本實用新型涉及藍(lán)寶石晶體培養(yǎng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種藍(lán)寶石晶體的生長設(shè)備。

背景技術(shù)：

藍(lán)寶石為一種剛玉族礦物，三方晶系。一般將紅寶石之外的各色寶石級剛玉均稱為藍(lán)寶石。藍(lán)寶石由于具有極好的機(jī)械特性和光學(xué)透過率而在工業(yè)制造領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐為制備藍(lán)寶石的設(shè)備，在晶體生長過程中需要嚴(yán)格控制生長爐內(nèi)的溫度場。但是現(xiàn)有技術(shù)中的生長爐在溫度場的控制方面，尤其是徑向溫梯度的控制方面，效果極差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了制備高質(zhì)量藍(lán)寶石晶體的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對爐體內(nèi)溫度場精細(xì)調(diào)節(jié)的藍(lán)寶石晶體的生長設(shè)備，從而顯著提高藍(lán)寶石晶體的質(zhì)量。

根據(jù)本實用新型提供的藍(lán)寶石晶體的生長設(shè)備，包括：

爐體，用于提供藍(lán)寶石晶體的生長環(huán)境，

爐蓋，蓋合于所述爐體上，

坩堝，設(shè)于所述爐體內(nèi)，用于盛放熔體并作為反應(yīng)容器，

設(shè)于所述爐體內(nèi)，并位于所述坩堝的上方，包括互為對稱結(jié)構(gòu)的第一調(diào)節(jié)板和第二調(diào)節(jié)板，以及第一推拉桿和第二推拉桿，所述第一調(diào)節(jié)板和第二調(diào)節(jié)板相對設(shè)置并彼此鉸接，所述第一推拉桿的第一端與所述第一調(diào)節(jié)板鉸接，所述第二推拉桿的第一端與所述第二調(diào)節(jié)板的第一端連接，所述第一推拉桿和第二推拉桿各自的第二端相鉸接，所述第一推拉桿和第二推拉桿的鉸接軸與穿過所述爐蓋并深入所述爐體內(nèi)的驅(qū)動軸相連接，在驅(qū)動軸的驅(qū)動下，調(diào)節(jié)所述第一調(diào)節(jié)板和第二調(diào)節(jié)板的偏轉(zhuǎn)角度，從而實現(xiàn)對坩堝內(nèi)固液熔融界面的溫度梯度調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，所述第一調(diào)節(jié)板和第二調(diào)節(jié)板朝向所述坩堝的表面為回轉(zhuǎn)面，所述回轉(zhuǎn)面的母線與回轉(zhuǎn)軸之間的夾角為30°-60°。

優(yōu)選地，所述回轉(zhuǎn)面的回轉(zhuǎn)角度為160°-180°。

優(yōu)選地，還包括多個加熱盤管，多個所述加熱盤管分別環(huán)繞所述坩堝并自上而下依次排布。

優(yōu)選地，還包括第一電極和第二電極，多個所述散熱盤管各自的兩端分別與所述第一電極和第二電極連接。

優(yōu)選地，多個所述散熱盤管與所述第一電極的連接導(dǎo)線之間分別設(shè)有控制開關(guān)，并經(jīng)對應(yīng)的控制開關(guān)控制電流的通斷。

優(yōu)選地，還包括加熱盤，所述加熱盤設(shè)于所述爐體內(nèi)，用于支撐所述坩堝并對其加熱。

優(yōu)選地，所述第一調(diào)節(jié)板和第二調(diào)節(jié)板之間的鉸接軸固定于所述爐體上。

優(yōu)選地，所述第一調(diào)節(jié)板和第二調(diào)節(jié)板由鎢鉬合金制成。

優(yōu)選地，所述爐體的內(nèi)壁上自內(nèi)向外依次設(shè)有第一輻射層和第一保溫層，所述爐體的底壁上還依次設(shè)有第二輻射層和第二保溫層，其中，所述第二輻射層朝向所述爐體的內(nèi)部。

