设于坩埚支撑平衡装置的上部，加热装置设于坩埚的四周，热交换装置插入坩埚支撑平衡装置内以能够对坩埚加热。

更优选地，坩埚与各支撑部间设有钨片。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：

第一，本实用新型的坩埚支撑平衡装置中，通过在环形支撑座与支撑底座之间设置多个支撑圆板，各支撑圆板的厚度可以是相同的，也可以是不同的，通过调整各支撑圆板的数量以及厚度，使得长晶炉中的坩埚能够更加平稳的放置于炉腔内部中心，且每次长晶坩埚与热交换装置都可以实现良好接触，保证长晶效果；

第二，在环形支撑座的上端面设置多个支撑部，且各支撑部的上端面形成为由外向内向下倾斜，从而能够与坩埚的下部更好地接触，保证坩埚放置更加平稳。

通过上述技术方案，本实用新型的坩埚支撑平衡装置包括多个依次叠加的支撑圆板、设于支撑圆板的上部的环形支撑座以及设于支撑圆板的下部的支撑底座，环形支撑座的上端面设有或一体形成有多个支撑部，单个支撑部的上端面形成为由外向内向下倾斜的平面或曲面，支撑圆板和支撑底座的中心区域均形成有适于热交换装置穿过的通孔。本实用新型的坩埚支撑平衡装置通过在环形支撑座与支撑底座间设置多个支撑圆板，各支撑圆板的厚度设置为相同或不同，通过增减支撑圆板的数量，使得坩埚的放置更加平稳，且在每次长晶后，坩埚与热交换装置的接触均保持良好的接触状态。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的坩埚支撑平衡装置的一个具体实施方式的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是本实用新型的环形支撑座的一个具体实施方式的结构示意图；

图4是图3的剖视图；

图5是本实用新型的长晶炉的一个具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1支撑圆板 2环形支撑座

201支撑部 202环形卡槽

3支撑底座 4热交换装置

5通孔 6保温层

7加热装置 8坩埚

9籽晶 10晶体

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”或“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要解释的是，在下文的描述中为清楚地说明本实用新型的技术方案而涉及的一些方位词，例如“上”、“下”等，基于长晶炉的正常使用时的方位，“下”是指靠近地面所指的方向，“上”是指与“下”相反的方向。术语为基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型一方面提供一种坩埚支撑平衡装置，包括多个依次叠加的支撑圆板1、设于支撑圆板1的上部的环形支撑座2以及设于支撑圆板1的下部的支撑底座3，环形支撑座2的上端面设有或一体形成有多个支撑部201，单个支撑部201的上端面形成为由外向内向下倾斜的平面或曲面，支撑圆板1和支撑底座3的中心区域均形成有适于热交换装置 4穿过的通孔5。

为了便于理解，对于本申请的坩埚平衡装置的说明，均是放置于图5中所示的长晶炉中。本申请中，支撑底座3设于最下面，贴靠于保温层6的内侧下端面上，向上依次设有多个支撑圆板1，位于最上端的支撑圆板1的上部则设有环形支撑座2，支撑底座3和支撑圆板1的中心区域均设有通孔5，以能够使热交换装置4插入，而环形支撑座2与坩埚8接触，因此，环形支撑座2的中心区域远大于通孔5，通过调节各支撑圆板1的数量以及厚度，使得坩埚既能平稳放置在炉腔内部中心位置，又能保证每次长晶后，坩埚8 与热交换装置4都能实现良好接触。

本实用新型的坩埚平衡装置的安装过程为：

在圆柱体炉腔的上部架设龙门架，龙门架上放置滑动模块，滑动模块中安装有激光笔，保证激光笔垂直照射到加热装置7的中心；将籽晶9通过胶水粘接在坩埚8的内部底端，并标记出籽晶9的中心，在厚度为0.1mm的圆形钨片表面涂上真空脂，用手将真空脂摸平摸薄，有真空脂的一面朝上，将钨片放置在加热装置7上，钨片直径与热交换装置4的直径一致，放置坩埚8时，需保证激光笔正好照射在籽晶9的中心，这样可以保证坩埚8与热交换装置4能同心。坩埚8放置后一般会出现以下两种情况：

