本實(shí)用新型屬于藍(lán)寶石單晶培養(yǎng)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐。

背景技術(shù)：

目前，藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐是培養(yǎng)藍(lán)寶石單晶的設(shè)備，幾乎每進(jìn)行一次單晶培養(yǎng)后，都需要對(duì)變形的溫場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，而溫場(chǎng)的結(jié)構(gòu)及其均勻程度直接關(guān)系到單晶的生長(zhǎng)效率及質(zhì)量。

對(duì)于泡生法，以及各種改進(jìn)的泡生法所使用的傳統(tǒng)生長(zhǎng)爐，在調(diào)整溫場(chǎng)結(jié)構(gòu)前需要將小爐蓋和大爐蓋打開(kāi)，才能露出爐體內(nèi)部完整溫場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，由于傳統(tǒng)藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐的加熱電極和電阻加熱元件等部件是吊裝在大爐蓋上，所以每次打開(kāi)大爐蓋前必須將加熱電極和電阻加熱元件等部件全部移走后才能將大爐蓋打開(kāi)，這樣不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還容易導(dǎo)致加熱電極和電阻加熱元件等部件損壞，特別是加熱器的電阻絲在移動(dòng)過(guò)程中極易被損壞，增加了設(shè)備維修維護(hù)的難度和成本。

目前的供加熱的電源系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈敏度差，一定程度上造成電阻加熱元件控制的溫度不精確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為解決傳統(tǒng)藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐的加熱電極和電阻加熱元件等部件是吊裝在大爐蓋上，打開(kāi)大爐蓋時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還增加了設(shè)備維修維護(hù)的難度和成本，對(duì)變形的溫場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整不方便以及供加熱的電源調(diào)節(jié)精度差的問(wèn)題而提供一種藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐。

本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：

一種藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐，包括真空爐體、加熱電極、坩堝、籽晶桿、大爐蓋、小爐蓋、伺服運(yùn)動(dòng)電機(jī)；所述坩堝通過(guò)支柱和托板設(shè)置在真空爐體的中間；加熱電極與真空爐體固定連接并伸出真空爐體之外；所述真空爐體上設(shè)置有大爐蓋，在大爐蓋上設(shè)置有小爐蓋；在小爐蓋上設(shè)置有伺服運(yùn)動(dòng)電機(jī)；所述籽晶桿的上端與伺服運(yùn)動(dòng)電機(jī)連接；籽晶桿的下端伸入坩堝內(nèi)；該藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐還包括智能電源系統(tǒng)、熱場(chǎng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述智能電源系統(tǒng)通過(guò)電源導(dǎo)線與熱場(chǎng)系統(tǒng)電連接；熱場(chǎng)系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)線與控制系統(tǒng)連接；

所述智能電源系統(tǒng)包括AC-DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)備、通過(guò)切換開(kāi)關(guān)連接所述AC-DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的DC-DC電源隔離變換器、連接AC-DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)備及用以控制AC-DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)備輸出的電壓以及交直流狀態(tài)的電源微處理器、連接所述電源微處理器同時(shí)用以采集開(kāi)關(guān)量信號(hào)的數(shù)字開(kāi)關(guān)量采集設(shè)備；

所述熱場(chǎng)系統(tǒng)包括電阻加熱裝置、溫度傳感器系統(tǒng)；所述溫度傳感器系統(tǒng)安裝在電阻加熱裝置上；所述電阻加熱裝置設(shè)置在在坩堝周?chē)?；所述電阻加熱裝置從上到下依次設(shè)置有七層加熱圈；所述溫度傳感器系統(tǒng)包括與七層加熱圈相匹配的七個(gè)溫度傳感器；所述電阻加熱裝置的上端與加熱電極固定連接；

所述控制系統(tǒng)包括控制儀表系統(tǒng)、監(jiān)控電腦；所述控制儀表系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)線連接監(jiān)控電腦；所述控制儀表系統(tǒng)包括與七層加熱圈一一對(duì)應(yīng)并連接的七個(gè)加熱顯示器；所述加熱顯示器設(shè)置有PID調(diào)節(jié)器和可編程控制器；所述PID調(diào)節(jié)器通過(guò)串口連接可編程控制器；所述溫度傳感器通過(guò)信號(hào)線與可編程控制器連接。

所述七層加熱圈中從上往下第一層加熱圈和第二層加熱圈構(gòu)成藍(lán)寶石單晶結(jié)晶區(qū)；從上往下第三層加熱圈、第四層加熱圈、第五層加熱圈構(gòu)成藍(lán)寶石單晶熔融區(qū)；從上往下第六層加熱圈、第七層加熱圈構(gòu)成藍(lán)寶石單晶預(yù)熱區(qū)。

