一种导模法生产蓝宝石单晶热场制造技术

一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于：所述热场由不锈钢筒体1、保温装置、圆筒形石墨加热器12、坩埚8、长晶模具14、模具固定板6、籽晶引送装置、导流装置组成；上述各装置采用可拆卸方式连接。本实用新型专利技术的热场设计均采用模块化，结构简单、易于拆装；侧壁开窗，采用CCD视频成像监控系统，易于实时监测晶体生长过程；本热场经过试验验证，保温性能较好，温度的反应时间能较好的达到长晶需求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种导模法生产蓝宝石单晶热场
本设计涉及导模法生产蓝宝石单晶热场，属于蓝宝石生产
。
技术介绍
蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(Q-Al2O3)的单晶，又称为刚玉。蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐冲刷，可在接近200(TC高温的恶劣条件下工作，因而被广泛的应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料。蓝宝石具有熔点高(2045°C)、导热好、硬度高、电绝缘性好、耐强酸强碱腐蚀、透光波段宽等特点，被广泛用于手机屏幕、镜面等民用设备，并被应用于导弹整流罩、直升机轴等军工企业。蓝宝石晶体生长有多种方法，目前为商家普遍采用的方法有泡生法、热交换法、导模法。泡生法简称KY法，其原理是先将原料加热至熔点后熔化形成熔体，再以单晶的籽晶接触到熔体表面，在籽晶与熔体的固液界面上开始生长和籽晶相同单晶体结构的单晶，籽晶以缓慢的速度往上提升，在籽晶向上提拉一段时间后形成晶颈，待熔体与籽晶界面的凝固速率稳定后，籽晶不在提拉，仅以降低功率来控制冷却速率的方式使单晶从上方逐渐往下凝固，最后形成一个完整的单晶晶锭。此后，利用掏棒的方式，沿C向进行掏棒。泡生法的缺点是:操作复杂、一致性不高、成品率较低、不易生长C向晶体、材料利用率低、生长周期长。除此之外，泡生法引晶难度大，对操作人员的要求高。热交换法，由于使用昂贵的氦气作为热交换气体，成本高，其次，热交换法对设备的要求高。成型晶体依然需要掏棒切割，生长周期长。导模法，S卩“边缘限定薄膜供料生长”技术，简称EFG法，主要用于生长特定形状的晶体。导模法由于能直接从熔体中生长出片、丝、管、棒、板等晶体，而且晶体生长速度快，尺寸可以精确控制，大大简化了晶体的加工程序，节省材料、时间和资源，降低生产成本，提高经济效益，因此受到人们的高度重视。导模法则具有晶体生长周期短、尺寸可以精确控制、材料节省、加工工序简单的特点，从而有效提高经济效益，成为最有发展前景的蓝宝石窗口片生长方法。蓝宝石晶体生长能耗巨大，热场在蓝宝石生长过程中起着关键作用。目前的热场由于保温问题，均存在能耗较高的缺陷，研究设计新型热场，降低能耗并迅速提高生产效率是蓝宝石晶体设备商的重要任务。同时，配备视频成像系统实时监测晶体生长状况，有效控制晶体的生长，提闻晶体质量。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本设计的目的是提供一种导模法生产蓝宝石单晶热场。为实现上述目的，本设计是通过以下技术手段来实现的:一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:所述热场由不锈钢筒体1、保温装置、圆筒形石墨加热器12、坩埚8、长晶模具14、模具固定板6、籽晶引送装置、导流装置组成；上述各装置采用可拆卸方式连接；所述保温装置位于不锈钢筒体I下部，所述保温装置由侧保温毡13、上保温毡5、底保温租11构成；侧保温租13由石墨桶及拥绑在石墨桶上的与石墨桶等闻的石墨软租构成，所述上保温毡5、底保温毡11由石墨板构建成的圆筒形石墨盒并在石墨盒内部填充石墨硬毡构成，所述上保温毡5位于侧保温毡13上部，所述底保温毡11位于侧保温毡13的石墨桶的桶底上；在所述保温装置内设有圆筒形石墨加热器12，在所述圆筒形石墨加热器12内设有坩埚8 ;长晶模具14由模具固定板6固定于坩埚8内；所述导流装置由圆环形导流筒3和位于圆环形导流筒3内壁的圆形水冷杆钥隔热屏15构成，所述圆形水冷杆钥隔热屏15中部开孔，所述导流装置位于上保温毡5上；所述籽晶引送装置由水冷杆16、钥夹头2和籽晶4构成，所述钥夹头2与水冷杆16连接，所述钥夹头2捆绑籽晶4，所述籽晶4和所述钥夹头2的一部分位于所述导流装置内。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:所述圆形水冷杆钥隔热屏15中部开孔为方形。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:所述坩埚8的埚口为台阶状。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:在所述底保温毡11下面设有调平螺栓。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:所述调平螺栓为3个。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:在所述热场的一侧设有观察窗7。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:在所述观察窗7设有CCD成像设备。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:所述圆形水冷杆钥隔热屏15的个数为2个以上。