【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氟化钇锂晶体制备，具体涉及一种用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶及晶体制备方法。
技术介绍
1、ylf晶体具有良好的光学性能、热性能和化学稳定性。ylf为氟化钇锂的简称。该晶体紫外吸收截止边短、透光波段宽、透过率高、抗光损伤阈值高，加之晶格声子能量较低，是一种优良的激光晶体基质材料。用三价稀土离子取代部分ylf晶格中的y3+离子，便可以形成各种性能优良的激光晶体。nd:ylf是掺钕氟化钇锂晶体的简称，是用三价稀土离子nd3+替换部分ylf中的y3+离子形成的一种性能优良的近红外激光晶体材料。由于nd3+离子取代y3+离子不存在电价不平衡的问题，nd:ylf仍属四方晶系白钨矿结构。但这两种离子的半径不匹配，nd3+离子半径为0.112nm，y3+离子半径为0.1015nm，差距较大，导致掺杂后的晶体内应力增大，晶体容易断裂，加之nd:ylf晶体本身机械强度较差，结晶过程为包晶反应，因此生长出完整的大尺寸、高质量nd:ylf晶体难度较大。
2、nd:ylf晶体具有和nd:yag晶体相类似的能级结构，nd:yag是掺钕钇铝石榴石晶体的简称，其主激光发射波长在1.0μm左右。由于ylf晶体为四方晶系，nd:ylf输出为线偏振光，当输出为π偏振光时，输出波长为1047nm，输出为σ偏振光时，输出波长为1053nm。但输出波长与轴向有关，a轴方向的nd:ylf晶体可以输出1047nm和1053nm两种波长，但1047nm的受激发射截面(1.8×10-19cm2)是1053nm(1.2×10-19cm2)的1.
3、现有技术中，通过保温桶内的加热器加热坩埚，使nd:ylf晶体原料呈熔融态，在保温桶上方设置提拉系统，用以提拉和旋转nd:ylf晶体原料，使nd:ylf晶体生长在提拉系统的籽晶杆下方区域，生长出的nd:ylf晶体直径可达35mm，等径长度能够达到120mm。nd:ylf晶体的生长温度为817℃，选用铂金坩埚，和氧化锆保温材料生长。用流动高纯氮气保护。为了市场需求，促使ylf晶体直径从35mm增大到直径45mm—50mm。由于晶体直径增大，温场需要重新设计，现有技术在设计温场时，以感应加热的方式提高坩埚温度，保温材料容易屏蔽电磁感应，也存在污染氟化钇锂晶体原料的弊端，保护气采用流动气氛，温度梯度波动较大。此外，现有保温桶的保温结构为一体式保温层，nd:ylf晶体生长过程中，保温结构承受的热应力较大，容易开裂，且该保温结构局部断裂后，需要舍弃整个保温结构，造成了保温材料的浪费。另外，在采用分体式保温层的情况下，保温层的拼装和分解操作较为繁琐，虽然可降低保温材料损耗，但是也增大了保温层的安装和拆卸操作的难度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶及晶体制备方法。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
3、一种用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，包括支撑组件和设置在支撑组件内部的坩埚，以及用于加热坩埚的加热装置，所述支撑组件顶部设有用于提拉氟化钇锂晶体原料的提拉系统，所述支撑组件与坩埚之间设有内筒体，且内筒体上方设有上筒体，所述内筒体和上筒体均由若干块保温砖拼装而成，所述保温桶还包括用于拼装和分解所述保温砖的码料机构。制备氟化钇锂晶体之前，在一码料机构上错位码放内筒体的保温砖，在另一码料机构上错位码放上筒体的保温砖。两码料机构的构造大体相同，二者区别在于尺寸及可供码放的点位上的差异，一码料机构尺寸及可供码放的点位分别与内筒体的尺寸和保温砖数量对应，另一码料机构尺寸及可供码放的点位与上筒体的尺寸和保温砖数量对应。
4、码放完毕后，可以吊装的方式依次通过两码料机构将内筒体和上筒体装入支撑组件内部，提高分体式的内筒体及上筒体的拼装便利性。内筒体及上筒体由相互拼接的保温砖组成，后续加热过程中受到的热应力较小，不易开裂，另外在部分保温砖开裂的情况下，只需要针对破损的保温砖进行拆解更换即可，内筒体及上筒体其余未开裂的保温砖可以继续使用，节省保温材料。加热坩埚内的氟化钇锂晶体原料之前，先向保温桶内充入高纯氩气，再次抽真空后第二次充入氩气和四氟化碳作为保护气体，加热时不通过流动气氛对坩埚进行加热，且由氟化钇制成的保温砖对线圈电磁感应基本不屏蔽，保温桶温场稳定，可生长大尺寸高质量的氟化钇锂晶体。
