稀土晶体生长设备、稀土晶体生长工艺及应用制造技术

技术编号:15521334 阅读:150 留言:0更新日期:2017-06-04 10:39
本发明专利技术提供了一种稀土晶体生长设备,该稀土生长设备包括:晶体生长炉;所述晶体生长炉的内部设置有加热元件;所述晶体生长炉的炉膛顶端设置有观测视窗;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的外围设置有循环冷却水系统;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的上部设置有图像观测元件。与现有技术相比,本发明专利技术在晶体生长炉的顶端的观测视窗外部设置循环冷却水系统,可带走晶体生长过程中向炉膛顶端传递的热量,为观测视窗外安装图像观测元件提供了合适的工作环境,而通过图像观测元件可实现晶体提拉炉的远程观测。

Rare earth crystal growth equipment, rare earth crystal growth process and Application

The present invention provides a rare earth crystal growth equipment, the growth of rare earth equipment including: crystal growth furnace; the internal crystal growth furnace is provided with a heating element; the top end of the crystal growth furnace is arranged on the observation window; a circulating cooling water system is the peripheral external furnace top of the crystal growth furnace the observation window; the upper external furnace top of the crystal growth furnace of the observation window is arranged on the image observation element. Compared with the prior art, the invention is the circulating cooling water system in the crystal growth furnace top observation window outside, can take in the crystal growth process of transfer to the furnace top heat, provides a suitable working environment to install components for the visual image observation observation window, remote observations through the image observation device can realize the crystal pulling furnace the.

【技术实现步骤摘要】
稀土晶体生长设备、稀土晶体生长工艺及应用
本专利技术涉及晶体材料
,具体涉及由稀土晶体生长设备、稀土晶体生长工艺及应用。
技术介绍
稀土功能晶体材料作为光、声、电等转换的重要媒介,能够为多种重要关键器件提供高品质工作物质。稀土闪烁晶体具有高密度、高光输出、快衰减的特性,满足了高能物理、核医学等应用领域对闪烁体的基本要求,稀土光电晶体材料能够实现电、光的相互作用和转换,被广泛地应用于通信、宇航、医学、地质学、气象学、建筑学、军事技术等领域。法国Cyberstar公司生产的晶体生长炉被公认为具有最好的综合性能,能够实现电脑控制智能控制晶体的全程生长。但在晶体生长全过程中,需要晶体生长人员进行实时观测以便随时调节生长参数,在这一过程中,会带来频繁的人为扰动,影响稀土晶体质量。并且,通用晶体生长炉膛上方设有观测元件,方便晶体生长人员进行前期熔料判断、引晶操作、及后期实时观察晶体生长过程,出现任何异常及时处理。为了避免观测孔受到炉顶高温的影响(高温熔体沿轴向向上传热),观测孔体积小,这种小面积上观测孔能够有效避免晶体生长人员接触过多热量。这类上观测孔观测面积小且倾斜一定的角度,使得晶体生长人员能够尽量观测到炉膛内部及温场结构内部事件,方便处理晶体提拉生长过程中的异常情况。但由于上观测元件观测面积过小,在生长大尺寸高温稀土晶体时,由保温材料搭建的温场结构观测孔开于温场上方,即只能利用上观测元件进行监测,炉膛上方观测孔过小导致晶体提拉生长过程中只能通过晶体生长人员进行肉眼观测,即生长过程图像无法实现远程监控和记录。在稀土晶体生长中,这将造成极大的人力资源浪费。此外,市售的提拉生长设备大多是通用晶体生长设备,需要晶体生长人员针对拟生长的晶体自行搭建温场结构进行生长,缺乏稀土晶体生长专用提拉生长设备。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术要解决的技术问题在于提供稀土晶体生长设备、稀土晶体生长工艺及应用,该生长设备可实现晶体提拉炉的远程观测。本专利技术提供了一种稀土晶体生长设备,包括:晶体生长炉;所述晶体生长炉的内部设置有加热元件;所述晶体生长炉的炉膛顶端设置有观测视窗;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的外围设置有循环冷却水系统;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的上部设置有图像观测元件。优选的,所述观测视窗的直径为50~80mm。优选的,所述图像观测元件包括摄像仪与摄像仪支架;所述摄像仪可通过摄像支架旋转。优选的,所述图像观测元件还包括滤光片;所述滤光片设置于所述摄像仪的前端。优选的,所述晶体生长炉的炉体侧壁由炉内到炉外包括依次设置的第一保温材料层、第二保温材料层与第三保温材料层;所述第一保温材料层为氧化锆保温材料;所述第二保温材料层由氧化锆与氧化铝形成;所述第三保温材料层为氧化锆保温材料。优选的,所述第一保温材料层的密度为5.2~3.8g/cm3;所述第二保温材料层的密度为3.5~2.3g/cm3;所述第三保温材料层的密度为1.8~0.6g/cm3。优选的,所述第一保温材料层的厚度为1~3.5cm;所述第二保温材料层的厚度为1~4cm;所述第三保温材料层的厚度为0.5~1.5cm。优选的,所述加热元件为铱金制品与Cu感应线圈;所述铱金制品的尺寸为φ70~140mm、深50~150mm;所述Cu感应线圈的尺寸为铱金制品尺寸的2~3倍。本专利技术还提供了一种稀土晶体生长工艺,包括:a)将高纯稀土原料进行混合后,得到混合原料;b)在真空或保护性气氛下,将上述步骤得到的混合原料经过烧结后,得到多晶料块;c)在真空或保护性气氛下,将上述步骤得到的多晶料块在权利要求1~8任意一项所述的稀土晶体生长设备中熔化后,采用提拉法在籽晶的引导下进行晶体生长后,得到稀土晶体。本专利技术还提供了上述稀土晶体生长设备在生长钇铝石榴石类晶体和/或稀土正硅酸盐类晶体中的应用。本专利技术提供了一种稀土晶体生长设备,该稀土生长设备包括:晶体生长炉;所述晶体生长炉的内部设置有加热元件;所述晶体生长炉的炉膛顶端设置有观测视窗;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的外围设置有循环冷却水系统;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的上部设置有图像观测元件。与现有技术相比,本专利技术在晶体生长炉的顶端的观测视窗外部设置循环冷却水系统,可带走晶体生长过程中向炉膛顶端传递的热量,为观测视窗外安装图像观测元件提供了合适的工作环境,而通过图像观测元件可实现晶体提拉炉的远程观测。附图说明图1为本专利技术提供的稀土晶体生长设备的结构示意图;图2为本专利技术提供的循环冷却水系统的结构示意图;图3为本专利技术提供的晶体生长炉的结构示意图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术,下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点,而不是对专利技术权利要求的限制。参见图1、图2与图3,图1为本专利技术提供的稀土晶体生长设备的结构示意图;图2为循环冷却水系统的结构示意图;图3为晶体生长炉的结构示意图。本专利技术提供了一种稀土晶体生长设备,包括:晶体生长炉;所述晶体生长炉的内部设置有加热元件;所述晶体生长炉的炉膛顶端设置有观测视窗;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的外围设置有循环冷却水系统;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的上部设置有图像观测元件。按照本专利技术,所述晶体生长炉的内部设置有加热元件;所述加热元件为本领域技术人员熟知的加热元件即可,并无特殊的限制,本专利技术中所述加热元件优选为铱金制品与Cu感应线圈;所述铱金制品的尺寸优选为φ70~140mm、深50~150mm;所述Cu感应线圈的尺寸优选为铱金制品尺寸的2~3倍。所述晶体生长炉的炉体侧壁由炉内到炉外优选包括依次设置的第一保温材料层、第二保温材料层与第三保温材料层;所述第一保温材料层为氧化锆保温材料;所述第二保温材料层由氧化锆与氧化铝形成;所述第三保温材料层为氧化锆保温材料。其中,所述第一保温材料层的密度优选为5.2~3.8g/cm3,更优选为5~4g/cm3,再优选为4.8~4.2g/cm3,最优选为4.5g/cm3;所述第一保温层的厚度优选为1~3.5cm,更优选为2~3.5cm,再优选为2.5~3cm,最优选为2.5cm;所述第二保温材料层的密度优选为3.5~2.3g/cm3,更优选为3.2~2.5g/cm3,再优选为3~2.5g/cm3,最优选为2.5g/cm3;所述第二保温层的厚度优选为1~4cm,更优选为2~3.5cm,再优选为2.5~3cm,最优选为3cm;所述第三保温材料层的密度优选为1.8~0.6g/cm3,更优选为1.6~0.8g/cm3,再优选为1.4~1g/cm3,最优选为1.2g/cm3;所述第三保温层的厚度优选为0.5~1.5cm,更优选为0.8~1.2cm,再优选为1~1.2cm,最优选为1cm。本专利技术在晶体生长炉膛内搭建适用于稀土氧化物的温度场结构及其配套加热元件,为稀土氧化物晶体生长提供合适的轴向和径向温度梯度,实现φ30~80mm钇铝石榴石类晶体(RE:Y3Al5O12,RE=Ce,Nd,Sm,Eu,Ho,Tm,Er,Yb)和稀土正硅酸盐类(Ce:RE2SiO5,RE=La,Gd,Y)。所述晶体生长炉的炉膛顶端设置有观测视窗;所本文档来自技高网
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稀土晶体生长设备、稀土晶体生长工艺及应用

