一种泡生法单晶炉的全角度视窗制造技术

本实用新型专利技术一种泡生法单晶炉的全角度视窗，其特征结构是：籽晶杆顶端通过炉盖中央的炉盖上凸口，再通过密封连接体与波纹管连接，实现了真空状态下通过波纹管对籽晶杆的控制；炉盖为上下平面的结构，在炉盖上设置三个视窗；三个视窗通过三个视窗筒体成阵列倾斜设置在炉盖上并高于炉盖的高度；视窗筒体的顶端通过密封圈安装石英玻璃；在三个视窗筒体下端的炉盖上设有三快受控制按钮控制的挡板：需要观察时，转开挡板通过视窗观察炉内情况，不需观察时，用挡板遮住视窗下端，其隔热作用能保护石英玻璃在高温下正常工作。本实用新型专利技术有利于清晰观察泡生法单晶炉内晶体的生长情况，有利于技术人员控制和及时调整，有利于长出优质的蓝宝石单晶体。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及人造蓝宝石
，涉及蓝宝石单晶炉的设计与制造，具体的是一种泡生法单晶炉的全角度视窗。技术背景蓝宝石单晶炉是将氧化铝(Al2O3)块状原料或者蓝宝石籽晶制作成排列有序的蓝宝石晶体的重要设备。而蓝宝石晶体的稳定性好，其绝缘、透明、易导热、硬度高、耐磨等优点使之成为半导体GaNAl2O3发光二极管(LED)、大规模集成电路SOI和SOS以及超导纳米结构薄膜重要的衬底材料，是大有发展前途的晶体材料。目前，LED得到了很好的开发和应用，成为一种节能环保、寿命长、多用途的环保光源，因此，蓝宝石晶体的发展将能够直接影响LED产业的发展。在利用单晶炉人造蓝宝石单晶的过程中，需要通过炉体上的视窗观察蓝宝石单晶的生长过程，及时调整参数，生产高质量的蓝宝石单晶体。因此，如何能够全面地观察单晶炉内蓝宝石单晶完整的生成状况，成为生产者所关心的问题。现有的单晶炉，炉体上的视窗采用的是双层石英玻璃，双层石英玻璃的中间设有冷却水循环系统。现有视窗结构的不足之处是(I)双层石英玻璃中间水的流动会产生波纹，影响观察蓝宝石单晶完整生成的准确度；(2)由于蓝宝石单晶炉炉内的温度高达2100°C，一旦冷却水不均匀就会导致视窗玻璃的破碎；(3)视窗的里面是凹面结构，这不仅加工难度很大，而且可进行的视窗观察都是单侧观察，这就使视窗的观察有局限性，对籽晶下种操作的支持不够，使籽晶下种的操作不那么方便；(4)不能通过视窗充分了解炉内晶体生长的全部情况。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述问题，提供一种泡生法单晶炉的全角度视窗，它不仅结构简单、安装方便、能够在2100°C的高温下工作，而且能够全面观察单晶炉内蓝宝石单晶完整的生长过程，了解炉内整体的运行状况。为实现上述目的，本技术采取的技术方案为—种泡生法单晶炉的全角度视窗，含有炉体、坩埚、炉盖，在炉体内设置坩埚，在坩埚的中间设置籽晶杆，其特征在于，水冷籽晶杆顶端的密封通道包括设置在炉盖中央的炉盖上凸口、密封连接体和波纹管，所述炉盖上凸口通过密封连接体连接着波纹管，实现了真空状态下通过波纹管对籽晶杆的真空密封连接；所述炉盖的上下表面都为平面结构，在炉盖上设置三个视窗，即第一视窗、第二视窗、第三视窗和三个挡板控制按钮；所述的三个视窗通过三个视窗筒体，即第一视窗筒体、第二视窗筒体、第三视窗筒体密封连接在炉盖上并高于炉盖的平面定义一垂面，所述垂面垂直于炉盖表面并通过炉盖的直径，所述视窗筒体的中心线位于所述垂面上并倾斜于炉盖表面，所述视窗筒体在其中心线与所述炉盖直径近圆心端形成一个120° 