在坩堝的上方、在熱場(chǎng)系統(tǒng)周?chē)跋路骄O(shè)有保溫層；在加熱電極內(nèi)設(shè)有水循環(huán)通道。

所述AC-DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)備連接加熱電極和加熱圈。所述伺服運(yùn)動(dòng)電機(jī)通過(guò)信號(hào)線與可編程控制器連接，可編程控制器通過(guò)嵌入的程序?qū)λ欧\(yùn)動(dòng)電機(jī)的 運(yùn)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本實(shí)用新型的有益效果為：將加熱電極和電阻加熱裝置等部件裝配在爐體上，這樣在打開(kāi)大爐蓋時(shí)無(wú)需先移走加熱電極和電阻加熱元件等部件，方便進(jìn)行溫場(chǎng)的調(diào)整和維護(hù)，極大降低了設(shè)備后續(xù)的維護(hù)難度和真空爐體內(nèi)部各部件的損壞幾率，從而提高溫場(chǎng)的使用壽命50％以上，降低產(chǎn)品的成本達(dá)30％。

同傳統(tǒng)泡生法的設(shè)備相比，本實(shí)用新型生長(zhǎng)爐(單晶爐)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)晶過(guò)程自動(dòng)化。在生產(chǎn)過(guò)程中，操作人員同設(shè)備的配比比例是：1:16。正是基于此點(diǎn)，產(chǎn)出的藍(lán)寶石晶體質(zhì)量穩(wěn)定性好、成品率高、對(duì)人工依賴(lài)少，客戶(hù)能夠在短期內(nèi)迅速進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)和擴(kuò)產(chǎn)，幫助企業(yè)能夠盡快收回投資并實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化；

本實(shí)用新型藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐(單晶爐)集成了高精度電源系統(tǒng)、能耗較低的先進(jìn)熱場(chǎng)系統(tǒng)以及自動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)等眾多先進(jìn)設(shè)計(jì)；

七層加熱圈溫度的梯度設(shè)置滿足了單晶生長(zhǎng)的需求，智能電源系統(tǒng)可滿足加熱電極的電壓需求，和滿足了加熱圈加熱時(shí)電壓或電流的需求，從而保證溫度的精確度，監(jiān)控電腦可實(shí)時(shí)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)行有效監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常會(huì)通過(guò)電腦上的報(bào)警顯示進(jìn)行提示，在生產(chǎn)中可通過(guò)加熱顯示器進(jìn)行溫度的設(shè)定，在工作時(shí)，PID調(diào)節(jié)器會(huì)對(duì)溫度進(jìn)行修正，防止過(guò)高或過(guò)低，并通過(guò)可編程控制器進(jìn)行對(duì)溫度的調(diào)節(jié)，達(dá)到精確控制。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的熱場(chǎng)系統(tǒng)連接示意圖。

圖中：1、真空爐體；2、保溫層；3、加熱電極；3-1、水循環(huán)通道；4、熱場(chǎng)系統(tǒng)；4-1、加熱圈；4-2、溫度傳感器；5、坩堝；5-1、支柱；5-2、托板；6、籽晶桿；7、大爐蓋；8、小爐蓋；9、伺服運(yùn)動(dòng)電機(jī)；10、智能電源系統(tǒng)；11、控制系統(tǒng)；11-1、控制儀表系統(tǒng)；11-2、監(jiān)控電腦。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。

參照附圖1和圖2，

本實(shí)用新型提供的一種藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐，包括真空爐體1、加熱電極3、坩堝5、籽晶桿6、大爐蓋7、小爐蓋8、伺服運(yùn)動(dòng)電機(jī)9；所述坩堝通過(guò)支柱5-1和托板5-2設(shè)置在真空爐體的中間；加熱電極與真空爐體固定連接并伸出真空爐體之外；所述真空爐體上設(shè)置有大爐蓋，在大爐蓋上設(shè)置有小爐蓋；在小爐蓋上設(shè)置有伺服運(yùn)動(dòng)電機(jī)9；所述籽晶桿的上端與伺服運(yùn)動(dòng)電機(jī)連接；籽晶桿的下端伸入坩堝5內(nèi)；

本實(shí)用新型提供的一種藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐還包括智能電源系統(tǒng)10、熱場(chǎng)系統(tǒng)4、控制系統(tǒng)11；所述智能電源系統(tǒng)通過(guò)電源導(dǎo)線與熱場(chǎng)系統(tǒng)電連接；熱場(chǎng)系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)線與控制系統(tǒng)連接；