【技术保护点】
一种稀土晶体生长设备,其特征在于,包括:晶体生长炉;所述晶体生长炉的内部设置有加热元件;所述晶体生长炉的炉膛顶端设置有观测视窗;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的外围设置有循环冷却水系统;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的上部设置有图像观测元件。

【技术特征摘要】
1.一种稀土晶体生长设备,其特征在于,包括:晶体生长炉;所述晶体生长炉的内部设置有加热元件;所述晶体生长炉的炉膛顶端设置有观测视窗;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的外围设置有循环冷却水系统;所述晶体生长炉的炉膛顶端的外部、所述观测视窗的上部设置有图像观测元件。2.根据权利要求1所述的稀土晶体生长设备,其特征在于,所述观测视窗的直径为50~80mm。3.根据权利要求1所述的稀土晶体生长设备,其特征在于,所述图像观测元件包括摄像仪与摄像仪支架;所述摄像仪可通过摄像支架旋转。4.根据权利要求3所述的稀土晶体生长设备,其特征在于,所述图像观测元件还包括滤光片;所述滤光片设置于所述摄像仪的前端。5.根据权利要求1所述的稀土晶体生长设备,其特征在于,所述晶体生长炉的炉体侧壁由炉内到炉外包括依次设置的第一保温材料层、第二保温材料层与第三保温材料层;所述第一保温材料层为氧化锆保温材料;所述第二保温材料层由氧化锆与氧化铝形成;所述第三保温材料层为氧化锆保温材料。6.根据权利要求5所述的稀土晶体生长设备,其特征在于,所述第一保温材料层的...

【专利技术属性】
技术研发人员:薛冬峰孙丛婷
申请(专利权)人:中国科学院长春应用化学研究所
类型:发明
国别省市:吉林,22

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