本實用新型提供的藍(lán)寶石晶體的生長設(shè)備培養(yǎng)晶體時，能夠?qū)崿F(xiàn)對坩堝內(nèi)整個徑向固液界面的溫度梯度的精細(xì)控制，自動化程度高。形成良好的固液界面，在實現(xiàn)均勻結(jié)晶的同時，還可以降低退火階段的熱應(yīng)力，并防止晶體回融，尤其是引徑階段的晶體回融。

附圖說明

通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚。

圖1為根據(jù)本實用新型實施例的藍(lán)寶石晶體的生長設(shè)備爆炸示意圖。

圖2為根據(jù)本實用新型實施例的藍(lán)寶石晶體的生長設(shè)備主視圖。

圖3為根據(jù)本實用新型實施例的溫度場調(diào)節(jié)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：爐體1、第一輻射層11、第一保溫12、第二輻射層13、第二保溫層14、爐蓋2、坩堝3、溫度場調(diào)節(jié)裝置4、第一調(diào)節(jié)板41、第二調(diào)節(jié)板42、第一推拉桿43、第二推拉桿44、驅(qū)動軸45、第一加熱盤管51、第二加熱盤管52、第三加熱盤管53、仔晶棒6。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本實用新型的各種實施例。在各個附圖中，相同的元件采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。

如圖1-2所示，本實用新型中的寶石晶體的生長爐，用于制備藍(lán)寶石晶體，包括爐體1、爐蓋2、坩堝3、溫度場調(diào)節(jié)裝置4。所述爐體1，用于提供藍(lán)寶石晶體的生長環(huán)境。所述爐蓋2，蓋合于所述爐體1上，密閉爐體1。所述坩堝3，設(shè)于所述爐體1內(nèi)，用于盛放熔體并作為反應(yīng)容器。在該實施例中，所述熔體為三氧化二鋁，具體可為塊狀，或者粉狀，也可為兩者的結(jié)合。

所述溫度場調(diào)節(jié)裝置4，設(shè)于所述爐體1內(nèi)，并位于所述坩堝3的上方，包括互為對稱結(jié)構(gòu)的第一調(diào)節(jié)板41和第二調(diào)節(jié)板42，以及第一推拉桿43和第二推拉桿44，所述第一調(diào)節(jié)板41和第二調(diào)節(jié)板42相對設(shè)置并彼此鉸接，所述第一推拉桿43的第一端與所述第一調(diào)節(jié)板41鉸接，所述第二推拉桿44的第一端與所述第二調(diào)節(jié)板42的第一端連接，所述第一推拉桿43和第二推拉桿44各自的第二端相鉸接，所述第一推拉桿43和第二推拉桿44的鉸接軸與穿過所述爐蓋2并深入所述爐體1內(nèi)的驅(qū)動軸45相連接，在驅(qū)動軸45的驅(qū)動下，調(diào)節(jié)所述第一調(diào)節(jié)板41和第二調(diào)節(jié)板42的偏轉(zhuǎn)角度，從而實現(xiàn)對坩堝3內(nèi)固液熔融界面的溫度梯度調(diào)節(jié)。

具體的，所述第一調(diào)節(jié)板41和第二調(diào)節(jié)板42之間可設(shè)置一個鉸接軸，或者是多個鉸接軸，例如兩個，并經(jīng)所述鉸接軸固定于所述爐體1上，從而可繞著所述鉸接軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)兩個調(diào)節(jié)板的偏轉(zhuǎn)，改變熱輻射角度，實現(xiàn)不同的熱輻射效果。

所述第一調(diào)節(jié)板41和第二調(diào)節(jié)板42朝向所述坩堝3的表面為回轉(zhuǎn)面，所述回轉(zhuǎn)面的母線與回轉(zhuǎn)軸之間的夾角為30°-60°，在這個角度范圍內(nèi)，具有更好的熱輻射效果。所述回轉(zhuǎn)面的回轉(zhuǎn)角度為160°-180°，以便當(dāng)所述第一調(diào)節(jié)板41和第二調(diào)節(jié)板42之間的偏轉(zhuǎn)角度最小時，盡量覆蓋整個坩堝3，實現(xiàn)對坩堝3內(nèi)整個徑向固液界面的溫度梯度控制，具有更好的熱場調(diào)節(jié)效果。具體可進(jìn)行如下精細(xì)調(diào)節(jié)：在引頸階段，將兩個調(diào)節(jié)板朝向兩邊偏轉(zhuǎn)較大角度，使得熱輻射偏向兩側(cè)，以防止晶徑回熔；在熔體熔融過程中，將兩個調(diào)節(jié)板偏向熔融界面的徑向溫度梯度較低處，以進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

