CN217077844U - 一种金属晶体制备装置 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种金属晶体制备装置，该装置包括：原料腔，原料腔包括至少一个出料口；以及制备腔，所述制备腔与所述原料腔通过所述至少一个出料口相连通。

Description

一种金属晶体制备装置

技术领域

本说明书涉及晶体制备技术领域，特别涉及一种金属晶体制备装置。

背景技术

制备金属晶体时，通常需要先加热原料使其熔化，然后再通过缓慢降温使熔体在籽晶处结晶以生长金属晶体。由于降温结晶过程比较缓慢，导致金属晶体制备效率低。因此，有必要提供一种金属晶体制备装置，以提高金属晶体的制备效率。

实用新型内容

本说明书实施例之一提供一种金属晶体制备装置，该装置包括：原料腔，所述原料腔包括至少一个出料口；以及制备腔，所述制备腔与所述原料腔通过所述至少一个出料口相连通。

在一些实施例中，所述出料口的尺寸或分布中的至少一个可调节。

在一些实施例中，所述至少一个出料口均匀分布。

在一些实施例中，当所述出料口的数量不小于2时，所述出料口之间的间距不大于100mm。

在一些实施例中，所述装置还包括加热组件，用于加热所述原料腔。

在一些实施例中，所述装置还包括第一保温组件，用于保温所述原料腔。

在一些实施例中，所述装置还包括测温口，所述测温口位于所述原料腔上方。

在一些实施例中，所述制备腔包括定位组件。

在一些实施例中，所述装置还包括冷却组件，用于冷却所述制备腔。

在一些实施例中，所述装置还包括第二保温组件，用于保温所述制备腔。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据一些实施例所示的示例性金属晶体制备装置的结构示意图。

图中，100为金属晶体制备装置，110为原料腔，111为出料口，112为腔体盖，113为原料腔体，120为制备腔，121为制备腔体，122为底盖，123为定位组件，130为第一保温组件，131为测温孔，140为第二保温组件，150为第一支撑组件，160为第二支撑组件。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

图1是根据一些实施例所示的示例性金属晶体制备装置的结构示意图。

在一些实施例中，金属晶体制备装置100可以用于制备金属晶体。在一些实施例中，金属晶体可以包括但不限于金晶体、银晶体、铂晶体、铜晶体、铁晶体、铝晶体、钠晶体、钾晶体、镁晶体、锌晶体、铽晶体或镝晶体。

如图1所示，金属晶体制备装置100可以包括原料腔110和制备腔120。

在一些实施例中，原料腔110可以用于放置生长金属晶体所需的原料。在一些实施例中，原料腔110可以是熔化原料以得到熔体的场所。

在一些实施例中，制备腔120可以是金属晶体生长的场所。在一些实施例中，籽晶可以放置于制备腔120内。

在一些实施例中，如图1所示，原料腔110可以包括至少一个出料口111，制备腔120与原料腔110可以通过至少一个出料口111相连通。在一些实施例中，原料腔110内的熔体可以通过至少一个出料口111流出至制备腔120，并在制备腔120内快速冷却结晶以生长金属晶体。由于原料的熔化与金属晶体的生长在不同的腔体(分别在原料腔110和制备腔120)内进行，与在原料腔110内熔化后再进行降温以生长晶体相比，可以显著提高金属晶体的制备效率。

在一些实施例中，至少一个出料口111可以位于原料腔110底部。在一些实施例中，出料口111可以是圆形、椭圆形、多边形等任何规则或不规则形状。在一些实施例中，多个出料口111的形状和/或尺寸可以相同或不同。本说明书实施例对出料口111的尺寸不做任何限定，只要其可以使原料腔110中的熔体流出即可。

在一些实施例中，出料口111的尺寸可以根据待制备的金属晶体的尺寸(例如，待制备的金属晶体的直径、高度)确定。在一些实施例中，出料口111的直径与待制备的金属晶体直径的比值可以不小于1/24。在一些实施例中，出料口111的直径可以在0.1mm-80mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在0.5mm-75mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在1mm-70mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在2mm-65mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在3mm-60mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在4mm-55mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在5mm-50mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在8mm-45mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在10mm-40mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在15mm-35mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在20mm-30mm范围内。在一些实施例中，出料口111的直径可以在23mm-27mm范围内。在一些实施例中，直径可以理解为当量直径。

在一些实施例中，至少一个出料口111可以均匀分布，以使熔体通过出料口111均匀流出至制备腔120，进一步保证金属晶体制备过程均匀稳定。例如，出料口111可以沿原料腔110底部的中心均匀分布。在一些实施例中，当出料口111的数量为1个时，出料口111可以位于原料腔110底部的中心处。

当出料口111的数量不小于2时，由于出料口111之间的间距会影响制得的金属晶体外边缘的平整性，例如，出料口111之间的间距太大，会导致熔体流至制备腔120内无法在制备腔120内底表面(例如，底盖122上表面)铺展开，导致制得的金属晶体外边缘不平整。因此，在一些实施例中，出料口111之间的间距(例如，两个相邻出料口111的中心之间的距离或两个相邻出料口111的相邻边缘之间的距离)需满足一定要求。

