本發(fā)明涉及晶體生長工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

晶體是最重要一類基礎(chǔ)材料，常用的晶體材料包括單晶硅、藍(lán)寶石、YAG、水晶等等。對(duì)晶體材料的要求一般都比較嚴(yán)格，高質(zhì)量的晶體應(yīng)具有極少的缺陷和較大的尺寸。因此晶體生長技術(shù)的進(jìn)步往往是以晶體尺寸的提高體現(xiàn)的。以藍(lán)寶石為例，它是世界上硬度僅次于金剛石的晶體材料，由于具有優(yōu)良的物理、機(jī)械、化學(xué)及紅外透光性能，一直是微電子、航空航天、軍工等領(lǐng)域急需的材料，尤其是光學(xué)級(jí)大尺寸藍(lán)寶石材料，由于其具有性能穩(wěn)定、市場(chǎng)需求量大、綜合利用率及產(chǎn)品附加值高等特點(diǎn)，生長高質(zhì)量大尺寸藍(lán)寶石的技術(shù)，一直是國內(nèi)外研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化熱點(diǎn)，目前最大的藍(lán)寶石材料已達(dá)到300kg，但高質(zhì)量的晶體重量不超過120kg。于此類似的還有單晶硅材料，16英寸晶片目前已經(jīng)成熟。

要實(shí)現(xiàn)大尺寸的高質(zhì)量晶體生長，高精度大量程的稱重系統(tǒng)是其中不可或缺的組成部分。晶體生長原理的要求，在晶體生長的初期（主要指引晶過程），需要晶體生長的速率很低，才能保證缺陷的消除。一般通過控制溫度的方式實(shí)現(xiàn)，但任然需要通過稱重系統(tǒng)體現(xiàn)出晶體的生長速率，在最開始階段這個(gè)速率往往不超過0.1g/min，特別是超高溫（2000度以上）生長的晶體材料，如藍(lán)寶石甚至只能依靠重量以及目測(cè)的方式完成晶體的初期生長。因此要獲得高質(zhì)量的大尺寸晶體材料即要有較大的量程，同時(shí)也要有足夠的精度。而實(shí)際使用中，稱重傳感器的精度與量程是無法兼顧的，一般在10kg以下好的傳感器勉強(qiáng)能達(dá)到0.1g的精度。本發(fā)明采用的高精度稱重的量程放大系統(tǒng)，采用杠桿原理用高精度低量程的傳感器，可稱量重量超過量程10倍的大尺寸晶體材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能有效提高晶體生長過程的穩(wěn)定性與可靠性，提高成品率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

（一）要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的主要目的在于提供一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統(tǒng)，能夠在保持傳感器精度不降低的條件下，實(shí)現(xiàn)量程的放大從而實(shí)現(xiàn)在保證晶體質(zhì)量的條件下，提高晶體生長的尺寸。

（二）技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統(tǒng)，包括高精度稱重傳感器（1），量程調(diào)節(jié)滑軌（2），滑軌支架（3）量程調(diào)節(jié)旋鈕（6），限位卡（4），懸掛平臺(tái)（5），鎖死旋鈕（7）。其中高精度傳感器（1）為高精度（0.1g）低量程（10-30kg）稱重傳感器(1)，固定在量程調(diào)節(jié)滑軌（2）的一端并與滑軌支架(3)保持行平，并且兩者距離保持恒定；量程調(diào)節(jié)滑軌（2）為高強(qiáng)度合金制品，由絲桿、軌道以及量程調(diào)節(jié)旋鈕(6)構(gòu)成滑移結(jié)構(gòu)，軌道兩端分別為滑軌支架(3)和稱重傳感器(1)，軌道下方固定放置懸掛平臺(tái)（5），為保持懸掛平臺(tái)(5)的位置不變，還設(shè)置了限位卡（4）。當(dāng)調(diào)節(jié)量程調(diào)節(jié)旋鈕（6），絲桿帶動(dòng)滑軌相對(duì)懸掛平臺(tái)(5)移動(dòng)，懸掛平臺(tái)(5)與稱重傳感器(1)和滑軌支架(3)的距離L1，L2發(fā)生變化，根據(jù)力學(xué)平衡的原理，稱重傳感器(1)的顯示重量m1與懸掛平臺(tái)(5)的重量m2的比為：L2：L1。那么通過調(diào)節(jié)支架距離的比值，就可以調(diào)節(jié)整個(gè)稱重系統(tǒng)的量程。在不影響精度的條件下，量程可放大到10倍以上。在晶體生長的控制過程中，稱重系統(tǒng)的精度對(duì)晶體生長的可靠性及穩(wěn)定性都有非常重要的影響，但是傳感器精度在重量超過30kg后不能得到保持。通過量程放大系統(tǒng)的引入，在生長大尺寸的晶體時(shí)，稱重精度可保持在0.5g以內(nèi)。幾乎可以生長任意重量的晶體，能有效提高晶體生長的一致性和成品率。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，配合步進(jìn)電機(jī)還可實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)調(diào)節(jié)，容易保證大尺寸晶體生長的一致性和可靠性。