5、作为本专利技术的进一步优化方案，所述上筒体的保温砖包括瓦状砖块和开设在瓦状砖块顶部两侧的凹槽，所述瓦状砖块底部向下突出形成凸棱，所述凸棱的长度等于或小于两个所述凹槽的长度之和。
6、作为本专利技术的进一步优化方案，所述瓦状砖块底部朝向所述上筒体轴心的一侧设有两个倒角，且所述凸棱位于两个倒角之间，所述内筒体的保温砖构造与上筒体的保温砖相同。侧边相抵的两个保温砖顶部形成一个合围的槽体，该槽体可与上方保温砖的凸棱对应插接，方便内筒体和上筒体的错位码放，避免拼接过程中保温砖的位置偏移。同样地，侧边相抵的两个保温砖底部形成一个导向斜面，方便码料机构插入，在拆分破损保温砖时，可通过码料机构一次性拆开多排保温砖，提高对保温砖的更换效率。
7、作为本专利技术的进一步优化方案，所述码料机构包括壳体和设置在壳体上并具有多个输出端的驱动装置，以及固定在驱动装置输出端的悬置板，所述悬置板呈环形分布在壳体外侧，且悬置板用于码放所述保温砖。
8、作为本专利技术的进一步优化方案，所述驱动装置包括转动设置在壳体内部的盘状结构、沿壳体周向设置的多个第一驱动块、与第一驱动块啮合连接的第二驱动块、沿壳体周向设置并与第一驱动块一一对应的丝杆，以及用于驱动其中一个丝杆旋转的旋转驱动部件，所述盘状结构外侧与第一驱动块啮合，所述丝杆的两端均与壳体转动连接。
9、作为本专利技术的进一步优化方案，所述盘状结构包括转动连接在壳体内部轴心处的圆盘，以及固设于圆盘外周并与第一驱动块一一对应的瓣状结构，所述瓣状结构与第一驱动块相对的一侧分别设有两组相互啮合的弧形齿，所述第一驱动块与第二驱动块相互垂直，且第一驱动块与第二驱动块相对的一侧分别设有两组相互啮合的两组条形齿。
10、作为本专利技术的进一步优化方案，所述壳体顶部外侧设有与第一驱动块一一对应的导向槽，且导向槽底部开设有与第二驱动块对应的缺口，所述导向槽内侧设有滚子，所述盘状结构底部设有滚轮。
11、作为本专利技术的进一步优化方案，所述码料机构还包括固设于壳体顶部的伸缩部件，以及下部开口防坠筒，所述伸缩部件固设于防坠筒本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，包括支撑组件(1)和设置在支撑组件(1)内部的坩埚(2)，以及用于加热坩埚(2)的加热装置(3)，所述支撑组件(1)顶部设有用于提拉氟化钇锂晶体原料的提拉系统(4)，其特征在于：所述支撑组件(1)与坩埚(2)之间设有内筒体(5)，且内筒体(5)上方设有上筒体(6)，所述内筒体(5)和上筒体(6)均由若干块保温砖拼装而成，所述保温桶还包括用于拼装和分解所述保温砖的码料机构(7)。
2.根据权利要求1所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述上筒体(6)的保温砖包括瓦状砖块(61)和开设在瓦状砖块(61)顶部两侧的凹槽(62)，所述瓦状砖块(61)底部向下突出形成凸棱(63)，所述凸棱(63)的长度等于或小于两个所述凹槽(62)的长度之和。
3.根据权利要求2所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述瓦状砖块(61)底部朝向所述上筒体(6)轴心的一侧设有两个倒角(64)，且所述凸棱(63)位于两个倒角(64)之间，所述内筒体(5)的保温砖构造与上筒体(6)的保温砖相同
4.根据权利要求3所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述码料机构(7)包括壳体(71)和设置在壳体(71)上并具有多个输出端的驱动装置(72)，以及固定在驱动装置(72)输出端的悬置板(73)，所述悬置板(73)呈环形分布在壳体(71)外侧，且悬置板(73)用于码放所述保温砖。
5.根据权利要求4所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述驱动装置(72)包括转动设置在壳体(71)内部的盘状结构、沿壳体(71)周向设置的多个第一驱动块(721)、与第一驱动块(721)啮合连接的第二驱动块(722)、沿壳体(71)周向设置并与第一驱动块(721)一一对应的丝杆(723)，以及用于驱动其中一个丝杆(723)旋转的旋转驱动部件，所述盘状结构外侧与第一驱动块(721)啮合，所述丝杆(723)的两端均与壳体(71)转动连接。
