【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于晶体材料生产处理设备，涉及一种立式晶体气氛退火炉。
技术介绍
1、晶体材料广泛应用于半导体、航空、激光、国防等领域，对人民群众的生产生活以及国家的繁荣昌盛发挥着举足轻重的作用。随着科学技术的发展进步，对晶体材料的尺寸、晶体质量以及性能等参数的要求日益增加。由于生长因素的影响，大尺寸晶体在生产过程不可避免地产生内应力以及空位等缺陷，影响晶体质量，限制了其实际应用范围。退火处理是晶体常见加工处理工艺中十分重要的一环，通过退火处理，不仅可以降低晶体生长过程中产生的内应力，同时能够使晶体内部的部分杂质分布均匀，而且退火具有激活施主和受主杂质的作用，使间隙位置的杂质原子进入替代位置，减少空位等微缺陷的存在，提高晶体质量。因此，晶体退火的设备与工艺对最终晶体性能有着较大影响。
2、退火炉是一种新型换热设备。在晶体退火过程中时对温度要求比较高，现有技术的退火炉由于结构简单，在实际应用中温度控制方面不精确,温场不均匀，容易对晶体结构造成破坏；气口设置简单，退火过程炉腔气氛不可控，很容易导致氧化脱碳、氧化物蒸发等不良现象，退火后的晶体表面光亮度和力学性能都比较差。为此,我们提出一种立式晶体气氛退火炉。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、本专利技术为克服现有技术的不足，提供了一种立式晶体气氛退火炉，具备了能够有效提高现有晶体退火炉炉体内温场均匀性、满足不同使用要求等优点，解决了现有晶体退火炉温场均匀性差、使用效果单一的问题。
3、(二)技术方
4、为解决上述的技术问题,本专利技术采用以下技术方案：
5、一种立式晶体气氛退火炉，包括底座及设在所述底座上的真空炉体，所述的真空炉体包括炉筒和炉门，所述炉筒由外壳、保温层、不锈钢过渡层、石英腔、炉体加热元件、炉底加热元件、测温器和真空度测试仪构成；所述炉体加热元件设置有上、中、下三个区域，所述测温器设置于设置于炉体加热元件三个区域中间部位；所述炉门上设置有进气口、排气口；在所述炉门下端和炉体上端夹层内设有冷却水管路，所述炉门下端面和炉体上端面分别开有一个环形槽，环形槽内设有氟橡胶圈，所述氟橡胶圈的厚度大于环形槽的深度。在所述炉筒的底部中央设有晶体放置架，所述测温器连接于所述真空炉体的侧面。
6、优选地，所述的炉体整体为圆筒状，保障炉壁加热元件产生的热量能够从炉壁周围均匀地传递到炉腔中心。
7、优选地，所述的炉盖上出气口连接有真空泵，用来在特定需求条件下在晶体气氛退火操作前将炉腔内的空气尽量排空，避免氧气等杂质气体对晶体气氛退火的影响。
8、优选的，所述的真空泵为三级真空泵组，能够最大程度地排空空气，降低杂质气体含量。
9、优选的，所述的出气口至真空泵管道处设置有真空度测试仪，以便在抽真空操作中实时监测炉腔内真空度的情况。
10、优选的，所述的出气口至真空泵管道处设置有压力控制气压，在晶体气氛退火过程中满足不同压力退火条件的需求。
11、优选的，所述的炉盖上进气口连接有充气管，用于连接炉腔与设备外的气体罐/气瓶，导入所需气体，以满足不同退火条件的需求。
12、优选的，所述的充气管上设有浮子流量计，所述充气管连接装有所需气体的气体罐，所述压力传感器浮子流量计分别与控制系统电性连接，通过控制系统控制浮子流量计，进而控制晶体气氛退火过程中通入的气体流量。
13、优选地，所述的气体罐/气瓶中的气体为满足晶体退火不同效果不同气体，可以灵活切换，满足不同退火目的的使用需求。
14、优选地，所述的加热元件材料为镍铬合金、铬铝合金、钨、钼、钽等金属材料或碳素材料，性质稳定，经久耐用，加热效果好。
15、优选地，所述的炉体加热元件分为上、中、下三个温区，各区域单独加温供热，可以根据颅腔内的实际温度分布调整功率(输出热量)，反馈回来进而使炉腔内的温度分布更加均匀。
16、优选地，所述的炉底加热元件设置为螺旋盘绕，能够均匀的分布在炉体底部，为颅腔提供自下而上的热量。
17、优选地，所述的炉体各温区内设置有独立测温器，根据炉腔不同部位的温度情况，独立的反馈至温度控制传感器，进而对加热元件的输出功率进行调节，使温场尽可能地符合晶体气氛退火需求。
18、优选地，所述的测温器与各温区加热元件通过电控设备互相反馈，独立进行，在不改变整体温场的情况下对局部区域的温度单独调节，灵活可变，最大程度实现所需的晶体气氛退火温场。
