一种纯氧气氛退火装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种纯氧气氛退火装置，包括：石英管、供氧单元、压力控制仪、加热单元、温控仪、温度采集仪和电源；所述石英管，包括一可放置待退火原料的空腔；所述供氧单元，向石英管的空腔中供氧；所述压力控制仪，安装在供氧管上，控制所述供氧源向所述石英管的内腔提供预设压力的氧气；所述加热单元，向所述石英管的空腔提供热能；所述温度采集仪，采集加热单元的温度信号传输给温控仪；所述温控仪，根据所述温度采集仪输入的信号调节所述电阻丝的发热功率；所述电源，向所述加热单元供电。本实用新型专利技术纯氧气氛退火装置，适用于激光晶体和闪烁晶体等材料的纯氧气氛退火，退火效率高，温场稳定，简单可靠，通用性好，能耗低，降低了退火成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及退火设备领域，特别是涉及一种适用于激光晶体和闪烁晶体等的后期退火处理的纯氧气氛退火装置。
技术介绍
当今，提拉法(丘克拉斯基法)是生长晶体最常用的方法，用这种方法生长高品质高温氧化物晶体(宝石、钇铝石榴石、硅酸钇镥、钒酸钇、钆镓石榴石、尖晶石等)通常需要在铱金坩埚中进行，以减少生长环境对熔体和晶体的污染。由于提拉法生长晶体时固液界面的温度梯度较大，所生长的晶体热应力较大，在晶体加工之前一般需要退火处理；另一方面，由于铱金坩埚在高温环境下容易氧化，晶体生长时的炉膛必须保持高真空或充入中性保护气体(Ar或N2)，大部分生长出的晶体由于缺氧会产生氧空位点缺陷和色心，氧空位缺陷对氧化物晶体的光学性能产生重要影响，在光子与晶体的相互作用过程中，氧空位成为电子陷阱或通过附加通道导致激发能损耗，从而产生的无福射跃迁是抑制晶体发光效率的主要原因{Journal of Applied Physics 99,113518 (2006)}，因此大部分无氧环境下生长的氧化物晶体，为提高其性能，都需要后期有氧退火处理。除此之外，还有一些晶体由于晶体内部激活离子变价的需要，必须在氧化气氛中退火后才能使用或达到最佳性能，如Cr4+:YAG晶体和Yb3+:YAG晶体由于Cr3+和Yb2+离子的存在必须在有氧气氛中退火，使其尽可能氧化为Cr4+和Yb3+离子。目前，氧化气氛退火，一般直接将晶体、晶片、晶棒直接放于箱式电阻炉(马弗炉)中在空气气氛中退火。这种退火方法存在两个严重的缺点，第一，由于大气中的尘埃或退火炉中其它杂质离子的扩散或反扩散作用，晶体容易产生二次污染；第二，退火效率不高，在空气中退火需要更高的退火温度，能耗大，退火后的晶体亮度和透过率也不理想。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种纯氧气氛退火装置，能够实现在纯氧气氛中进行晶体退火，使晶体、晶片或晶棒充分去除氧空位缺陷、脱碳、去污染、消除晶体应力，使晶体的发光性能、亮度、透明度以及结晶完整性和光学均匀性均达到最佳。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是:提供一种纯氧气氛退火装置，包括:石英管、供氧单元、加热单元、温控仪、温度采集仪和电源；其中:所述石英管，包括一可放置待退火原料的空腔、和所述空腔连通的进气口和出气Π ；所述供氧单元，向所述石英管的空腔中供氧，包括供氧源、一端和所述供氧源连通且另一端和所述石英管的进气口连通的供氧管和安装在所述供氧管上控制供氧管开闭的阀门；所述压力控制仪，安装在所述供氧管上，控制所述供氧源向所述石英管的内腔提供预设压力的氧气；所述加热单元，向所述石英管的空腔提供热能，包括包围在所述石英管的空腔外的陶瓷管、缠绕在所述陶瓷管上的电阻丝； 所述温度采集仪，放置在加热单元中，采集加热单元的温度信号传输给温控仪；所述温控仪，与所述电阻丝和温度采集仪电性连接，根据所述温度采集仪输入的信号调节所述电阻丝的发热功率；所述电源，向所述加热单元供电，和电阻丝通过导线连接。在本技术一个较佳实施例中，所述压力控制仪为减压阀。在本技术一个较佳实施例中，所述温控仪为PID控温仪，所述温度采集仪为热电偶，所述PID控温仪通过补偿导线和所述热电偶连接，所述PID控温仪安装在连接电阻丝和电源的导线上，所述热电偶采集温度信号传输给所述PID控温仪，所述PID控温仪通过PID调节方式向所述电阻丝输出控制信号，调节电阻丝的发热功率。在本技术一个较佳实施例中，所述热电偶为镍铬-镍硅热电偶或钼-钼铑热电偶。在本技术一个较佳实施例中，所述石英管的出气口为与所述石英管的内腔的中心轴线呈直角的尖嘴状。在本技术一个较佳实施例中，所述加热单元还包括保温棉和不锈钢圆筒，由所述陶瓷管和电阻丝组成的加热体将所述石英管包覆其中，所述保温棉接着包覆在所述加热体外，所述不锈钢圆筒又包覆在保温棉外，不锈钢圆筒的两端安装有第一保温侧盖和第二保温侧盖，所述石英管的进气口伸出所述第一保温侧盖外，所述石英管的出气口伸出所述第二保温侧盖外。在本技术一个较佳实施例中，所述石英管和所述加热体有一定的间距，之间通过支撑架支撑，所述支撑架为氧化铝泡沫砖支撑架。在本技术一个较佳实施例中，所述石英管、陶瓷管、保温棉及不锈钢圆筒的中心轴为同一轴线。 在本技术一个较佳实施例中，所述保温棉为硅铝棉或氧化铝棉。