在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于100mm。在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于90mm。在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于80mm。在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于70mm。在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于60mm。在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于50mm。在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于40mm。在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于30mm。在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于20mm。在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于10mm。在一些实施例中，出料口111之间的间距可以不大于5mm。

在一些实施例中，出料口111的尺寸或分布中的至少一个可以调节。在一些实施例中，出料口111的尺寸和/或分布可以通过挡板(图中未示出)来调节。

在一些实施例中，挡板可以位于出料口111的上方或下方，以遮挡部分出料口111或出料口111的部分，从而调节出料口111的尺寸和/或分布。在一些实施例中，挡板可以是圆形、椭圆形、圆环形、多边形等任何规则或不规则形状。

在一些实施例中，挡板可以包括或不包括至少一个孔洞。在一些实施例中，孔洞的形状与出料口111的形状可以相同或不同。在一些实施例中，孔洞的尺寸与出料口111的尺寸可以相同或不同。

在一些实施例中，挡板的位置可以调节。通过调节挡板，可以调节挡板或孔洞相对于出料口111的位置，进一步调节通过出料口111流出的熔体的流量，以控制金属晶体的生长过程和/或调节金属晶体的制备效率。

在一些实施例中，原料腔110可以包括腔体盖112和原料腔体113。在一些实施例中，腔体盖112与原料腔体113可以密封连接，以降低原料腔110的散热，提高其保温性能。例如，腔体盖112与原料腔体113可以通过密封圈实现密封连接。又例如，腔体盖112与原料腔体113上可以分别设有彼此适配的卡槽或卡柱，通过卡槽或卡柱的匹配实现腔体盖112与原料腔体113的密封连接。

在一些实施例中，金属晶体制备装置100还可以包括加热组件(图中未示出)，用于加热原料腔110，以熔化原料腔110内的原料，使其形成熔体。在一些实施例中，加热组件可以包括感应加热组件、电阻加热组件等。在一些实施例中，加热组件可以环绕设置于原料腔110外周、顶部和/或底部。在一些实施例中，加热组件可以包括至少一个子加热部件，设置于原料腔110的不同轴向高度处。在一些实施例中，至少一个子加热部件的加热参数(例如，加热功率、子加热部件的电阻)可以独立控制。例如，靠近原料腔110底部的子加热部件的加热功率可以大于其他子加热部件，以提高靠近出料口111的熔体的流动性。

在一些实施例中，金属晶体制备装置100还可以包括第一保温组件130，用于保温原料腔110。在一些实施例中，如图1所示，第一保温组件130可以环绕设置于原料腔110的外周、顶部和/或底部。在一些实施例中，第一保温组件130的材质可以包括石英(氧化硅)、氧化锆、氧化铝、碳纤维、陶瓷或其它耐高温材料。在一些实施例中，第一保温组件130的形状可以包括毡状、颗粒状、砖状或其它形状。在一些实施例中，设置于原料腔110底部的第一保温组件130上可以设有与出料口111的形状、尺寸、分布相同的出料通道，以便于熔体流出至制备腔120。

在一些实施例中，第一保温组件130可以包括至少两个第一子保温部件，以降低原料腔110散热，增加其保温性能。例如，如图1所示，原料腔110外周由内到外依次环绕设有两层第一子保温部件。在一些实施例中，至少两个第一子保温部件的材质和/或形状可以相同或不同。

在一些实施例中，金属晶体制备装置100还可以包括测温口131。测温口131可以位于原料腔110上方，以测量并间接反映原料腔110的温度。在一些实施例中，测温孔131可以位于原料腔110顶部的第一保温组件130上。

在一些实施例中，制备腔120可以包括制备腔体121和底盖122。在一些实施例中，制备腔体121和底盖122可以一体成型。在一些实施例中，制备腔体121和底盖122可以固定连接(例如，焊接)或可拆卸连接(例如，螺纹连接、卡接)。例如，制备腔体121外周可以设有外螺纹，相应地，底盖122内壁可以设有与外螺纹匹配的内螺纹。又例如，制备腔体121内壁可以设有内螺纹，相应地，底盖122外周可以设有与内螺纹匹配的外螺纹。在一些实施例中，制备腔体121和底盖122可以通过密封圈实现密封连接。在一些实施例中，制备腔120可以包括或不包括制备腔体上盖。

在一些实施例中，制备腔120可以包括定位组件123，用于在金属晶体生长过程中减小热应力，以减少金属晶体的开裂，进一步制备高质量的空心金属晶体。在一些实施例中，如图1所示，定位组件123可以与制备腔120同心或非同心设置。在一些实施例中，定位组件123与制备腔120(或底盖122)可以固定连接(例如，焊接)或可拆卸连接(例如，螺纹连接)。

在一些实施例中，定位组件123可以是圆柱体、棱锥、棱柱等。在一些实施例中，定位组件123可以是实心或中空的。在一些实施例中，定位组件123的材质可以包括铱、铂、钨、钽、钼、石墨、石英、氧化锆或氧化铝等耐高温材质。