19、优选地，所述的晶体放置架的材质为耐高温瓷、石英或刚玉等耐高温材料，用于放置需要进行晶体气氛退火的晶体，晶体放置架可以是多层的，提高晶体气氛退火的效率。
20、(三)有益效果
21、与现有技术相比，本专利技术提供了一种立式晶体气氛退火炉，具备以下有益效果：
22、1、所述炉门下端和炉体上端夹层内设有冷却水管路，对用于密封的氟橡胶圈进行水冷降温，保障炉体密封性，氟橡胶圈位于炉口边缘，不与与石英管退火室接触。而不锈钢过渡层在颅腔内部密封，石英管退火室不与炉盖直接接触，这样就避免了石英管与炉盖上的水冷直接接触，避免石英管炸裂，消除了安全隐患，增加了安全系数；
23、2、整个炉体为圆筒状，炉体设置有三个温区，各温区设置了测温器进行反馈调节，保证炉内温场均匀；
24、3、在炉底设置有螺旋形排布的加热元件，进一步保障炉内的温度分布；
25、4、真空泵为三级真空泵组，且出气口至真空泵管道处设置有真空度测试仪，保障炉内真空度，避免晶体在退火过程的氧化脱碳、除气脱脂、氧化物蒸发等不良现象的发生，能有效提高晶体表面光亮度和力学性能；
26、5、进气口接充气管连接有所需气体气瓶/气罐，满足不同退火情况所需气体需求，且充气管道上设置有浮子流量计，可以对通入气体流量进行调节。
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1.一种立式晶体气氛退火炉，其特征在于，包括外壳(1)，所述外壳(1)内安装一层保温层(2)，所述保温层内为一层不锈钢过渡层(11)，所述不锈钢过渡层(11)与保温层(2)中间安装有环形炉壁加热元件(4)，所述不锈钢过渡层(11)与保温层(2)底部安装有炉底加热元件(5)，所述环形炉壁加热元件(4)以及炉底加热元件(5)周围空间用保温材料(13)补充，所述不锈钢过渡层(11)一侧设有炉体，所述炉体穿过至不锈钢过渡层(11)之间设有测温器(12)，所述不锈钢过渡层(11)内安装为石英腔(3)，所述石英腔(3)内部底部放置有晶体放置架(6)，所述外壳(1)的一侧设有炉盖水冷区(8)，所述炉盖水冷区(8)上设置有进气口(9)和出气口(10)，所述炉门下端设置炉盖水冷区(8)，所述炉体上端夹层内设有炉口水冷区(7)。
2.根据权利要求1所述的一种立式晶体气氛退火炉，其特征在于，所述炉盖水冷区(8)下端面和炉体上端面分别开有一个环形槽，所述环形槽内设有氟橡胶圈，所述氟橡胶圈的厚度大于环形槽的深度，满足退火炉的气密性要求。
3.根据权利要求1所述的一种立式晶体气氛退火
4.根据权利要求1所述的一种立式晶体气氛退火炉，其特征在于，所述外壳(1)设置有炉底加热元件(5)和炉壁加热元件(4)。
5.根据权利要求1所述的一种立式晶体气氛退火炉，其特征在于，所述炉底加热元件(5)为螺旋状盘绕，所述炉壁加热元件(4)为环形盘绕。
6.根据权利要求1所述的一种立式晶体气氛退火炉，其特征在于，所述炉壁加热元件(4)设置有上、中、下三部分。
7.根据权利要求1所述的一种立式晶体气氛退火炉，其特征在于，所述测温器(12)分别置于各温区处。
...【技术特征摘要】
1.一种立式晶体气氛退火炉，其特征在于，包括外壳(1)，所述外壳(1)内安装一层保温层(2)，所述保温层内为一层不锈钢过渡层(11)，所述不锈钢过渡层(11)与保温层(2)中间安装有环形炉壁加热元件(4)，所述不锈钢过渡层(11)与保温层(2)底部安装有炉底加热元件(5)，所述环形炉壁加热元件(4)以及炉底加热元件(5)周围空间用保温材料(13)补充，所述不锈钢过渡层(11)一侧设有炉体，所述炉体穿过至不锈钢过渡层(11)之间设有测温器(12)，所述不锈钢过渡层(11)内安装为石英腔(3)，所述石英腔(3)内部底部放置有晶体放置架(6)，所述外壳(1)的一侧设有炉盖水冷区(8)，所述炉盖水冷区(8)上设置有进气口(9)和出气口(10)，所述炉门下端设置炉盖水冷区(8)，所述炉体上端夹层内设有炉口水冷区(7)。
2.根据权利要求1所述的一种立式晶体气氛退火炉，其特征在于，所述炉盖水...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐永帅，
申请(专利权)人：广西喜荟天成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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