125°度的钝角，所述视窗筒体在其中心线与所述炉盖直径远圆心端形成一个55° 60°度的锐角，所述视窗筒体的中心线与炉盖上表面的交点到炉盖中心保持一定的距离，所述的三个视窗筒体成阵列设置在炉盖上；在所述的三个视窗筒体的顶端通过密封圈安装石英玻璃，使石英玻璃与炉体保持有一定的距离；通过所述的三个视窗能全角度地观察单晶炉炉体内的单晶生长区域；在所述三个视窗筒体下端连接的炉盖的下表面设有三快挡板，所述三快挡板对应所述的三个视窗筒体的位置并与所述的三个挡板控制按钮连接；所述的三快挡板受三个挡板控制按钮的控制需要观察时，通过挡板控制按钮转开挡板即可通过视窗进行观察，不需要观察时，将挡板遮住视窗的下端起到隔热的效果，保护石英玻璃在高温下的工作状态。可选的，所述的三个视窗，即第一视窗、第二视窗、第三视窗和所述三个视窗筒体，即第一视窗筒体、第二视窗筒体、第三视窗筒体采用圆形结构。进一步，所述的石英玻璃与所述的三个视窗筒体，即第一视窗筒体、第二视窗筒体、第三视窗筒体在筒体的顶端与视窗筒体中轴线呈垂直状态密封安装。可选的，所述的挡板为长椭圆型结构，一端为连轴端，另一端为开放活动端；所述开放活动端的旋转角度是固定的，可防止挡板过度旋转，影响视窗下端的密封效果。可选的，所述的挡板为用金属钥材料制作的挡板。本技术一种泡生法单晶炉的全角度视窗的积极效果是(I)在平面的炉盖上设计三个倾斜的全角度视窗，能清晰观察泡生法单晶炉内的情况，有利于技术人员对单晶炉的运行状况进行很好的把握，对晶体的生长参数做出最准确的调整，从而长出优质的蓝宝石单晶体。(2)全角度视窗的下端平时用挡板挡住，挡板的隔热效果能保证石英玻璃在2100°C高温下的正常工作状态，可延长石英玻璃的使用效果和使用寿命。(3)波纹管下端与炉盖凸出口的上端之间用密封连接体连接，实现了真空状态下对籽晶杆的密封。(4)安装了本技术的全角度视窗的泡生法单晶炉的工作效率会更高。附图说明附图I为本技术一种泡生法单晶炉的全角度视窗的结构示意图；图中的标号分别为I、坩埚；2、籽晶杆；3、炉盖；4、炉盖上凸口； 5、密封连接体；6、波纹管；71、第一视窗；72、第二视窗；73、第三视窗；81、第一视窗筒体；82、第二视窗筒体；83、第三视窗筒体；9、挡板控制按钮。附图2为技术一种泡生法单晶炉的全角度视窗的设计图。具体实施方式以下结合附图继续解释本技术一种泡生法单晶炉的全角度视窗的具体实施情况，但是，本技术的实施不限于以下的实施方式。参见附图1，一种泡生法单晶炉的全角度视窗，含有炉体、坩埚I、炉盖3，炉体的基本结构同现有的泡生法单晶炉的结构。在坩埚I的中间设置籽晶杆2，籽晶杆2顶端连接在炉盖3中央的炉盖上凸口 4上，所述炉盖上凸口 4通过密封连接体5与波纹管6连接，可实现在真空状态下通过波纹管6对籽晶杆2的控制。所述炉盖3的上下表面都为平面结构，在炉盖3上设置三个视窗，即第一视窗71、第二视窗72、第三视窗73和三个挡板控制按钮9。所述的三个视窗通过三个视窗筒体，即第一视窗筒体81、第二视窗筒体82和第三视窗筒体83密封连接在炉盖3上并高于炉盖3的平面。实施时可先定义一垂面所述垂面垂直于炉盖3表面并通过炉盖3的直径，所述视窗筒体的中心线位于所述垂面上并倾斜于炉盖3表面，所述视窗筒体在其中心线与所述炉盖3直径近圆心端形成一个120° 125°度的钝角，所述视窗筒体在其中心线与所述炉盖直径远圆心端形成一个55° 60°度的锐角，所述视窗筒体的中心线与炉盖3上表面的交点到炉盖3中心保持一定的距离，将所述的三个视窗筒体成阵列设置炉盖3上(三个视窗筒体具体设置的计算方法在下面介绍图2时再详细叙述)。