在一些实施例中，当制备腔体121和底盖122可拆卸连接时，制备腔120还可以包括垫环(图中未示出)。在一些实施例中，垫环可以设于制备腔体121内部(例如，定位组件123与底盖122之间)，以避免熔体对制备腔体121与底盖122的连接处造成损坏，进一步可以方便制备腔体121与底盖122的拆卸与安装。在一些实施例中，垫环的材质可以包括铱、铂、钨、钽、钼、石墨、石英、氧化锆或氧化铝等耐高温材质。

在一些实施例中，金属晶体制备装置100还可以包括冷却组件(图中未示出)，用于冷却制备腔120，以提高金属晶体的制备效率。

在一些实施例中，冷却组件可以包括冷却通路和冷却介质。冷却通路(例如，盘管)内可以通入冷却介质(例如，冷却气体、冷却水、冷却油)，以对制备腔120进行冷却。在一些实施例中，冷却组件(或冷却通路)可以环绕设置于制备腔120的外周、顶部和/或底部。

在一些实施例中，金属晶体制备装置100还可以包括第二保温组件140，用于保温制备腔120，以减少制备腔120与外界环境之间的热量交换，避免制备腔120温度升高，影响金属晶体的制备效率和质量。

在一些实施例中，如图1所示，第二保温组件140可以环绕设置于制备腔120的外周、顶部和/或底部。在一些实施例中，第二保温组件140与第一保温组件130的材质和形状可以相同或不同。在一些实施例中，设置于制备腔120顶部的第二保温组件140上可以设有与出料口111的形状、尺寸、分布相同的出料通道，以便于熔体流出至制备腔120。

在一些实施例中，第二保温组件140可以包括至少两个第二子保温部件。在一些实施例中，至少两个第二子保温部件可以由内到外依次环绕设置于制备腔120外周，以增强保温性能。在一些实施例中，至少两个第二子保温部件的材质和/或形状可以相同或不同。

在一些实施例中，金属晶体制备装置100还可以包括第一支撑组件150，用于支撑原料腔110。在一些实施例中，原料腔110可以位于第一支撑组件150上方。在一些实施例中，第一支撑组件150上可以设有与出料口111的形状、尺寸、分布相同的出料通道，以便于熔体流出至制备腔120。在一些实施例中，第一支撑组件150的材质可以包括石英(氧化硅)、刚玉(氧化铝)、氧化锆、石墨、碳纤维、陶瓷等，或其他耐高温材料。

在一些实施例中，金属晶体制备装置100还可以包括第二支撑组件160，用于支撑第一保温组件130。在一些实施例中，如图1所示，第二支撑组件160可以位于原料腔110和制备腔120之间，用于分隔原料腔110和制备腔120。在一些实施例中，第二支撑组件160上可以设有与出料口111的形状、尺寸、分布相同的出料通道，以便于熔体流出至制备腔120。在一些实施例中，第二支撑组件160与第一支撑组件150的材质可以相同或不同。

应当注意的是，上述有关金属晶体制备装置100的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对金属晶体制备装置100进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。例如，金属晶体制备装置100可以包括至少两个相同或不同的定位组件，用于制备包含至少两个相同或不同的空心(或孔洞)金属晶体。又例如，金属晶体制备装置100可以不包括定位组件，以制备实心金属晶体。

本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)原料的熔化与金属晶体的生长在不同的腔体(分别在原料腔和制备腔)内进行，无需对原料腔进行降温处理，可以提高金属晶体的制备效率；(2)至少一个出料口可以均匀分布，使熔体通过出料口均匀流出至制备腔，进一步保证金属晶体制备过程均匀稳定；(3)制备腔可以包括定位组件，用于在金属晶体生长过程中减小热应力，以减少金属晶体的开裂，进一步制备高质量的空心金属晶体。

需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种金属晶体制备装置，其特征在于，所述装置包括：

原料腔，所述原料腔包括至少一个出料口；以及

制备腔，所述制备腔与所述原料腔通过所述至少一个出料口相连通。

2.根据权利要求1所述的金属晶体制备装置，其特征在于，所述出料口的尺寸或分布中的至少一个可调节。

3.根据权利要求1所述的金属晶体制备装置，其特征在于，所述至少一个出料口均匀分布。

4.根据权利要求1所述的金属晶体制备装置，其特征在于，当所述出料口的数量不小于2时，所述出料口之间的间距不大于100mm。

5.根据权利要求1所述的金属晶体制备装置，其特征在于，所述装置还包括加热组件，用于加热所述原料腔。

6.根据权利要求1所述的金属晶体制备装置，其特征在于，所述装置还包括第一保温组件，用于保温所述原料腔。

7.根据权利要求1所述的金属晶体制备装置，其特征在于，所述装置还包括测温口，所述测温口位于所述原料腔上方。

8.根据权利要求1所述的金属晶体制备装置，其特征在于，所述制备腔包括定位组件。

9.根据权利要求1所述的金属晶体制备装置，其特征在于，所述装置还包括冷却组件，用于冷却所述制备腔。

10.根据权利要求1所述的金属晶体制备装置，其特征在于，所述装置还包括第二保温组件，用于保温所述制备腔。

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