第一，坩埚8出现晃动：两手握住坩埚8的口部外延两边，手轻轻压下，如果坩埚8晃动，则表明热交换装置4的上部高于环形支撑座2，此时需要增加支撑圆板1的数量，或更改现有的支撑圆板1的厚度；

第二，手轻压下，坩埚8不晃动，则抬起坩埚8，如果钨片能粘接在坩埚8的底部，表明坩埚8与热交换装置4具有良好接触，同时坩埚8放置的很平稳；如果坩埚8的底部没有粘接到钨片，则表明坩埚8与热交换装置4 之间接触不好，此时，需要通过减少支撑圆板1的数量或减少其中一个或多个支撑圆板1的厚度，调整后，使得坩埚8与热交换装置4具有良好的接触性能。

需要说明的是，对于不同的晶体10，采用的坩埚8的材质也不一样，热场材质也可能不同，当坩埚8的材质和热场材质不一致时，不同材料之间可能会发生化学反应。

HEM法长晶采用的热场材质均是石墨，坩埚采用的是钼坩埚，为了保证热场内材质的纯度，支撑圆板1、环形支撑座2和支撑底座3也均采用的是石墨结构。周所周知，在高温下，石墨与钼会发生化学反应，现有的常用做法是在坩埚8的底部铺设两层厚度小于0.5mm的钨片。而本实用新型中，则可以在支撑部201的上端面与坩埚8之间设置钨片，相较于现有的直接在整个坩埚8的底部设置钨片的方法相比，减少了对钨片的需求，从而从另一方面也减少了生产成本。优选地，单个支撑部201与坩埚8的底部之间的钨片的尺寸为2.5cm×1.5cm，所用钨片的总面积远小于原有方式，大大降低了耗材用量的情况下保证了高温安全性。

作为本实用新型的一个优选实施方式，支撑部201的上端面与水平面的夹角角度为10-25°。

优选地，支撑部201的上端面与水平面的夹角角度为15°。

坩埚8在加工过程中因工艺原因，其底部边缘都带有一定弧度，支撑部201的上端面形成有15°的坡度，可以很好地保证坩埚8的底部边缘与支撑部201的上端面完美结合，这保证了坩埚8放置后不滑动。

进一步优选地，支撑部201的数量为10-15个，且各支撑部201围绕环形支撑座2的中心轴线均匀分布。

优选地，支撑部201的数量为12个。

作为本实用新型的另一个优选实施方式，如图3和图4所示，环形支撑座2的下端面设有环形卡槽202，环形卡槽202的内周面适于贴靠位于上部的一个支撑圆板1的外周面，或者环形卡槽202的内周面与位于上部的一个支撑圆板1的外周面间形成有间隙。

本申请中，支撑圆板1与支撑底座3通过通孔5，与热交换装置4连接，同时也能够对支撑圆板1与支撑底座3起到限位作用，而环形支撑座2则通过环形卡槽202与位于最上端的一个支撑圆板1卡接，从而形成对环形支撑座2的连接与限位。

可以想到的是，支撑底座3的上端面也可以设置一个环形卡槽，将位于最下面的一个支撑圆板1与其卡接，从而对支撑圆板1形成更好地限位作用，也属于本实用新型的保护范围。

作为本实用新型的一个具体结构形式，各支撑圆板1的厚度为 0.5mm-5mm，且各支撑圆板1的外径均相等。

一般情况下，本申请的支撑圆板1的厚度有1mm、1.5mm、2mm，通过调节不同厚度的环形支撑圆板数量使得坩埚与热交换装置良好接触，同时确保坩埚放置平稳。当然，可以想到的是，根据实际使用需求，支撑圆板1的厚度还可以设置为其他厚度，只要能够满足使用要求，均属于本实用新型的保护范围。

更具体地，支撑底座3的厚度大于各支撑圆板1的厚度，且支撑底座3 的直径大于或等于各支撑圆板1的直径。一般情况下，为了安装稳定性，支撑底座3的直径大于各支撑圆板1的直径。