所述的三个视窗和所述的三个视窗筒体可采用圆形结构。在所述的三个视窗筒体的顶端通过密封圈安装石英玻璃，使石英玻璃能通过密封圈与炉体保持一定的距离。将石英玻璃与三个视窗筒体在筒体的顶端与视窗筒体中轴线呈垂直状态密封安装。这样，通过三个视窗上的石英玻璃，即通过第一视窗71、第二视窗72和第三视窗73上的石英玻璃就能全角度地观察单晶炉炉体内的单晶生长区域。·为保证石英玻璃在高温下的正常工作，本技术在所述的三个视窗筒体下端连接炉盖3的下表面上设置了三块挡板(图中未示)。所述三块挡板的设置位置对应所述的三个视窗筒体的位置并与所述的三个挡板控制按钮9连接。所述挡板应采取用金属钥材料制作的挡板，它们能有效地抵御高温。所述挡板可设计成长椭圆型结构，其凸起的一端为连轴端，与挡板控制按钮9连接；其另一端为开放活动端，应将所述开放活动端的旋转角度设置成固定的，以防止挡板的过度旋转而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泡生法单晶炉的全角度视窗，含有炉体、坩埚（1）、炉盖（3），在炉体内设置坩埚（1），在坩埚（1）的中间设置籽晶杆（3），其特征在于，水冷籽晶杆（3）顶端的密封通道包括设置在炉盖（3）中央的炉盖上凸口（4）、密封连接体（5）和波纹管（6），所述炉盖上凸口（4）通过密封连接体（5）连接着波纹管（6），实现了真空状态下通过波纹管（6）对籽晶杆（2）的真空密封连接；所述炉盖（3）的上下表面都为平面结构，在炉盖（3）上设置三个视窗，即第一视窗（71）、第二视窗（72）、第三视窗（73）和三个挡板控制按钮（9）；所述的三个视窗通过三个视窗筒体，即第一视窗筒体（81）、第二视窗筒体（82）、第三视窗筒体（83）密封连接在炉盖（3）上并高于炉盖（3）的平面：定义一垂面，所述垂面垂直于炉盖（3）表面并通过炉盖（3）的直径，所述视窗筒体的中心线位于所述垂面上并倾斜于炉盖（3）表面，所述视窗筒体在其中心线与所述炉盖（3）直径近圆心端形成一个120°～125°度的钝角，所述视窗筒体在其中心线与所述炉盖直径远圆心端形成一个55°～60°度的锐角，所述视窗筒体的中心线与炉盖（3）上表面的交点到炉盖（3）中心保持一定的距离，所述的三个视窗筒体成阵列设置在炉盖上；在所述的三个视窗筒体的顶端通过密封圈安装石英玻璃，使石英玻璃与炉体保持有一定的距离；通过所述的三个视窗能全角度地观察单晶炉炉体内的单晶生长区域；在所述三个视窗筒体下端连接的炉盖（3）的下表面设有三快挡板，所述三快挡板对应所述的三个视窗筒体的位置并与所述的三个挡板控制按钮（9）连接；所述的三快挡板受三个挡板控制按钮（9）的控制：需要观察时，通过挡板控制按钮（9）转开挡板即可通过视窗进行观察，不需要观察时，将挡板遮住视窗的下端起到隔热的效果，保护石英玻璃在高温下的工作状态。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王元斌，邹宇琦，曹凤凯，刘献伟，
申请(专利权)人：上海施科特光电材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：