CN219772330U - 一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，包括金属坩埚和感应线圈，所述金属坩埚设置在所述感应线圈的内部，所述金属坩埚的外部设置有保温坩埚，所述金属坩埚内设置有固液界面，所述固液界面和钽酸锂晶体接触，所述钽酸锂晶体远离所述固液界面的一端和第一籽晶杆固定连接，所述第一籽晶杆远离所述钽酸锂晶体的一端和第二籽晶杆通过夹持机构活动连接，所述夹持机构包括套环8和夹具以及挡板。本实用新型可以阻挡金属坩埚内的热量通过第一籽晶杆传递到第二籽晶杆上，继而传递到步进电机上，降低步进电机的使用寿命；另一方面避免金属坩埚内的热量通过第一籽晶杆传递出去，降低金属坩埚内固液界面的温度，影响钽酸锂晶体结晶过程。
Description
技术领域
本实用新型涉及晶体生长设备技术领域，具体为一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置。
背景技术
钽酸锂是一种化学物质，化学式LiTaO3，无色或淡黄色晶体，形状为三方晶系，畸变钙钛矿型结构，具有优良的电光、热释电性能，采用提拉法生长。提拉法的原理是利用温场控制来使得熔融的原料生长成晶体。用于晶体生长的的原料放在坩埚中加热成为熔体，控制生长炉内的温度分布(温场)，使得熔体和籽晶/晶体的温度有一定的温度梯度，这时，籽晶杆上的籽晶与熔体接触后表面发生熔融，提拉并转动籽晶杆，处于过冷状态的熔体就会结晶于籽晶上，并随着提拉和旋转过程，籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子的重新排列，逐渐凝固而生长出单晶体。
现有技术中有很多关于钽酸锂单晶生长自适应温场装置的研究，例如申请公开号为CN216107316U的一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，该装置将籽晶杆的一端和晶体固定连接，伸入到金属坩埚内，另一端和步进电机连接，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中频感应线圈内上移，使金属坩埚上部温度梯度变小，保证了整体温场的梯度的均匀性，解决了钽酸锂单晶易开裂的问题。
但是还存在如下不足：由上述的陈述可知，因为籽晶杆由金属合金制成，籽晶杆可以传递热量，因此当籽晶杆的一端伸入金属坩埚内时，长时间操作钽酸锂晶体结晶时，金属坩埚内的热量通过籽晶杆会传递到步进电机，一方面降低电机的使用寿命；另一方面会将金属坩埚内的热量传递出去，降低金属坩埚内固液界面的温度，影响钽酸锂晶体结晶过程。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，包括金属坩埚和感应线圈，所述金属坩埚设置在所述感应线圈的内部，所述金属坩埚的外部设置有保温坩埚，所述金属坩埚内设置有固液界面，所述固液界面和钽酸锂晶体接触，所述钽酸锂晶体远离所述固液界面的一端和第一籽晶杆固定连接，所述第一籽晶杆远离所述钽酸锂晶体的一端和第二籽晶杆通过夹持机构活动连接，所述夹持机构包括套环和夹具以及挡板，所述套环的两侧均开设有滑槽，所述滑槽内穿设有传动杆，所述传动杆的一端固定连接有所述夹具，另一端固定连接有移动把手，所述夹具远离所述传动杆的一端固定连接有中间杆，所述中间杆远离所述夹具的一端和所述挡板固定连接。
优选的，所述夹具和所述挡板均采用非导热材质制成。
优选的，所述套环的顶部两侧开设有通孔，所述传动杆上开设有凹槽，当所述通孔和所述凹槽位置重合时，所述通孔上插设有卡杆。
优选的，所述第二籽晶杆远离所述第一籽晶杆的一端贯穿水平支撑架和步进电机固定连接。
优选的，所述水平支撑架的一侧和电动推杆固定连接。
优选的，所述金属坩埚内设有液位计。
优选的，所述感应线圈和所述步进电机以及所述电动推杆均和控制器电性连接。
优选的，所述保温坩埚的顶部设置有保温罩，所述保温坩埚和所述电动推杆的底部均固定在平台上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
通过移动把手和传动杆的连接，可以驱动两侧的移动把手相向移动，以驱动两侧的夹具将第一籽晶杆和第二籽晶杆夹持，利用夹具和中间杆的固定连接，以及中间杆和挡板的固定连接，在夹持第一籽晶杆和第二籽晶杆时，夹具和挡板的设置，可以阻挡第一籽晶杆和第二籽晶杆直接接触，一方面避免钽酸锂晶体结晶时，金属坩埚内的热量通过第一籽晶杆传递到第二籽晶杆上，继而传递到步进电机上，降低步进电机的使用寿命；另一方面避免金属坩埚内的热量通过第一籽晶杆传递出去，降低金属坩埚内固液界面的温度，影响钽酸锂晶体结晶过程。
附图说明
图1为本实用新型整体结构平面图；
图2为本实用新型整体结构剖面图；
图3为本实用新型夹持第二籽晶杆的俯视图；
图4为本实用新型未夹持第二籽晶杆的俯视图；
图5为本实用新型图2中箭头A的结构放大图。
图中：1金属坩埚、2感应线圈、3保温坩埚、4固液界面、5钽酸锂晶体、6第一籽晶杆、7第二籽晶杆、8套环、9夹具、10挡板、11滑槽、12传动杆、13移动把手、14中间杆、15通孔、16凹槽、17卡杆、18水平支撑架、19步进电机、20电动推杆、21液位计、22控制器、23保温罩。
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。
实施例：
请参阅图1至图5，本实用新型提供一种技术方案：
一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，如图1和图2所示，包括金属坩埚1和感应线圈2，金属坩埚1设置在感应线圈2的内部，金属坩埚1的外部设置有保温坩埚3，金属坩埚1内设置有固液界面4，固液界面4和钽酸锂晶体5接触，钽酸锂晶体5远离固液界面4的一端和第一籽晶杆6固定连接，第一籽晶杆6远离钽酸锂晶体5的一端和第二籽晶杆7通过夹持机构活动连接；如图3和图5所示，夹持机构包括套环8和夹具9以及挡板10，套环8的两侧均开设有滑槽11，滑槽11内穿设有传动杆12，传动杆12的一端固定连接有夹具9，另一端固定连接有移动把手13，夹具9远离传动杆12的一端固定连接有中间杆14，中间杆14远离夹具9的一端和挡板10固定连接。
