大尺寸藍寶石單晶生長爐用上隔熱屏的製作方法

2023-04-28 00:11:46

專利名稱：大尺寸藍寶石單晶生長爐用上隔熱屏的製作方法
技術領域：
本發明屬於大尺寸藍寶石單晶生長爐用保溫系統部分，具體涉及一種能夠生長重量大於31kg大尺寸藍寶石單晶的單晶爐用上隔熱屏。背景技術：
藍寶石是一種氧化鋁(Al2O3)單晶，又稱為剛玉，屬於六方晶系。藍寶石晶體從近紫外光(190nm)到中紅外線都具有很好的透光性。因此被大量用在光學元件、紅外裝置、高強度鐳射鏡片材料上。另外，它具有高硬度、耐高溫、抗腐蝕、等特點，近年來在工業界得到廣泛的應用。尤其是光學級大尺寸藍寶石材料，由於其具有性能穩定、市場需求量大、綜合利用率及產品附加值高等特點，成為近年國內外研究開發和產業化熱點。隨著微電子技術、精密光學器件、紅外軍事裝備的迅速發展，對藍寶石晶體的質量、尺寸又提出了更高的要求。目前，國際上只有美國Rubicon、俄羅斯的Monocrystal、韓國STC和中國AURORA等幾家可以製造大尺寸藍寶石單晶。由於藍寶石材料有較強的軍工應用背景需求，各國對藍寶石單晶的生長技術及設備都是嚴格保密的，而針對藍寶石專用設備內部結構的報導更是少之又少。在生長大直徑藍寶石單晶時，加強低溫區的保溫，控制溫度梯度和高溫區的過熱溫度，對保證晶體不開裂，生長界面穩定與熔體不局部成核結晶極為重要。上隔熱屏需要開籽晶插孔及觀察窗的通孔，上隔熱屏的設計對於整個溫場的控制非常重要，這就要求我們必須開發出符合生產要求的上隔熱屏系統。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能夠形成均勻穩定的溫場，徑向溫度梯度分布合理的能夠生長31kg以上的大尺寸藍寶石單晶生長爐用上隔熱屏。本實用新型的目的是這樣實現的它包括固定支撐結構部分和保溫隔熱結構部分兩部分，固定支撐結構部分為單層圓形不鏽鋼板，保溫隔熱結構部分包括至少兩層圓形鉬片，圓形鉬片上開有圓形中心孔和矩形觀察孔，單層圓形不鏽鋼板與圓形鉬片間採用鉬螺栓和配套鉬螺母連接並固定，圓形鉬片間通過鉬墊片隔開。本實用新型還有這樣一些技術特徵1、所述的單層圓形不鏽鋼板厚度5 20mm，外徑40(T600mm，內徑18(T280mm，沿不鏽鋼板上直徑為20(T300mm圓周上分布有4 10個鉬螺栓，螺栓直徑4飛mm，長度為 15(T400mm，鉬螺栓和配套鉬螺母將單層圓形不鏽鋼板和圓形鉬片連接並固定在一起；2、所述的圓形鉬片採用金屬鉬製成，鉬片層數為1(Γ30片，外徑為30(T500mm，最上層2-5片和最下層2-5片厚度為2-4mm，中間層鉬片厚度為l_2mm，圓形鉬片間通過套在鉬螺栓上厚度為12-18mm的鉬墊片隔開；3、所述的圓形鉬片上開有圓形中心孔和2個矩形觀察孔，最上層鉬片圓形中心孔直徑30-100mm，從上到下每層鉬片中心孔直徑比上一層大l_5mm，2個矩形觀察孔互相成 90°夾角，位於圓形中心孔邊緣，最上層矩形觀察孔長度50-150mm，寬度30-60mm，從上到下每層鉬片矩形觀察孔長度和寬度分別比上一層大l_5mm。[0014]本實用新型的有益效果在於1.由於在真空環境下主要以熱輻射形式傳熱，通過調整鉬片厚度、間距以及圓形中間孔和矩形觀察孔的尺寸，能夠獲得均勻穩定的溫場，形成適合於31kg以上大尺寸藍寶石生長的徑向溫度梯度，大大提高了大尺寸藍寶石晶體質量。2.從上到下每層鉬片矩形觀察孔長度和寬度逐漸增大，從上到下形成一定的錐角，可以增加單晶爐內可視面積，便於更好地觀察單晶爐內長晶過程。3.上隔熱屏最上層和最下層的鉬片比中間層鉬片厚，這樣可以增加上隔熱屏的結構強度；而且由於上隔熱屏最下層鉬片處於單晶爐高溫區，揮發量比較大，將最下層鉬片加厚可以延長整個上隔熱屏的使用壽命。