本专利技术的有益效果是:本专利技术的热场设计均采用模块化，结构简单、易于拆装；侧壁开窗，采用C⑶视频成像监控系统，易于实时监测晶体生长过程；本热场经过试验验证，保温性能较好，温度的反应时间能较好的达到长晶需求。【附图说明】图1为设计组成结构截面图。附图标号的含义如下:1、不锈钢筒体，2、钥夹头，3、导流筒，4、籽晶，5、上保温毡，6、模具固定板，7、观察窗，8、坩埚，9、坩埚托，10、坩埚轴，11、底保温毡，12、圆环形石墨加热器，13、侧保温毡，14、长晶模具，15、水冷杆钥隔热屏，16、水冷杆。【具体实施方式】下面将结合说明书附图，对设计作进一步的说明。如图1所示，一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:所述热场由不锈钢筒体1、保温装置、圆筒形石墨加热器12、坩埚8、长晶模具14、模具固定板6、籽晶引送装置、导流装置组成；上述各装置采用可拆卸方式连接。所述保温装置位于不锈钢筒体I下部，所述保温装置由侧保温毡13、上保温毡5、底保温租11构成；侧保温租13由石墨桶及拥绑在石墨桶上的与石墨桶等闻的石墨软租构成，所述上保温毡5、底保温毡11由石墨板构建成的圆筒形石墨盒并在石墨盒内部填充石墨硬毡构成，所述上保温毡5位于侧保温毡13上部，所述底保温毡11位于侧保温毡13的石墨桶的桶底上；在所述保温装置内设有圆筒形石墨加热器12，在所述圆筒形石墨加热器12内设有坩埚8 ;长晶模具14由模具固定板6固定于坩埚8内；所述导流装置由圆环形导流筒3和位于圆环形导流筒3内壁的圆形水冷杆钥隔热屏15构成，所述圆形水冷杆钥隔热屏15中部开孔，所述导流装置位于保温毡5上；所述籽晶引送装置由水冷杆16、钥夹头2和籽晶4构成，所述钥夹头2与水冷杆16连接，所述钥夹头2捆绑籽晶4，所述籽晶4和所述钥夹头2的一部分位于所述导流装置内。炉桶内在坩埚8，底保温毡11，侧保温毡13，上保温毡5内有石墨加热器12，用于加热坩埚内的原料及控制模具14上方的温度梯度，此梯度值为f 5° C/mm。保温毡用于维持坩埚及模具处的温度。上部导流筒3，用于控制生长出的晶体的梯度，降低晶体应力。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:所述圆形水冷杆钥隔热屏15中部开孔为方形。所属上部导流筒3，用于控制生长出的晶体的梯度，降低晶体应力。所属水冷杆钥隔热屏15，方形开孔，用于阻止模具14处的热量损失及模具14处的热量对水冷杆的烘烤。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:所述坩埚8的埚口为台阶状。所属坩埚8开口为台阶状，用于固定板6的安装，以固定模具14。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:在所述底保温毡11下面设有调平螺栓。用于调平底保温毡11的平面度。优选的，所述的一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于：所述热场由不锈钢筒体（1）、保温装置、圆筒形石墨加热器（12）、坩埚（8）、长晶模具（14）、模具固定板（6）、籽晶引送装置、导流装置组成；上述各装置采用可拆卸方式连接；所述保温装置位于不锈钢筒体（1）下部，所述保温装置由侧保温毡（13）、上保温毡（5）、底保温毡（11）构成；侧保温毡（13）由石墨桶及捆绑在石墨桶上的与石墨桶等高的石墨软毡构成，所述上保温毡（5）、底保温毡（11）由石墨板构建成的圆筒形石墨盒并在石墨盒内部填充石墨硬毡构成，所述上保温毡（5）位于侧保温毡（13）上部，所述底保温毡（11）位于侧保温毡（13）的石墨桶的桶底上；在所述保温装置内设有圆筒形石墨加热器（12），在所述圆筒形石墨加热器（12）内设有坩埚（8）；长晶模具（14）由模具固定板（6）固定于坩埚（8）内；所述导流装置由圆环形导流筒（3）和位于圆环形导流筒（3）内壁的圆形水冷杆钼隔热屏（15）构成，所述圆形水冷杆钼隔热屏（15）中部开孔，所述导流装置位于上保温毡（5）上；所述籽晶引送装置由水冷杆（16）、钼夹头（2）和籽晶（4）构成，所述钼夹头（2）与水冷杆（16）连接，所述钼夹头（2）捆绑籽晶（4），所述籽晶（4）和所述钼夹头（2）的一部分位于所述导流装置内。...

【技术特征摘要】
1.一种导模法生产蓝宝石单晶热场，其特征在于:所述热场由不锈钢筒体(I)、保温装置、圆筒形石墨加热器(12)、坩埚(8)、长晶模具(14)、模具固定板(6)、籽晶引送装置、导流装置组成；上述各装置采用可拆卸方式连接； 所述保温装置位于不锈钢筒体(I)下部，所述保温装置由侧保温毡(13)、上保温毡(5)、底保温毡(11)构成；侧保温毡(13)由石墨桶及捆绑在石墨桶上的与石墨桶等高的石墨软租构成，所述上保温租(5)、底保温租(11)由石墨板构建成的圆筒形石墨盒并在石墨盒内部填充石墨硬毡构成，所述上保温毡(5)位于侧保温毡(13)上部，所述底保温毡(11)位于侧保温毡(13)的石墨桶的桶底上；在所述保温装置内设有圆筒形石墨加热器(12)，在所述圆筒形石墨加热器(12)内设有坩埚(8);长晶模具(14)由模具固定板(6)固定于坩埚(8)内；所述导流装置由圆环形导流筒(3)和位于圆环形导流筒(3)内壁的圆形水冷杆钥隔热屏(15)构成，所述圆形水冷杆钥隔热屏(15)中部开孔，所述导流装置位于上保温毡(...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海群，钱梅仙，汪传勇，
申请(专利权)人：江苏苏博瑞光电设备科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32