專利名稱:克服晶體生長中熔體老化的工藝方法及設備的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及非金屬晶體的制造工藝及設備,具體指一種紫翠寶石激光晶體的生長工藝及設備。
背景技術:
紫翠寶石晶體(BeAl2O4:Cr3+)是一種性能優(yōu)良的人工晶體,具有高光損傷閾值,作為Cr3+摻雜的可調諧激光晶體,其可調諧范圍為700-800nm,可用于波長可調的紅光激光器及單波長紅光激光器,不但可廣泛用于激光精密加工,遙感、遙測,激光光譜分析、超短脈沖激光器,激光美容等方面,還因其高平均功率可滿足軍事用途的諸多要求。該晶體的生產過程是將原料混合后,成形、鍛燒、熔融,并在單晶爐中拉出單晶。但該晶體在原料熔融與晶體生長過程中,常會因原料組分的偏聚而產生熔體老化現(xiàn)象并導致晶體生長失敗,嚴重影響產品的生長成功率。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種克服晶體生長中熔體老化的工藝方法,以提高激光晶體的生長成功率。
本發(fā)明的的另一目的在于提出一種能實現(xiàn)上述工藝,以克服晶體生長中熔體老化的設備,該設備為一具有可控旋轉托盤的單晶爐,通過該設備可以較方便地實現(xiàn)所述克服晶體生長時熔體老化的工藝方法的要求。
本發(fā)明的一種克服晶體生長中熔體老化的方法,該方法是將原料按比例混合后,成形、鍛燒、熔融、晶體生長,在熔融及晶體生長過程中,伴以坩鍋的周期性變速旋轉運動。所述坩鍋的周期性變速旋轉運動是指每個周期中坩鍋的轉速按一個方向從0加速到的最高轉速,再減速到0并反方向加速到最高轉速,然后再減速到0。
所述坩鍋的旋轉運動的速度曲線可以是按正弦波、矩形波或鋸齒波規(guī)律變化;其轉速變化的周期可以從5-100s之間選取其最大轉速可以在±1/min-±100轉/min之間選取。
本發(fā)明的一種能實現(xiàn)上述工藝的設備,為一種帶可旋轉托盤的單晶爐,主要包括一單晶爐,該單晶爐由爐體、上轉電機、上升降電機、下升降電機、導軌、螺桿、托盤組成,其特征在于所述托盤被制成一轉盤,該轉盤由一下轉電機5驅動。
本發(fā)明的優(yōu)點在于采用本發(fā)明的工藝方法,可有效克服晶體生長中的組分偏聚現(xiàn)象。根據(jù)不合格品分析報告,采用了本發(fā)明的工藝方法后,熔體老化現(xiàn)象從原來的50%下降到0。
采用本發(fā)明的帶可旋轉托盤的單晶爐,可方便地實施上述工藝方法。
現(xiàn)結合實施例及其附圖對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為本發(fā)明的帶可旋轉坩鍋的單晶爐的結構示意圖。
圖中1升降電機,2上旋轉電機,3爐體,4升降拖板,5下旋轉電機,6下升降電機,7固定板,8螺桿,9導軌,10托盤,11坩鍋,12托盤軸。
具體實施例方式
實施例1,將原料BeO、Al2O3、Cr2O3按比例混合后,成形、鍛燒、熔融,并在熔融及拉單晶時,伴以坩鍋的周期性變速旋轉運動,以10s為一個周期,在每個周期中坩鍋先按一個方向如順時針旋轉,轉速從0迅速加速到1轉/min,保持該轉速一段時間,再減速到0,并逆時針方向加速到1轉/min,保持該轉速一段時間,再減速到0。其速度曲線如對稱的矩形波。
實施例2,在熔融及拉單晶時,使坩鍋按下述規(guī)律旋轉以95s為一個周期,在每個周期中坩鍋先順時針旋轉,轉速按正弦上升曲線從0加速10轉/min,再按正弦下降曲線減速到0,并逆時針方向按正弦上升曲線加速到10轉/min。其速度曲線如正弦波。
實施例3,在熔融及拉單晶時,使坩鍋按下述規(guī)律旋轉以50s為一個周期,在每個周期中坩鍋先順時針旋轉,轉速從0勻加速到3轉/min,再勻減速到0,并逆時針方向勻加速到5轉/min。其速度曲線如鋸齒波。
本發(fā)明的一種帶可旋轉托盤的單晶爐,主要包括一單晶爐,該單晶爐由爐體3、上轉電機2、上升降電機3、下升降電機4、導軌9、螺桿8、托盤10組成,所述托盤10被制成一轉盤,該轉盤10由一下轉電機5驅動。工作時,原料置于銥坩鍋11中,放置坩鍋的托盤10既可升降,也可旋轉。所述下轉電機5通過一個控制單元可根據(jù)需要設定并控制電機的轉速與轉動方向及其變化規(guī)律,使與設計的旋轉規(guī)律一致。
權利要求
1.一種克服晶體生長中熔體老化的方法,該方法是將原料按比例混合后,成形、鍛燒、熔融、晶體生長,在熔融及晶體生長過程中,伴以坩鍋的周期性變速旋轉運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的克服熔體老化的工藝方法,其特征在于所述坩鍋的周期性變速旋轉運動是指每個周期中坩鍋的轉速按一個方向從0加速到的最高轉速,再減速到0并反方向加速到最高轉速,然后再減速到0。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的克服熔體老化的工藝方法,其特征在于所述坩鍋的旋轉運動的速度曲線可以是按正弦波、矩形波或鋸齒波規(guī)律變化。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的克服熔體老化的工藝方法,其特征在于所述坩鍋的旋轉運動的轉速變化的周期可以從5-100s之間選取。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的克服熔體老化的工藝方法,其特征在于所述坩鍋的旋轉運動的最大轉速可以在±1/min-±100轉/min之間選取。
6.一種帶可旋轉托盤的單晶爐,主要包括一單晶爐,該單晶爐由爐體、上轉電機、上升降電機、下升降電機、導軌、螺桿、托盤組成,其特征在于所述托盤被制成一轉盤,該轉盤由一下轉電機驅動。
全文摘要
一種克服晶體生長中熔體老化的方法及設備。該方法是將原料按比例混合后,成形、鍛燒、熔融、晶體生長,在熔融及晶體生長過程中,伴以坩鍋的周期性變速旋轉運動。即每個周期中坩鍋的轉速按一個方向從0加速到的最高轉速,再減速到0并反方向加速到最高轉速,然后再減速到0。該設備為一種帶可旋轉托盤的單晶爐,主要包括一單晶爐,該單晶爐由爐體、上轉電機、上升降電機、下升降電機、導軌、螺桿、托盤組成,所述托盤被制成一轉盤,該轉盤由一下轉電機5驅動。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用了本發(fā)明的工藝方法后,熔體老化現(xiàn)象從原來的50%下降到0。采用本發(fā)明的帶可旋轉托盤的單晶爐,可方便地實施上述工藝方法。
文檔編號C30B15/00GK1824847SQ20051002402
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權日2005年2月23日
發(fā)明者馬笑山, 陳健, 陳福恭 申請人:上海中晶企業(yè)發(fā)展有限公司