作为本实用新型的另一个具体结构形式，支撑圆板1、环形支撑座2和支撑底座3均为高纯石墨成型。

另外，如图5所示，本实用新型另一方面还提供一种长晶炉，包括热交换装置4、保温层6、加热装置7、坩埚8以及根据上述技术方案中任一项的坩埚支撑平衡装置，坩埚8设于坩埚支撑平衡装置的上部，加热装置7设于坩埚8的四周，热交换装置4插入坩埚支撑平衡装置内以能够对坩埚8加热。

典型地，坩埚8与各支撑部201间设有钨片。

由上述技术方案可以看出，本实用新型的坩埚支撑平衡装置包括多个依次叠加的支撑圆板1、设于支撑圆板1的上部的环形支撑座2以及设于支撑圆板1的下部的支撑底座3，环形支撑座2的上端面设有或一体形成有多个支撑部201，单个支撑部201的上端面形成为由外向内向下倾斜的平面或曲面，支撑圆板1和支撑底座3的中心区域均形成有适于热交换装置4穿过的通孔5。本实用新型的坩埚支撑平衡装置通过在长晶炉腔内部下部设置支撑底座3，支撑底座3上依次设置多个支撑圆板1，支撑圆板1上设置具有多个支撑部201的环形支撑座2，在支撑底座3和多个支撑圆板1的中心区域设置通孔5，通过适当增加支撑圆板1的数量和各支撑圆板1的厚度，使得坩埚8与热交换装置4在安装时贴靠的更好，同时坩埚8也放置地更加稳固，并且还能够有效保证长晶过程中，坩埚8与热交换装置4之间一直保持良好的安装关系，从而使得长晶效果更好。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种坩埚支撑平衡装置，其特征在于，包括多个依次叠加的支撑圆板(1)、设于所述支撑圆板(1)的上部的环形支撑座(2)以及设于所述支撑圆板(1)的下部的支撑底座(3)，所述环形支撑座(2)的上端面设有或一体形成有多个支撑部(201)，单个所述支撑部(201)的上端面形成为由外向内向下倾斜的平面或曲面，所述支撑圆板(1)和所述支撑底座(3)的中心区域均形成有适于热交换装置(4)穿过的通孔(5)。

2.根据权利要求1所述的坩埚支撑平衡装置，其特征在于，所述支撑部(201)的上端面与水平面的夹角角度为10-25°。

3.根据权利要求2所述的坩埚支撑平衡装置，其特征在于，所述支撑部(201)的上端面与水平面的夹角角度为15°。

4.根据权利要求2所述的坩埚支撑平衡装置，其特征在于，所述支撑部(201)的数量为10-15个，且各所述支撑部(201)围绕所述环形支撑座(2)的中心轴线均匀分布。

5.根据权利要求1所述的坩埚支撑平衡装置，其特征在于，所述环形支撑座(2)的下端面设有环形卡槽(202)，所述环形卡槽(202)的内周面适于贴靠位于上部的一个所述支撑圆板(1)的外周面，或者所述环形卡槽(202)的内周面与位于上部的一个所述支撑圆板(1)的外周面间形成有间隙。

6.根据权利要求1所述的坩埚支撑平衡装置，其特征在于，各所述支撑圆板(1)的厚度为0.5mm-5mm，且各所述支撑圆板(1)的外径均相等。

7.根据权利要求1所述的坩埚支撑平衡装置，其特征在于，所述支撑底座(3)的厚度大于各所述支撑圆板(1)的厚度，且所述支撑底座(3)的直径大于或等于各所述支撑圆板(1)的直径。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的坩埚支撑平衡装置，其特征在于，所述支撑圆板(1)、所述环形支撑座(2)和所述支撑底座(3)均为高纯石墨成型。

9.一种长晶炉，其特征在于，包括热交换装置(4)、保温层(6)、加热装置(7)、坩埚(8)以及根据权利要求1至8中任一项所述的坩埚支撑平衡装置，所述坩埚(8)设于所述坩埚支撑平衡装置的上部，所述加热装置(7)设于所述坩埚(8)的四周，所述热交换装置(4)插入所述坩埚支撑平衡装置内以能够对所述坩埚(8)加热。

10.根据权利要求9所述的长晶炉，其特征在于，所述坩埚(8)与各所述支撑部(201)间设有钨片。

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