綜上所述，本實用新型能夠提供生長高質量大尺寸藍寶石單晶所需的溫場條件， 具有結構簡單、使用壽命長，溫場分布更合理等優點。因而本實用新型具有廣闊的應用前景，該技術的推廣應用能夠創造出明顯的社會效益和經濟效益。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明結合圖1，本實施例包括固定支撐結構部分3和保溫隔熱結構部分4兩部分，固定支撐結構部分3採用單層圓形不鏽鋼板製成，保溫隔熱結構部分4採用多層圓形鉬片製成； 不鏽鋼板厚度15mm，外徑400mm，內徑180mm，沿不鏽鋼板上直徑為200mm圓周上分布有6 個鉬螺栓5，螺栓直徑4mm，長度為180mm，鉬螺栓5和配套鉬螺母6將不鏽鋼板和圓形鉬片連接在一起；圓形鉬片由採用金屬鉬製成，數量為10片，外徑為320mm，最上層2片和最下層4片厚度為3mm，中間層鉬片厚度為2mm，圓形鉬片間通過套在鉬螺栓上厚度為12mm的鉬螺母隔開；圓形鉬片上開有圓形中心孔1和2個矩形觀察孔2，最上層鉬片圓形中心孔直徑 50mm，從上到下每層鉬片中心孔直徑比上一層大3mm，2個矩形觀察孔互相成90°夾角，位於圓形中心孔邊緣，最上層矩形觀察孔長度80mm，寬度30mm，從上到下每層鉬片矩形觀察孔長度和寬度分別比上一層大3mm。這種上隔熱屏適合於能夠生長重量為31公斤大尺寸藍寶石單晶的單晶爐。
權利要求1.一種大尺寸藍寶石單晶生長爐用上隔熱屏，它包括固定支撐結構部分和保溫隔熱結構部分兩部分，其特徵在於固定支撐結構部分為單層圓形不鏽鋼板，保溫隔熱結構部分包括至少兩層圓形鉬片，圓形鉬片上開有圓形中心孔和矩形觀察孔，單層圓形不鏽鋼板與圓形鉬片間採用鉬螺栓和配套鉬螺母連接並固定，圓形鉬片間通過鉬墊片隔開。
2.根據權利要求1所述的大尺寸藍寶石單晶生長爐用上隔熱屏，其特徵在於所述的單層圓形不鏽鋼板厚度5 20mm，外徑40(T600mm，內徑180180mm，沿單層圓形不鏽鋼板上直徑為20(T300mm圓周上分布有4 10個鉬螺栓，螺栓直徑4飛mm，長度為15(T400mm，鉬螺栓和配套鉬螺母將單層圓形不鏽鋼板和圓形鉬片連接在一起。
3.根據權利要求2所述的大尺寸藍寶石單晶生長爐用上隔熱屏，其特徵在於所述的圓形鉬片為金屬鉬，鉬片層數為1(Γ30片，外徑為30(T500mm，最上層2飛片和最下層2飛片厚度為2 4mm，中間層鉬片厚度為廣2mm，圓形鉬片間通過套在鉬螺栓上厚度為12 18mm的鉬墊片隔開。
4.根據權利要求3所述的大尺寸藍寶石單晶生長爐用上隔熱屏，其特徵在於所述的圓形鉬片上開有圓形中心孔和2個矩形觀察孔，最上層鉬片圓形中心孔直徑30-100mm，從上到下每層鉬片中心孔直徑比上一層大l_5mm，2個矩形觀察孔互相成90°夾角，位於圓形中心孔邊緣，最上層矩形觀察孔長度50-150mm，寬度30-60mm，從上到下每層鉬片矩形觀察孔長度和寬度分別比上一層大l_5mm。
專利摘要本實用新型提供了一種大尺寸藍寶石單晶生長爐用上隔熱屏。它包括固定支撐結構部分和保溫隔熱結構部分兩部分，固定支撐結構部分為單層圓形不鏽鋼板，保溫隔熱結構部分包括至少兩層圓形鉬片，圓形鉬片上開有圓形中心孔和矩形觀察孔，單層圓形不鏽鋼板與圓形鉬片間採用鉬螺栓和配套鉬螺母連接並固定，圓形鉬片間通過鉬墊片隔開。本實用新型能夠提供生長高質量大尺寸藍寶石單晶所需的溫場條件，具有結構簡單、使用壽命長，溫場分布更合理等優點。
文檔編號C30B29/20GK202099405SQ20112008103
公開日2012年1月4日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者左洪波, 楊鑫宏 申請人:哈爾濱奧瑞德光電技術股份有限公司