水溶液晶体一体化生长炉制造技术

水溶液晶体一体化生长炉，包括生长缸、储料仓、流量控制仓、温控系统和晶体生长总承。所述生长缸的内侧壁上部设置有一个集水槽。所述储料仓套在生长缸的外部，其内部放置有晶体原料。所述储料仓包括筒体和压盖，所述压盖上设置稀释皿。所述储料仓的上方设置有流量控制仓，所述流量控制仓包括上仓室，且所述上仓室通过出水管与所述集水槽相连通，所述出水管上设置有定量滴定器。所述上仓室与储料仓之间设置有水位压力管。所述初次补液管设置于储料仓内，且所述初次补液管的上端与稀释皿连通。本实用新型专利技术通过将储料仓集成到生长缸上，使整个装置更加合理、紧凑不仅节约了空间资源，还节省了原材料。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及晶体生长
，具体地说是一种水溶液生长法培育晶体的一体化晶体生长装置。
技术介绍
KDP类晶体是20世纪40年代发展起来的一类优良的非线性光学晶体材料，由于综合性能优良,而被广泛地应用于激光变频、电光调制和光快速开关等高科技领域,是大功率激光系统的首选材料。目前从水溶液中生长KDP晶体的方法主要有降温法、流动法和溶剂蒸发法。如图9所示，为水浴育晶装置，是利用降温法生长KDP晶体的一种常用的装置。如图所示，此装置是将育晶器62放置到水槽61内，并通过设置于水槽61内的温控系统和搅拌器控制育晶器62内的温度。降温法的基本原理是利用物质较大的正溶解度温度系数，在晶体生长的过程中逐渐减低温度，使析出的溶质不断在籽晶上生长。如图10所示，为流动法生长装置，如图所示，此装置包括生长槽71、溶解槽72和过热槽73，且所述生长槽71、溶解槽72和过热槽73的底部均设置有加热装置，并控制所述生长槽71、溶解槽72和过热槽73内的温度依次升高。所述生长槽71与溶解槽72连通，所述溶解槽72与过热槽73连通，所述过热槽73与生长槽71连通。所述溶解槽72的底部放置有晶体原料，且所述溶解槽72与过热槽73之间设置有过滤器75。所述过热槽73与生长槽71之间设置有循 环泵74。在工作的过程中，晶体在生长槽71内不断生长，随着生长槽71内的晶体不断生长，析出溶质后变稀的溶液回流到溶解槽72内，然后溶解槽72底部的晶体原料不断溶解形成饱和溶液，且形成的饱和溶液经过过滤器75进入到过热槽73内，然后通过循环泵74再进入生长槽71内。流动法的基本原理是利用溶解槽72与生长槽71之间的温度差所造成的过饱和度，而使溶质析出。如图11所示，为蒸发法生长装置，如图所示，此装置通过在育晶缸内设置冷凝装置82，所述冷凝装置82内设置有冷却器83，所述冷却器83为一U型弯管，其中一个口为冷水进水口，另一个口为出水口。这样在加热装置的作用下，育晶缸内的水分蒸发，在冷却器83处形成冷凝水低落到冷凝器82内，然后通过虹吸管81吸入到量筒84内。蒸发法的基本原理是通过蒸发水分以减少溶剂的方法，使溶液达到饱和状态以析出晶体。如图12为溶液状态图，图中L1为溶解度曲线，即为饱和曲线，L2为过饱和曲线，且所述溶解度曲线和过饱和曲线将坐标系分为三个区域，即为M1、M2和M3。所述M1和M2均为饱和溶液区，其中M1为饱和溶液区中的不稳区，会自发的发生结晶现象，M2为饱和溶液区中的亚稳区，不会发生自发结晶，如将籽晶放入溶液中，晶体就会在籽晶上生长。所述M3为不饱和溶液区，即为稳定区，不可能发生结晶现象。因此，从溶液中生长晶体都是在亚稳区进行的。