本發明專利技術公開了一種爐體移動式高純晶體生長裝置，包括機架、安瓿、爐體和控制裝置，所述的機架立柱上設置絲杠和縱向導軌，所述的絲杠同軸連接絲杠電機，所述的縱向導軌與滑座動配合，滑座上設置爐體；所述的爐體內設置爐芯，爐芯內同軸連接爐膛；所述的爐體下方的機座之間設置安瓿控制裝置，所述的安瓿控制裝置上設置驅動電機和安瓿旋轉軸，兩者通過同步帶實現動力傳動；所述的安瓿旋轉軸連接安瓿支桿，安瓿支桿頂端設置安瓿，安瓿同軸連接于爐膛中軸線上；爐體下端設置與安瓿支桿動密封配合的爐體密封門。本發明專利技術的安瓿震幅小于1微米，高溫恒溫區溫度不均勻性≤±1.5℃，低溫恒溫區溫度不均勻性≤±2℃，設備持續工作時間不低于30天，無故障時間大于2年。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于新材料加工設備
，尤其屬于晶體加工設備
，具體涉及一種加熱爐體移動而晶體處于相對平穩狀態下生長的爐體移動式高純晶體生長裝置。
技術介紹
高純晶體以其優良的物理性能，在高
得到了廣泛的應用，為科技進步發揮著越來越重要的作用。比如鎘鋅碲(CZT-CdZnTe)晶體探測器性能優越，在核安全、環境監測、天體物理和醫學成像等領域得到了越來越廣泛的應用，CZT晶體也是軍用紅外焦平面探測器的關鍵材料。制備出低缺陷、高質量的CZT大單晶材料是獲得性能優異探測器的前提條件，但是由于CZT具有生長溫度高、熱導率低、層錯能低等特點，生產質量優異、重復性好的CZT單晶對生產設備的要求非常高，而且成品率低，成本畸高。而且西方國家對我國采取嚴格禁運的技術封鎖政策，嚴重制約了我國晶體探測器的推廣應用。現有技術制備高純晶體(比如碲鋅鎘單晶體)多采用安瓿容器方式，一般采用加熱爐配合移動的安瓿容器形成單晶體生長環境。法國生產的晶體生長設備采取安瓿移動而加熱爐靜止的晶體生長方式，安瓿容器安裝在一個縱橫雙向運動的連桿上。由于安瓿容器質量輕，雙向運動部件的運動間隙導致安瓿容器運動中產生震動，震幅可達3-4微米，這種條件下非常不利于晶體的生長。此外這種設備的溫度控制也不理想，最高溫度1300°C，高溫恒溫區的長度彡250mm，溫度不均勻性彡士3°C，低溫恒溫區的長度彡200mm，溫度不均勻性彡士5°C，溫度梯度>8 10°C。溫度變化過大導致晶體生成困難，成品率差。因此，如想生產出高品質的高純晶體，需要提供一種工作震動小，溫度控制精確且溫度梯度小的晶體生長設備。本專利技術人經過潛心研究，研制開發出了一種工作震動小、溫度分布均勻且可分區控制溫度的爐體移動式高純晶體生長裝置，實驗證明，效果良好。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種結構簡單，工作震動小、溫度分布均勻且可分區控制溫度的爐體移動式高純晶體生長裝置。本專利技術的目的是這樣實現的包括機架、安瓿、爐體和控制裝置，所述的機架立柱上設置絲杠和縱向導軌，所述的絲杠同軸連接絲杠電機，所述的縱向導軌與滑座動配合，滑座上設置爐體；所述的爐體內設置爐芯，爐芯內同軸連接爐膛；所述的爐體下方的機座之間設置安瓿控制裝置，所述的安瓿控制裝置上設置驅動電機和安瓿旋轉軸，兩者通過同步帶實現動力傳動；所述的安瓿旋轉軸連接安瓿支桿，安瓿支桿頂端設置安瓿，安瓿同軸連接于爐膛中軸線上；爐體下端設置與安瓿支桿動密封配合的爐體密封門。本專利技術采用加熱爐體移動方式，精細平穩地控制安瓿的轉動，有效防止安瓿的震動，使晶體處于相對平靜生長狀態，更有助于培育高品質的晶體；分區精確控制爐芯的溫度，不僅提高了爐膛內溫度的均勻性，更有利于晶體的生長，且適合不同類型晶體的育晶生長。試驗證明，本專利技術的安瓿震幅小于1微米，爐體震幅小于2. 5微米，移動速度調節范圍為0. Olmm/hour 99. 99mm/min,高達60萬倍，旋轉速度調節范圍為0. 01 99. 99mm/min,高溫恒溫區溫度不均勻性彡士 1.5°C，低溫恒溫區溫度不均勻性彡士2°C。本專利技術性能可靠， 持續工作時間不低于30天，無故障時間大于3年。附圖說明圖1為本專利技術整體結構主視圖；圖2為圖1之縱向半剖示意圖；圖3為圖1之俯視示意圖。圖中1-機架，2-絲杠電機，3-絲杠，4-滑座，5-縱向導軌，6-同步帶，7_安瓿控制裝置，8-機座，9-爐芯，10-爐膛，11-安瓿，12-爐體，13-安瓿支桿，14-支撐桿，15-驅動電機，16-安瓿旋轉軸。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步的說明，但不以任何方式對本專利技術加以限制，基于本專利技術教導所作的任何變換，均落入本專利技術的保護范圍。