（三）有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的高精度稱重的量程放大系統(tǒng)，只需要調(diào)節(jié)滑軌支架的位置，就能利用一種低量程高精度的傳感器實(shí)現(xiàn)各種重量的晶體生長，其放大調(diào)節(jié)范圍超過10倍。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明提供的一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統(tǒng)的側(cè)面示意圖，從側(cè)面進(jìn)一步展示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵部件的具體位置。

附圖標(biāo)記說明

1稱重傳感器 2量程調(diào)節(jié)滑軌

3滑軌支架 4限位卡

5懸掛平臺(tái) 6量程調(diào)節(jié)旋鈕

7鎖死旋鈕。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要指出的是，本發(fā)明所要求保護(hù)的結(jié)構(gòu)并不限于實(shí)施例及說明書附圖中的具體結(jié)構(gòu)。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以推知的其他結(jié)構(gòu)形式，亦屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。

在本發(fā)明中，在未作用相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指如圖1所示的上下左右。

在本發(fā)明的實(shí)施例中,如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的高精度稱重的量程放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。包括高精度稱重傳感器1，量程調(diào)節(jié)滑軌2，滑軌支架3量程調(diào)節(jié)旋鈕6，限位卡4，懸掛平臺(tái)5，鎖死旋鈕7。其中高精度傳感器1為高精度（0.1g）低量程（10-30kg）稱重傳感器1，固定在量程調(diào)節(jié)滑軌2的一端并與滑軌支架3保持行平，并且兩者距離保持恒定；量程調(diào)節(jié)滑軌2為高強(qiáng)度合金制品，由絲桿、軌道以及量程調(diào)節(jié)旋鈕6構(gòu)成滑移結(jié)構(gòu)，軌道兩端分別為滑軌支架3和稱重傳感器(1)，軌道下方固定放置懸掛平臺(tái)5，為保持懸掛平臺(tái)5的位置不變，還設(shè)置了限位卡4和鎖死旋鈕7。當(dāng)調(diào)節(jié)量程調(diào)節(jié)旋鈕6，絲桿帶動(dòng)滑軌相對(duì)懸掛平臺(tái)5移動(dòng)，懸掛平臺(tái)與稱重傳感器1和滑軌支架3的距離L1，L2發(fā)生變化，根據(jù)力學(xué)平衡的原理，稱重傳感器1的顯示重量m1與懸掛平臺(tái)5的重量m2的比為：L2：L1。那么通過調(diào)節(jié)支架距離的比值，就可以調(diào)節(jié)整個(gè)稱重系統(tǒng)的量程。在不影響精度的條件下，量程可放大到10倍以上。在晶體生長的控制過程中，稱重系統(tǒng)的精度對(duì)晶體生長的可靠性及穩(wěn)定性都有非常重要的影響，但是傳感器精度在重量超過30kg后不能得到保持。通過量程放大系統(tǒng)的引入，在生長大尺寸的晶體時(shí)，稱重精度可保持在0.5g以內(nèi)。

在本發(fā)明的實(shí)施例中,調(diào)節(jié)過程:首先使用標(biāo)準(zhǔn)的砝碼，標(biāo)定各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的放大系數(shù)，并確定相對(duì)誤差；根據(jù)所需生長的晶體重量乘以2后確定所需的量程以及放大系數(shù)，調(diào)節(jié)滑軌位置達(dá)到所需的放大系數(shù)；鎖死旋鈕，固定懸掛平臺(tái)，完成系統(tǒng)的初始設(shè)置工作，即可進(jìn)行晶體的生長。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。