综合溶液状态图和上述各生长方法分析如下：降温法：由于降温法是通过在晶体生长的过程中逐渐减低温度，使析出的溶质不断在籽晶上生长。因此，为了使溶液始终处于亚稳区，并维持适宜的过饱和度，就必须掌握合适的降温速率，精准控制温度， 存在着温度控制困难的问题。流动法：首先就装置本身而言存在着结构复杂的问题；其次，由于流动法是利用溶解槽与生长槽之间的温度差所造成的过饱和度，而使溶质析出，为了使生长槽内的溶液始终处于亚稳区，就必须控制好生长槽、溶解槽和过热槽之间的温度梯度，和由过热槽进入生长槽的溶液的流量，且所述温度梯度和流量之间存在关联性，因此存在着温度梯度和流量难以控制的问题。蒸发法：由于蒸发法是通过蒸发水分以减少溶剂的方法，使溶液达到饱和状态以析出晶体。因此，为了使溶液始终处于亚稳区，并维持适宜的过饱和度，就必须精确控制水分的蒸发量。
技术实现思路
针对传统的从水溶液中生长KDP晶体的方法存在的结构复杂、温度难以控制等问题，本技术提供水溶液晶体一体化生长炉，可以避免上述问题的发生。本技术解决其技术问题所采取的技术方案是：水溶液晶体一体化生长炉，包括生长缸、储料仓、定量滴定器、温控系统和晶体生长总承；所述生长缸为内壁光滑的密闭容器，所述生长缸内壁的上部设有一个环状的集水槽，并在集水槽底部引出一出水管，在所述出水管上设置有流量控制计；在生长缸外部固定一环形的储料仓，并在所述储料仓和生长缸之间形成一个密闭的空间，所述空间内填充晶体生长所需的原料，所述储料仓顶部具有一投料用并对所述空间进行密封的压盖，所述压盖中设置稀释皿，所述稀释皿上设置有密封盖并形成一个密闭的稀释用腔 体；自所述储料仓中引出一水位压力管，且在所述水位压力管和出水管之间设置一将所述集水槽中冷凝水排向储料仓的定量滴定器，所述初次补液管位于储料仓内且下端位于储料仓的底部，上端与稀释皿连通；二次补液管一端位于生长缸内且与缸内溶液不接触，另一端与稀释皿连通，一溢流管将所述集水槽和稀释皿连通；一排气管将所述储料仓内腔和所述生长缸连通并建立大气压平衡回路；所述温控系统用于监测并控制生长缸内液体的温度。根据本技术的一个具体实施方式，所述定量滴定器为连接在水位压力管和出水管之间的泵。根据本技术的另一个具体实施方式，所述定量滴定器为重力式控制结构，所述出水管上安装旋柄且可旋转，通过旋柄调节水位差，达到控制出水量，且在所述水位压力管的顶部设置一个对出水管出水进行收集的连接部件。进一步地，所述储料仓与生长缸同圆心布置，且所述空间为均匀一致的环形。根据本技术的又一个具体实施方式，所述温控系统包括温度探头、加热器和保温层，所述温度探头通过橡胶塞安装于生长缸的上部，且所述温度探头的下端伸入到生长缸的液面以下，所述加热器对生长缸或/和储料仓进行加热，所述生长缸和储料仓的外表面设置有保温层。进一步地，所述加热器为电加热器。进一步地，所述温控系统还包括设置在所述储料仓的下部的测温 计。根据本技术的又一个具体实施方式，所述的晶体生长总承包括电机和育晶架，所述电机设置于生长缸的顶部，所述育晶架的上端穿过生长缸后与电机相连，其下端伸入到生长缸的液面以下。本技术的有益效果是：1、生长缸内为晶体生长溶液，反应过程中加热使缸内溶液水分蒸发，蒸汽上升后遇顶部冷凝，形成的冷凝水通过引流管进入到储料仓内，形成饱和溶液，且饱和溶液以滴灌的形式被加入到生长缸内，因此水作为一种晶体生长原料载体在密闭的循环系统内被循环使用，且通过出水管进入到储料仓内的水量可以通过定量滴定器进行控制，使生长缸内溶液的补给量与晶体生长所需原料相匹配。