如圖1、圖2所示，本專利技術包括機架1、安瓿11、爐體12和控制裝置，所述的機架1 立柱上設置絲杠3和縱向導軌5，所述的絲杠3同軸連接絲杠電機2，所述的縱向導軌5與滑座4動配合，滑座4上設置爐體12 ；所述的爐體12內設置爐芯9，爐芯9內同軸連接爐膛 10 ；所述的爐體12下方的機座8之間設置安瓿控制裝置7，所述的安瓿控制裝置7上設置驅動電機15和安瓿旋轉軸16，兩者通過同步帶6實現動力傳動；所述的安瓿旋轉軸16連接安瓿支桿13，安瓿支桿13頂端設置安瓿11，安瓿11同軸連接于爐膛10中軸線上；爐體 12下端設置與安瓿支桿13動密封配合的爐體密封門。所述的爐芯9為設置2 3段可調恒溫區和1 2段溫度梯度區的多單元組合結構，各溫度區的溫度分別調節控制；所述的爐芯9的高溫恒溫區長度彡300mm，低溫恒溫區長度> 300mm。該設置滿足了多種晶體生長的爐溫控制要求，同時，與現有技術相比增加了恒溫區的長度，使恒溫區內的溫度變化更小，溫度控制更穩定。所述的爐膛10為99. 7%的氧化鋁陶瓷管爐膛。所述的絲杠3為精密滾珠絲杠，實現爐體移動更加平穩，位置移動的可控精度更尚ο所述的爐體12為圓筒型雙層結構，外層可沿圓周方便地滑動開啟或閉合。所述的爐體12與滑座4鉸接配合，爐體12和滑座4之間設置角度調節機構。所述的安瓿控制裝置7設置有水平移動和旋轉控制機構。水平移動機構方便于安瓿11與爐膛10的軸線對位，旋轉機構使安瓿11在加熱過程中實現旋轉，確保受熱更為均勻，以消除爐芯9供熱誤差對加熱的影響。所述的機架1立柱上設置1或2套爐體12，對應爐體12設置1或2套安瓿控制裝置7，形成單爐體晶體生長裝置或雙爐體晶體生長裝置。雙爐體晶體生長裝置可以同時生長兩根晶體，有效減低生產成本和生產周期，大大提高工作效率。所述的機架1上設置支撐桿14，以提高機架1的穩定性，從而幫助進一步減小爐體 12移動時所可能產生的震動。所述的絲杠電機2、旋轉電機15、爐芯9、爐體12與自動控制裝置電性連接；所述的自動控制裝置設置遙控盒。本專利技術采用工業計算機集中控制，可實現自動、手動、遙控三種控制方式。通過計算機軟件可實現對自動爐溫測量及記錄、生長期間的自動程序控制及數據實時監測記錄，包括控溫熱偶溫度、監控熱偶溫度、爐體位置、時間、移動速度、轉動速度、控溫儀表參數(PV、OP、SP和各PID參數)。本專利技術的工作原理本專利技術采用爐體12移動加熱的方式，精細平穩地控制安瓿11的轉動，有效防止安瓿U的震動；絲杠3實現對爐體12升降的精確控制，克服了現有技術兩維運動造成安瓿 11震動過大的弊端，更有助于培育高品質的晶體；組合單元式爐芯9有助于實現對溫度的分區控制，進一步提高了爐膛10內溫度的均勻性，不僅有利于晶體的生長，而且可廣泛適用于多種類型晶體的生長。通過計算機軟件可實現自動爐溫測量及記錄，生長期間的自動程序控制及數據實時監測記錄控溫熱偶溫度、監控熱偶溫度、爐體位置、時間、移動速度、 轉動速度、控溫儀表參數(PV、OP、SP和各PID參數)，確保了生產過程的自動化，保證了晶體具有最佳的生長條件。以THM型爐體移動式高純晶體生長裝置培育生產高純碲鋅鎘(CZT)晶體為例，說明本專利技術的工作過程調整機架1處于水平狀態，調節爐體12與滑座4之間的角度，使爐膛9保持垂直； 將碲鋅鎘高純材料放入安瓿11中，啟動空壓機抽至高真空后封裝；將抽高真空的安瓿11設置在陶瓷質安瓿支桿13頂端，通過安瓿控制裝置7上的水平移動機構，使安瓿11與爐膛10本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種爐體移動式高純晶體生長裝置，包括機架（１）、安瓿（１１）、爐體（１２）和控制裝置，其特征是：所述的機架（１）立柱上設置絲杠（３）和縱向導軌（５），所述的絲杠（３）同軸連接絲杠電機（２），所述的縱向導軌（５）與滑座（４）動配合，滑座（４）上設置爐體（１２）；所述的爐體（１２）內設置爐芯（９），爐芯（９）內同軸連接爐膛（１０）；所述的爐體（１２）下方的機座（８）之間設置安瓿控制裝置（７），所述的安瓿控制裝置（７）上設置驅動電機（１５）和安瓿旋轉軸（１６），兩者通過同步帶（６）實現動力傳動；所述的安瓿旋轉軸（１６）連接安瓿支桿（１３），安瓿支桿（１３）頂端設置安瓿（１１），安瓿（１１）同軸連接于爐膛（１０）中軸線上；爐體（１２）下端設置與安瓿支桿（１３）動密封配合的爐體密封門。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李照存，
申請(專利權)人：昆明沃特爾機電設備有限公司，
類型：發明
國別省市：53
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