作为一种优选，夹具9和挡板10均采用非导热材质制成。
作为一种优选，如图5所示，套环8的顶部两侧开设有通孔15，传动杆12上开设有凹槽16，当通孔15和凹槽16位置重合时，通孔15上插设有卡杆17。
作为一种优选，如图1所示，第二籽晶杆7远离第一籽晶杆6的一端贯穿水平支撑架18和步进电机19固定连接，水平支撑架18的一侧和电动推杆20固定连接，保温坩埚3的顶部设置有保温罩23，保温坩埚3和电动推杆20的底部均固定在平台上。
本实施例中，通过移动把手13和传动杆12的连接，可以驱动两侧的移动把手13相向移动，以驱动两侧的夹具9将第一籽晶杆6和第二籽晶杆7夹持，利用夹具9和中间杆14的固定连接，以及中间杆14和挡板10的固定连接，在夹持第一籽晶杆6和第二籽晶杆7时，夹具9和挡板10的设置，可以阻挡第一籽晶杆6和第二籽晶杆7直接接触，一方面避免钽酸锂晶体结晶时，金属坩埚内的热量通过第一籽晶杆6传递到第二籽晶杆7上，继而传递到步进电机19上，降低步进电机19的使用寿命；另一方面避免金属坩埚内的热量通过第一籽晶杆6传递出去，降低金属坩埚内固液界面的温度，影响钽酸锂晶体5结晶过程。
本实施例中，金属坩埚1内设置有液位计21，液位计21的设置，可根据金属坩埚1内液体下降的幅度，通过控制器22精准的控制电动推杆20的伸长，使金属坩埚1内固液界面4的温度梯度满足钽酸锂晶体5生长的需要。
本实施例中，感应线圈2和步进电机19以及电动推杆20均和控制器22电性连接，步进电机19采用东莞迅控自动化科技有限公司生产的型号为QS57HS步进电机，电动推杆采用无锡宏霸机电股份有限公司生产的HB-DJ806，控制器22采用S7-200PLC。
该钽酸锂单晶生长自适应温场装置的工作原理如下：
工作时，首先将第一籽晶杆6和第二籽晶杆7连接，将第一籽晶杆6和第二籽晶杆7分别放置在挡板10的上下部，驱动两侧的移动把手13相向移动，以将两侧的夹具9靠近，直到两侧的夹具9和第一籽晶杆6、第二籽晶杆7刚好接触，然后将卡杆17插入通孔15和凹槽16中，固定第一籽晶杆6和第二籽晶杆7，接着感应线圈2产生磁力线对金属坩埚1进行中频感应加热，将预先合成好的原料装在金属坩埚1中，并加热到熔点以上，原料熔化为熔体，利用控制器22控制电动推杆20的缩短，降低第一籽晶杆6，将籽晶插入熔体中，只要温度合适，籽晶既不熔掉也不长大，然后控制器22缓慢地控制第一籽晶杆6上升，步进电机19带动第一籽晶杆6转动，同时缓慢地降低加热功率，钽酸锂晶体5会逐渐长粗，通过适时调节加热功率，就可以得到所需直径的钽酸锂晶体5。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，包括金属坩埚和感应线圈，所述金属坩埚设置在所述感应线圈的内部，所述金属坩埚的外部设置有保温坩埚，所述金属坩埚内设置有固液界面，所述固液界面和钽酸锂晶体接触，其特征在于，所述钽酸锂晶体远离所述固液界面的一端和第一籽晶杆固定连接，所述第一籽晶杆远离所述钽酸锂晶体的一端和第二籽晶杆通过夹持机构活动连接，所述夹持机构包括套环和夹具以及挡板，所述套环的两侧均开设有滑槽，所述滑槽内穿设有传动杆，所述传动杆的一端固定连接有所述夹具，另一端固定连接有移动把手，所述夹具远离所述传动杆的一端固定连接有中间杆，所述中间杆远离所述夹具的一端和所述挡板固定连接。
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，所述夹具和所述挡板均采用非导热材质制成。
3.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，所述套环的顶部两侧开设有通孔，所述传动杆上开设有凹槽，当所述通孔和所述凹槽位置重合时，所述通孔上插设有卡杆。
4.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，所述第二籽晶杆远离所述第一籽晶杆的一端贯穿水平支撑架和步进电机固定连接。
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，所述水平支撑架的一侧和电动推杆固定连接。
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。
7.根据权利要求6所述的一种钽酸锂单晶生长自适应温场装置，其特征在于，所述感应线圈和所述步进电机以及所述电动推杆均和控制器电性连接。
8.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，所述保温坩埚的顶部设置有保温罩，所述保温坩埚和所述电动推杆的底部均固定在平台上。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117403330A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 天通控股股份有限公司 | 一种调控钽酸锂晶体退火阶段热场温度梯度的方法 |
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2023
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Cited By (2)
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| CN117403330B (zh) * | 2023-12-14 | 2024-03-01 | 天通控股股份有限公司 | 一种调控钽酸锂晶体退火阶段热场温度梯度的方法 |
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