在此过程中生长缸内的温度场、浓度场是恒定的，且中间无需额外添加晶体生长原料和水，简化了操作，无需人为干预即可实现自动运行，生长出的晶体质量较好。2、本技术通过将储料仓套置在生长缸外围，形成一体，使整个装置更加合理、紧凑，改变了原先多个容器分散布置的缺陷，一方面，减小了占地面积，便于安装，节约了厂房等空间资源。3、由于结构改变带来了控制系统的改变，原有的控制系统要实现动态的监控需要多点温控控制，闭环控制，控制系统尤其复杂，其中，原有的控制系统占整个设备投资比重较大。采用本装置后，简化了温度控制系统，一点恒温控制全系统，在生长重量相同晶体的前提下，降低了生产成本。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为图1中A部分的放大结构示意图；图3为本技术中生长缸、储料仓和流量控制仓之间的结构示意图；图4为图3中B部分的放大结构示意图；图5为图3中C部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
水溶液晶体一体化生长炉，其特征在于：包括生长缸、储料仓、定量滴定器、温控系统和晶体生长总承；所述生长缸为内壁光滑的密闭容器，所述生长缸内壁的上部设有一个环状的集水槽，并在集水槽底部引出一出水管，在所述出水管上设置有流量控制计；在生长缸外部固定一环形的储料仓，并在所述储料仓和生长缸之间形成一个密闭的空间，所述空间内填充晶体生长所需的原料，所述储料仓顶部具有一投料用并对所述空间进行密封的压盖，所述压盖中设置稀释皿，所述稀释皿上设置有密封盖并形成一个密闭的稀释用腔体；自所述储料仓中引出一水位压力管，且在所述水位压力管和出水管之间设置一将所述集水槽中冷凝水排向储料仓的定量滴定器；所述初次补液管位于储料仓内且下端位于储料仓的底部，上端与稀释皿连通；二次补液管一端位于生长缸内且与缸内溶液不接触，另一端与稀释皿连通，一溢流管将所述集水槽和稀释皿连通；一排气管将所述储料仓内腔和所述生长缸连通并建立大气压平衡回路；所述温控系统用于监测并控制生长缸内液体的温度。

【技术特征摘要】
1.水溶液晶体一体化生长炉，其特征在于：包括生长缸、储料仓、定量滴定器、温控系统和晶体生长总承；所述生长缸为内壁光滑的密闭容器，所述生长缸内壁的上部设有一个环状的集水槽，并在集水槽底部引出一出水管，在所述出水管上设置有流量控制计；在生长缸外部固定一环形的储料仓，并在所述储料仓和生长缸之间形成一个密闭的空间，所述空间内填充晶体生长所需的原料，所述储料仓顶部具有一投料用并对所述空间进行密封的压盖，所述压盖中设置稀释皿，所述稀释皿上设置有密封盖并形成一个密闭的稀释用腔体；自所述储料仓中引出一水位压力管，且在所述水位压力管和出水管之间设置一将所述集水槽中冷凝水排向储料仓的定量滴定器；所述初次补液管位于储料仓内且下端位于储料仓的底部，上端与稀释皿连通；二次补液管一端位于生长缸内且与缸内溶液不接触，另一端与稀释皿连通，一溢流管将所述集水槽和稀释皿连通；一排气管将所述储料仓内腔和所述生长缸连通并建立大气压平衡回路；所述温控系统用于监测并控制生长缸内液体的温度。2.根据权利要求1所述的水溶液晶体一体化生长炉，其特征在于：所述定量滴定器为连接在水位压力管和出水管之间的泵。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：任杰，钟之声，任纪亮，
申请(专利权)人：济南晶艺光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37