6.根据权利要求5所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述盘状结构包括转动连接在壳体(71)内部轴心处的圆盘(726)，以及固设于圆盘(726)外周并与第一驱动块(721)一一对应的瓣状结构(727)，所述瓣状结构(727)与第一驱动块(721)相对的一侧分别设有两组相互啮合的弧形齿(728)，所述第一驱动块(721)与第二驱动块(722)相互垂直，且第一驱动块(721)与第二驱动块(722)相对的一侧分别设有两组相互啮合的两组条形齿(729)。
7.根据权利要求6所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述壳体(71)顶部外侧设有与第一驱动块(721)一一对应的导向槽(74)，且导向槽(74)底部开设有与第二驱动块(722)对应的缺口(75)，所述导向槽(74)内侧设有滚子，所述盘状结构底部设有滚轮。
8.根据权利要求1所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述码料机构(7)还包括固设于壳体(71)顶部的伸缩部件(76)，以及下部开口防坠筒(77)，所述伸缩部件(76)固设于防坠筒(77)顶壁的下方。
9.根据权利要求1所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述内筒体(5)与支撑组件(1)之间设有外保温结构(8)，所述外保温结构(8)包括设置在支撑筒(13)内侧的外筒体(81)，和设置在外筒体(81)与内筒体(5)之间的保温砂(82)，以及设置在外筒体(81)顶部的环形圈(83)，所述上筒体(6)外侧设有限位筒(9)。
10.一种用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的晶体制备方法，基于权利要求1-9中任一项所述的保温桶，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，包括支撑组件(1)和设置在支撑组件(1)内部的坩埚(2)，以及用于加热坩埚(2)的加热装置(3)，所述支撑组件(1)顶部设有用于提拉氟化钇锂晶体原料的提拉系统(4)，其特征在于：所述支撑组件(1)与坩埚(2)之间设有内筒体(5)，且内筒体(5)上方设有上筒体(6)，所述内筒体(5)和上筒体(6)均由若干块保温砖拼装而成，所述保温桶还包括用于拼装和分解所述保温砖的码料机构(7)。
2.根据权利要求1所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述上筒体(6)的保温砖包括瓦状砖块(61)和开设在瓦状砖块(61)顶部两侧的凹槽(62)，所述瓦状砖块(61)底部向下突出形成凸棱(63)，所述凸棱(63)的长度等于或小于两个所述凹槽(62)的长度之和。
3.根据权利要求2所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述瓦状砖块(61)底部朝向所述上筒体(6)轴心的一侧设有两个倒角(64)，且所述凸棱(63)位于两个倒角(64)之间，所述内筒体(5)的保温砖构造与上筒体(6)的保温砖相同。
4.根据权利要求3所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述码料机构(7)包括壳体(71)和设置在壳体(71)上并具有多个输出端的驱动装置(72)，以及固定在驱动装置(72)输出端的悬置板(73)，所述悬置板(73)呈环形分布在壳体(71)外侧，且悬置板(73)用于码放所述保温砖。
5.根据权利要求4所述的用于大尺寸高质量氟化钇锂晶体生长的保温桶，其特征在于：所述驱动装置(72)包括转动设置在壳体(71)内部的盘状结构、沿壳体(71)周向设置的多个第一驱动块(721)、与第一驱动块(721)啮合连接的第二驱动块(722)、沿壳体(71)周向设置并与第一驱动块(721)一一对应的丝杆(723)，以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：万文，
申请(专利权)人：安徽环巢光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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