所述智能電源系統(tǒng)10包括AC-DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)備、通過(guò)切換開(kāi)關(guān)連接所述AC-DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的DC-DC電源隔離變換器、連接AC-DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)備及用以控制AC-DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)備輸出的電壓以及交直流狀態(tài)的電源微處理器、連接所述電源微處理器同時(shí)用以采集開(kāi)關(guān)量信號(hào)的數(shù)字開(kāi)關(guān)量采集設(shè)備；

所述熱場(chǎng)系統(tǒng)4包括電阻加熱裝置、溫度傳感器系統(tǒng)；所述溫度傳感器系統(tǒng)安裝在電阻加熱裝置上；所述電阻加熱裝置設(shè)置在在坩堝周?chē)凰鲭娮杓訜嵫b置從上到下依次設(shè)置有七層加熱圈4-1；所述溫度傳感器系統(tǒng)包括與七層加熱圈相匹配的七個(gè)溫度傳感器4-2；所述電阻加熱裝置的上端與加熱電極固定連接；

所述控制系統(tǒng)11包括控制儀表系統(tǒng)11-1、監(jiān)控電腦11-2；所述控制儀表系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)線連接監(jiān)控電腦；所述控制儀表系統(tǒng)包括與七層加熱圈一一對(duì)應(yīng)并連接的七個(gè)加熱顯示器；所述加熱顯示器設(shè)置有PID調(diào)節(jié)器和可編程控制器；所述PID調(diào)節(jié)器通過(guò)串口連接可編程控制器；所述溫度傳感器通過(guò)信號(hào)線與可編程控制器連接。

所述七層加熱圈中從上往下第一層加熱圈和第二層加熱圈構(gòu)成藍(lán)寶石單晶 結(jié)晶區(qū)；從上往下第三層加熱圈、第四層加熱圈、第五層加熱圈構(gòu)成藍(lán)寶石單晶熔融區(qū)；從上往下第六層加熱圈、第七層加熱圈構(gòu)成藍(lán)寶石單晶預(yù)熱區(qū)。

在坩堝的上方、在熱場(chǎng)系統(tǒng)周?chē)跋路骄O(shè)有保溫層2；在加熱電極內(nèi)設(shè)有水循環(huán)通道3-1。

所述AC-DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)備連接加熱電極3和加熱圈。所述伺服運(yùn)動(dòng)電機(jī)通過(guò)信號(hào)線與可編程控制器連接，可編程控制器通過(guò)嵌入的程序?qū)λ欧\(yùn)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

使用方法及原理：本實(shí)用新型的使用方法與傳統(tǒng)藍(lán)寶石單晶電阻生長(zhǎng)爐無(wú)異，無(wú)需費(fèi)時(shí)學(xué)習(xí)其使用方法，本實(shí)用新型將加熱電極和電阻加熱裝置等部件裝配在爐體上，這樣在打開(kāi)大爐蓋時(shí)無(wú)需先移走加熱電極和電阻加熱裝置等部件，方便進(jìn)行溫場(chǎng)的調(diào)整和維護(hù)，還方便了設(shè)備后續(xù)的維護(hù)難度，降低了真空爐體內(nèi)部各部件的損壞幾率。

同傳統(tǒng)泡生法的設(shè)備相比，本實(shí)用新型生長(zhǎng)爐(單晶爐)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)晶過(guò)程自動(dòng)化。在生產(chǎn)過(guò)程中，操作人員同設(shè)備的配比比例是：1:16。正是基于此點(diǎn)，產(chǎn)出的藍(lán)寶石晶體質(zhì)量穩(wěn)定性好、成品率高、對(duì)人工依賴(lài)少，客戶(hù)能夠在短期內(nèi)迅速進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)和擴(kuò)產(chǎn)，幫助企業(yè)能夠盡快收回投資并實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化；

本實(shí)用新型藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐(單晶爐)集成了高精度電源系統(tǒng)、能耗較低的先進(jìn)熱場(chǎng)系統(tǒng)以及自動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)等眾多先進(jìn)設(shè)計(jì)；

七層加熱圈溫度的梯度設(shè)置滿足了單晶生長(zhǎng)的需求，智能電源系統(tǒng)可滿足加熱電極的電壓需求，和滿足了加熱圈加熱時(shí)電壓或電流的需求，從而保證溫度的精確度，監(jiān)控電腦可實(shí)時(shí)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)行有效監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常會(huì)通過(guò)電腦上的報(bào)警顯示進(jìn)行提示，在生產(chǎn)中可通過(guò)加熱顯示器進(jìn)行溫度的設(shè)定，在工作時(shí)，PID調(diào)節(jié)器會(huì)對(duì)溫度進(jìn)行修正，防止過(guò)高或過(guò)低，并通過(guò)可編程控制器進(jìn)行對(duì)溫度的調(diào)節(jié)，達(dá)到精確控制。

以上所述僅是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改，等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。