在本技术一个较佳实施例中，所述电阻丝为镍铬电阻丝，所述陶瓷管为氧化铝陶瓷管。本技术的有益效果是:本技术纯氧气氛退火的装置，将需要退火的晶体装入石英管中，石英管放置于均匀缠绕镍铬丝的铝化铝陶瓷套管中，石英管通入稳定流量的氧气，炉内温度均匀缓慢升高，发热体的热量以辐射的形式传给待退火晶体，控温仪控制升温速率、恒温温度、恒温时间、降温速率，实现全自动无人值守退火，退火温度可达1300°C。本技术纯氧气氛退火装置，适用于激光晶体和闪烁晶体等材料的纯氧气氛退火，退火效率闻，可使激光晶体和闪烁晶体的发光效率提闻20-40% ;退火后使晶体得売度、透明度以及结晶完整性和光学均匀性大大高；该纯氧气氛退火装置温场稳定，简单可靠，通用性好，能耗低，降低了退火成本。附图说明图1是本技术纯氧气氛退火装置一较佳实施例的结构示意图；附图中各部件的标记如下:101-第一石英管、102-第二石英管、110-空腔、120-进气口、130-出气口、210-氧气瓶、220-阀门、230-供氧管、300-压力控制仪、410-陶瓷管、420-电阻丝、430-保温棉、440-不锈钢圆筒、450-第一保温侧盖、460-第二保温侧盖、470-氧化铝泡沫砖、500-温控仪、600-温度采集仪、700-电源、810-导线、820-补偿导线、900-待退火原料。具体实施方式以下结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1，本技术实施例包括:一种纯氧气氛退火装置，包括:石英管、供氧单元、压力控制仪300、加热单元、温控仪500、温度采集仪600和电源700。所述石英管包括空腔110、进气口 120和出气口 130，所述空腔110内可放置待退火原料900，所述进气口 120和供氧单元连接，所述出气口 130呈直角尖嘴状，所述出气口130的通气直径(即尖嘴状出口的最小直径)优选为为1_2_，本实施例中为便于所述退火原料900的放置，所述空腔110段的直径大于所述进气口 120段和出气口 130段的直接，且所述石英管由两段可拆卸的第一石英管101和第二石英管102紧密组装而成，连接处优选为靠近所述出气口 130的大径处。所述供氧单元，向所述石英管的空腔110中供氧，包括氧气瓶210、一端和所述氧气瓶210连通且另一端和所述石英管的进气口 120连通的供氧管230和安装在所述供氧管230上控制供氧管230开闭的阀门220。所述压力控制仪300安装在所述供氧管上，所述压力控制仪300控制所述供氧源向所述石英管的内腔110提供预设压力的氧气。本实施例中采用减压阀控制氧气压力。优选地，氧气纯度不低于99%，石英管的内腔中的氧气压力小于1.2个大气压。所述加热单元，向所述石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯氧气氛退火装置，其特征在于，包括：石英管、供氧单元、压力控制仪、加热单元、温控仪、温度采集仪和电源；其中：?所述石英管，包括一可放置待退火原料的空腔、和所述空腔连通的进气口和出气口；?所述供氧单元，向所述石英管的空腔中供氧，包括供氧源、一端和所述供氧源连通且另一端和所述石英管的进气口连通的供氧管和安装在所述供氧管上控制供氧管开闭的阀门；?所述压力控制仪，安装在所述供氧管上，控制所述供氧源向所述石英管的内腔提供预设压力的氧气；?所述加热单元，向所述石英管的空腔提供热能，包括包围在所述石英管的空腔外的陶瓷管、缠绕在所述陶瓷管上的电阻丝；?所述温控仪，与所述电阻丝和温度采集仪电性连接，根据所述温度采集仪输入的信号调节所述电阻丝的发热功率；?所述温度采集仪，放置在加热单元中，采集加热单元的温度信号传输给温控仪；所述电源，向所述加热单元供电，和电阻丝通过导线连接。

【技术特征摘要】
1.一种纯氧气氛退火装置，其特征在于，包括:石英管、供氧单元、压力控制仪、加热单元、温控仪、温度采集仪和电源；其中: 所述石英管，包括一可放置待退火原料的空腔、和所述空腔连通的进气口和出气口 ； 所述供氧单元，向所述石英管的空腔中供氧，包括供氧源、一端和所述供氧源连通且另一端和所述石英管的进气口连通的供氧管和安装在所述供氧管上控制供氧管开闭的阀门； 所述压力控制仪，安装在所述供氧管上，控制所述供氧源向所述石英管的内腔提供预设压力的氧气； 所述加热单元，向所述石英管的空腔提供热能，包括包围在所述石英管的空腔外的陶瓷管、缠绕在所述陶瓷管上的电阻丝； 所述温控仪，与所述电阻丝和温度采集仪电性连接，根据所述温度采集仪输入的信号调节所述电阻丝的发热功率； 所述温度采集仪，放置在加热单元中，采集加热单元的温度信号传输给温控仪；所述电源，向所述加热单元供电，和电阻丝通过导线连接。2.根据权利要求1所述的纯氧气氛退火装置，其特征在于，所述压力控制仪为减压阀。3.根据权利要求1所述的纯氧气氛退火装置，其特征在于，所述温控仪为PID控温仪，所述温度采集仪为热电偶，所述PID控温仪通过补偿导线和所述热电偶连接，所述PID控温仪安装在连接电阻丝和电源的导线上，所述热电偶采集温度信号传输给...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建玉，
申请(专利权)人：苏州四海常晶光电材料有限公司，
类型：实用新型
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