在該實施例中，所述第一調(diào)節(jié)板41和第二調(diào)節(jié)板42由鎢鉬合金制成，但不限于此。

進(jìn)一步的，所述藍(lán)寶石晶體的生長設(shè)備，還包括多個加熱盤管以及第一電極和第二電極(圖中未示)，多個所述散熱盤管各自的兩端分別與所述第一電極和第二電極連接。優(yōu)選地，多個所述散熱盤管與所述第一電極之間分別設(shè)有控制開關(guān)，并經(jīng)對應(yīng)的控制開關(guān)控制電流的通斷。多個所述加熱盤管分別環(huán)繞所述坩堝3并自上而下依次排布。在該實施例中，所述加熱盤管為電加熱盤管，多個所述加熱盤管包括第一加熱盤管51、第二加熱盤管52和第三加熱盤管53。其中，第一加熱盤管51的底部低于坩堝3的上端面一定距離，該距離可為50-100毫米；所述第三加熱盤管53的頂部高于坩堝3的下端面一定距離，該距離可為30-80毫米。在所述第一至第三盤管與第一電極的連接導(dǎo)線之間分別設(shè)有第一至第三控制開關(guān)(圖中未示)。如此，可實現(xiàn)對多個所述加熱盤管的分別控制，調(diào)節(jié)爐體1內(nèi)徑向方向上的溫度梯度，從而得到需要的熱場效果，提高晶體的結(jié)晶質(zhì)量。具體可根據(jù)不同的晶體制備階段來確定加熱盤管的使用情況。在熔體熔融階段，如果熔體中具有浮島，則可僅開啟第一加熱盤管51，快速消除浮島；在引徑階段，可僅開啟第一加熱盤管51；在等徑生長階段，可依次切換到第二加熱盤管52以及第三加熱盤管53單獨加熱模式。

進(jìn)一步的，所述爐體1的內(nèi)壁上自內(nèi)向外依次設(shè)有第一輻射層11和第一保溫12層，所述爐體1的底壁上還依次設(shè)有第二輻射層13和第二保溫層14，其中，所述第二輻射層13朝向所述爐體1的內(nèi)部。所述輻射層由鎢鉬合金制成，用于朝向爐體1內(nèi)輻射熱量，一方面防止熱量散失損耗，另一方面與所述溫度場調(diào)節(jié)裝置4相配合，調(diào)節(jié)溫度場的溫度梯度。所述保溫層由氧化鋯制成，起到隔熱的作用，防止熱量散失的作用。

所述藍(lán)寶石晶體的生長設(shè)備還包括仔晶棒6，所述仔晶棒6穿過所述爐蓋2并伸入所述爐體1內(nèi)。

當(dāng)使用本申請中的藍(lán)寶石晶體的生長設(shè)備培養(yǎng)晶體時，在不同的晶體制備階段，生長爐的控制系統(tǒng)根據(jù)采集到的信息，發(fā)出控制指令，控制驅(qū)動桿驅(qū)動所述溫度場調(diào)節(jié)裝置4的第一調(diào)節(jié)板41和第二調(diào)節(jié)板42同時朝向兩邊偏轉(zhuǎn)一定角度，或者是收縮兩者角度，實現(xiàn)對坩堝3內(nèi)整個徑向固液界面的溫度梯度的精細(xì)控制，自動化程度高。形成良好的固液界面，在實現(xiàn)均勻結(jié)晶的同時，還可以降低退火階段的熱應(yīng)力，并防止晶體回融，尤其是引徑階段的晶體回融。

經(jīng)該生長爐制備的藍(lán)寶石晶體質(zhì)量大幅提升，尤其是制備高質(zhì)量要求的晶體，成品率可提高30％-50％，使得該生長爐，尤其適合制備高質(zhì)量要求的藍(lán)寶石晶體。

應(yīng)當(dāng)說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護(hù)范圍之中。