專利名稱:浮力提拉單晶爐的制作方法
本發(fā)明屬于用來提拉單晶的裝置。
浮力提拉單晶爐(代號(hào)FTD)，是一種新型的單晶爐，用于單晶的提拉法生長(zhǎng)。通常采用的提拉單晶爐是機(jī)械式(丁、CZOChralski，Z，phys，chem，92(1918)，219)，稱為恰氏提拉法。它采用蝸輪、蝸桿、齒輪等機(jī)械減速、變速、換向裝置，動(dòng)力用馬達(dá)實(shí)現(xiàn)提拉動(dòng)作的;以及以J·C·Brice在1969年于“英國(guó)物理雜志E”上發(fā)表的名為提拉法生長(zhǎng)晶體的液壓汽動(dòng)裝置文章中所提到的液壓式，它采用了高壓液泵，高壓包活塞等液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提拉動(dòng)作。但這些爐子有一定不足，如造價(jià)高、振動(dòng)大，籽晶桿不能進(jìn)行水平方位的二維調(diào)節(jié)等。
本發(fā)明的目的在于獲得一種造價(jià)低，振動(dòng)小，容易控制以及可以作水平二維調(diào)節(jié)的提拉單晶爐。
FTD是利用浮力提升原理，其浮力是來自液體如普通的自來水對(duì)載有籽晶桿的浮體的作用，控制水位實(shí)現(xiàn)提拉動(dòng)作。在這樣一個(gè)系統(tǒng)中，提拉的拉速控制變成水流量的控制，對(duì)此一個(gè)方法是采用固定壓差而改變閥門截面的操作，另一個(gè)方法是固定閥門截面而改變壓差的操作，對(duì)于前一個(gè)方法，考慮到水密與重復(fù)性的要求，閥門設(shè)計(jì)為針型結(jié)構(gòu)，如圖2所示，其中(15)是閥門，(14)是閥針。當(dāng)閥針旋開，水開始流動(dòng)，假定水作理想流體的穩(wěn)定流動(dòng)，可以求得水通過閥門所打開的環(huán)形截面的流動(dòng)量為Q＝Ahx+Bh2x
其中hx為閥針移動(dòng)的距離。
A=(gH)12·2πr02h0]]>B=-(2gH)12·πr02h02]]>這里H為壓差，g為重力加速度，r0為閥門半徑，h0為閥針端頭的有效長(zhǎng)度，于是，如果在閥針手輪的園周方向作等分刻尺，稱為閥位，它將與拉速成二次曲線的函數(shù)關(guān)系。
FTD由于設(shè)計(jì)了軟軸，允許籽晶桿支座連同籽晶桿可以在垂直于提拉方向的水平平面里作二維的調(diào)節(jié)移動(dòng)。
FTD經(jīng)歷了十多年的生產(chǎn)考驗(yàn)，生長(zhǎng)過LN、LT、BGO、BSO、ZN、BNN、PMO、GMO、KLS、KN以及TeO2等單晶，已研制至第七型。
本發(fā)明所提供的單晶爐，克服了機(jī)械式，液壓式爐子所存在的振動(dòng)大的缺陷，特別突出的是，本發(fā)明具有可以進(jìn)行二維調(diào)節(jié)提拉單晶的爐子，並且具有提拉速度可在0.5～150毫米/小時(shí)范圍內(nèi)作連續(xù)調(diào)節(jié)。其不定度小于5%，它的籽晶桿調(diào)節(jié)幅度在±20毫米，晶轉(zhuǎn)速度為0～96轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)可連續(xù)調(diào)節(jié)等方面的特點(diǎn)。由于本發(fā)明所用的均為普通器件，因此它還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明所提供的結(jié)構(gòu)由圖1和圖2給出，圖1是結(jié)構(gòu)圖，圖2是閥門原理圖。
本發(fā)明所提供的實(shí)施例，其主要結(jié)構(gòu)包括有自來水閥門(1)不斷地注入稱為穩(wěn)壓器(5)的夾層玻璃杯里，它保持一定的水位，來自其中的水，經(jīng)過閥門(2)滴入連通管(6)，然后流入容器(7)里，加以導(dǎo)向的浮箱(8)載著一個(gè)馬達(dá)(9)隨著向上升起，起了提拉作用。馬達(dá)(9)通過一根軟軸(11)轉(zhuǎn)動(dòng)籽晶桿(12)，籽晶桿(12)由支座(13)導(dǎo)向，這樣就完成了提拉法的二維動(dòng)作要領(lǐng)-邊轉(zhuǎn)邊拉。閥門(8)用于控制大流量供水，從而達(dá)到快升。閥門(4)用于控制大流量排水，達(dá)到快降的作用。
權(quán)利要求
1.一種用于提拉單晶的裝置，其特征在于由一個(gè)裝有液體如水(10)的容器(7)，以及液位調(diào)節(jié)裝置所組成的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的裝置，其特征在于所說的容器(7)的液面上還漂浮著一個(gè)導(dǎo)向浮箱(8)和與它相連的籽晶桿(12)以及兩端分別連接馬達(dá)(9)和籽晶桿(12)的軟軸(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的裝置，其特征在于所說的液位調(diào)節(jié)裝置它由一個(gè)連通管(6)和一個(gè)穩(wěn)壓器(5)所組成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所說的裝置，其特征在于所說的穩(wěn)壓器(5)它由夾層玻璃杯構(gòu)成，它的一側(cè)下側(cè)連著一根排水管，它的中間連通著一根由閥門(1)控制的供水管，在相對(duì)排水管的另一側(cè)下部還有一根由閥門(2)控制的彎曲管子與連通管(6)的上部接通。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的裝置，其特征在于所說的容器(7)，它是一個(gè)可以裝著液體的普通玻璃箱子，它的下底部一側(cè)接有一根由閥門(3)控制的供水管，在該供水管附近，還接著一根由閥門(4)控制的排水管。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4～5所說的裝置，其特征在于所說的閥門(1)至閥門(4)它是一種針型結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的裝置，其特征在于所說的籽晶桿(12)它位于導(dǎo)向支座(13)的中間。
8.根據(jù)權(quán)利要求
5所說的裝置，其特征在于所說的容器(7)它的右下側(cè)通過一根管子與連通管(6)的左下側(cè)連通。
專利摘要
浮力提拉單晶爐(代號(hào)FTD)，是利用浮力的原理來提拉單晶的新型單晶爐。用自來水對(duì)載有籽晶桿的浮體的作用，控制水位實(shí)現(xiàn)提拉動(dòng)作，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、振動(dòng)小、造價(jià)低，提拉的速率范圍為0.5～150毫米/小時(shí)，連續(xù)可調(diào)，長(zhǎng)期不穩(wěn)定度小于5％。其籽晶桿可以在垂直于提拉方向的平面里作二維調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)幅度不小于±20毫米。FTD經(jīng)歷了十多年生產(chǎn)考驗(yàn)，生長(zhǎng)過LN、LT、BGO、BSO、ZN、BNN、等十多種單晶，目前已改進(jìn)至第七型。
文檔編號(hào)C30B15/20GK85100701SQ85100701
公開日1986年8月6日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者施仲堅(jiān) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan