專利名稱：提煉高純金屬的單晶體生產(chǎn)裝置的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及一種提煉高純金屬的單晶體生產(chǎn)裝置，屬于冶金行業(yè)中高純金屬元素單晶體提煉領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
在航天、航海、紅外和光電等領(lǐng)域，均需各種高純金屬作為關(guān)鍵部件的基礎(chǔ)原材料。如用于紅外探測的碲、鎘、鋅晶片的合成原料碲、鎘、鋅等。由于器件的工藝及技術(shù)要求這些金屬均需5N～7N以上的純度。而傳統(tǒng)冶煉技術(shù)所能達到的金屬純度一般在4N左右，以此原料制成的元器件，其性能遠遠達不到要求。中國專利87108007公開的《成型單晶體生長設(shè)備》、95115160.6公開的《制造半導體器件的方法》、90215080.4公開了《碘化汞單晶體的生長裝置》和92104643.X公開的《可控雙球面鍺單晶生長方法及模具》，顯然是不能達到現(xiàn)代技術(shù)的要求。隨著對高純金屬材料純度需求不斷增高，現(xiàn)有的單晶體生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理，溫度控制不準確，自動化程度低，單晶成品率低，遠遠不能適應(yīng)高純金屬單晶體的生產(chǎn)需要，極大的制約了此項技術(shù)的發(fā)展。因此，尋找新的提煉高純金屬的方法和設(shè)備迫在眉睫。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種提煉高純金屬的單晶體生產(chǎn)裝置，它具有操作簡單、控制精確、自動化程度高的單晶體生產(chǎn)裝置，有效的提高單晶成品率。
本實用新型的目的由以下技術(shù)措施實現(xiàn)提煉高純金屬的單晶體生產(chǎn)裝置單晶體生產(chǎn)裝置的機械泵裝設(shè)在擴散泵的前級，擴散泵裝設(shè)在單晶爐的前級，單晶爐裝設(shè)在電控柜的前級，機械泵通過擴散泵與單晶爐側(cè)連接導通，單晶爐上裝設(shè)籽晶桿，籽晶桿一端通過單晶爐插入坩堝內(nèi)，籽晶桿另一端與晶轉(zhuǎn)電機連接構(gòu)成晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)，晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動籽晶桿旋轉(zhuǎn)和上下移動，單晶爐下裝設(shè)坩堝桿，坩堝桿一端通過單晶爐與坩堝底部連接，坩堝桿另一端與堝轉(zhuǎn)電機連接構(gòu)成堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)，堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動坩堝桿旋轉(zhuǎn)和上下移動，單晶爐內(nèi)放置石墨加熱器，石墨加熱器內(nèi)放置坩堝，坩堝內(nèi)放置被提煉金屬，單晶爐外設(shè)惰性氣體管，惰性氣體管與單晶爐連接導通，電控柜分別與加熱電控線路和伺服電路連接構(gòu)成單晶體生產(chǎn)裝置整體。
加熱電控線路由歐陸OL控制輸出電流信號DL至可控硅移相觸發(fā)器ZF，與可控硅D1～D6觸發(fā)導通；電源經(jīng)變壓器B1降壓由可控硅D1～D6整流后與加熱器RL連接導通，電阻R1～R6和電容C1～C6組成阻容RC吸收電路。
伺服電路由可編程控制器PLC、人機界面CCDR和伺服驅(qū)動器QD1～QD6驅(qū)動伺服電機M1～M4；接通開關(guān)電源KGBY，一路連接人機界面CCDR和可編程控制器PLC，另一路連接伺服驅(qū)動器QD1～QD6。
本實用新型具有如下優(yōu)點1、石墨加熱器采用環(huán)形筒狀結(jié)構(gòu)，加熱均勻，歐陸控制器對加熱溫度控制精確、準確控溫至0.01℃。
2、自動化程度高，晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)和堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)均由伺服電機進行驅(qū)動，運行平穩(wěn)可靠，振動小，歐陸控制器實現(xiàn)全程模擬自動化控制。
3、操作簡單、顯示直觀、調(diào)節(jié)使用方便、高純金屬成品率高。
四

圖1為單晶體生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
1.機械泵，2.擴散泵，3.籽晶桿，4.晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)，5.坩堝桿，6.堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)，7.單晶爐，8.石墨加熱器，9.坩堝，10.金屬，11.單晶爐外設(shè)惰性氣體管。
圖2為加熱電控線路圖。
OL歐陸控制，DL電流信號，ZF可控硅移相觸發(fā)器，B1變壓器，D1～D6可控硅，RL加熱器，R1～R6電阻，C1～C6電容。
圖3為伺服電路圖。
PLC可編程控制器，CCDR人機界面，QD1～QD6伺服驅(qū)動器，M1～M4伺服電機，KGBY開關(guān)電源。
五具體實施方式
下面通過實施例對本實用新型進行具體描述，但不能理解為對本實用新型保護范圍的限制。
實施例本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，如圖1～2所示。提煉高純金屬的單晶體生產(chǎn)裝置的機械泵1裝設(shè)在擴散泵2的前級，擴散泵裝設(shè)在單晶爐7的前級，單晶爐裝設(shè)在電控柜的前級，機械泵通過擴散泵與單晶爐側(cè)連接導通，單晶爐上裝設(shè)籽晶桿3，籽晶桿一端通過單晶爐插入坩堝9內(nèi)，籽晶桿另一端與晶轉(zhuǎn)電機連接構(gòu)成晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)4，晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動籽晶桿旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動，單晶爐下裝設(shè)坩堝桿5，坩堝桿一端通過單晶爐與坩堝底部連接，坩堝桿另一端與堝轉(zhuǎn)電機連接構(gòu)成堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)6，堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動坩堝桿旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動，單晶爐內(nèi)放置石墨加熱器8，石墨加熱器內(nèi)放置坩堝9，坩堝內(nèi)放置被提煉金屬10，單晶爐外設(shè)惰性氣體管11，惰性氣體管與單晶爐連接導通，電控柜分別與加熱電控線路和伺服電路連接構(gòu)成單晶體生產(chǎn)裝置整體。
加熱電控線路接通電源后，由歐陸控制OL輸出4～20mA電流信號DL至可控硅移相觸發(fā)器ZF，直接控制可控硅D1～D6觸發(fā)導通；380V電源經(jīng)變壓器B1降壓至50V，由可控硅D1～D6組成的整流電路整流后輸出0～70V的直流電到加熱器RL，電阻R1～R6和電容C1～C6組成阻容RC吸收電路。
伺服電路由可編程控制器PLC、人機界面CCDR和伺服驅(qū)動器QD1～QD6驅(qū)動伺服電機M1～M4，工作過程中由人機界面發(fā)出指令，再由可編程控制器PLC根據(jù)預(yù)置的程度驅(qū)動伺服控制驅(qū)動器按指令運行，在運行快速提拉程序時，系統(tǒng)會中斷所有程序，系統(tǒng)由手動控制，在人機界面控制中，預(yù)置了過流、過壓及誤操作保護程序；220V電源接通開關(guān)電源(KGBY)輸出DC12V供人機界面CCDR和可編程控制器PLC，DC24V供伺服驅(qū)動器QD1～QD4。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的將料錠放入坩堝9內(nèi)，由機械泵1和擴散泵2將單晶爐7抽真空后通入氬氣，石墨加熱器8加熱，待料錠化料后，開動晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)4和堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)6，通過籽晶桿3引晶、經(jīng)縮頸、放肩、等徑和拉光工序后，然后冷卻出料。
權(quán)利要求1.提煉高純金屬的單晶體生產(chǎn)裝置，其特征在于該單晶體生產(chǎn)裝置的機械泵(1)裝設(shè)在擴散泵(2)的前級，擴散泵裝設(shè)在單晶爐(7)的前級，單晶爐裝設(shè)在電控柜的前級，機械泵通過擴散泵與單晶爐側(cè)連接導通，單晶爐上裝設(shè)籽晶桿(3)，籽晶桿一端通過單晶爐插入坩堝(9)內(nèi)，籽晶桿另一端與晶轉(zhuǎn)電機連接構(gòu)成晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)(4)，晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動籽晶桿旋轉(zhuǎn)和上下移動，單晶爐下裝設(shè)坩堝桿(5)，坩堝桿一端通過單晶爐與坩堝底部連接，坩堝桿另一端與堝轉(zhuǎn)電機連接構(gòu)成堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)(6)，堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動坩堝桿旋轉(zhuǎn)和上下移動，單晶爐內(nèi)放置石墨加熱器(8)，石墨加熱器內(nèi)放置坩堝(9)，坩堝內(nèi)放置被提煉金屬(10)，單晶爐外設(shè)惰性氣體管(11)，惰性氣體管與單晶爐連接導通，電控柜分別與加熱電控線路和伺服電路連接構(gòu)成單晶體生產(chǎn)裝置整體。
2.如權(quán)利要求1所述提煉高純金屬的單晶體生產(chǎn)裝置，其特征在于加熱電控線路由歐陸(OL)控制輸出電流信號(DL)至可控硅移相觸發(fā)器(ZF)，使可控硅(D1～D6)觸發(fā)導通；電源經(jīng)變壓器(B1)降壓由可控硅(D1～D6)整流后與加熱器(RL)連接導通，電阻(R1～R6)和電容(C1～C6)組成阻容吸收電路。
3.如權(quán)利要求1所述提煉高純金屬的單晶體生產(chǎn)裝置，其特征在于伺服電路由可編程控制器(PLC)、人機界面(CCDR)和伺服驅(qū)動器(QD1～QD6)驅(qū)動伺服電機(M1～M4)；接通開關(guān)電源(KGBY)，一路連接人機界面(CCDR)和可編程控制器(PLC)，另一路連接伺服驅(qū)動器(QD1～QD6)。
專利摘要一種提煉高純金屬的單晶體生產(chǎn)裝置，其特點是該單晶體生產(chǎn)裝置的機械泵(1)通過擴散泵(2)與單晶爐(7)側(cè)連接，單晶爐上裝設(shè)籽晶桿(3)，籽晶桿一端通過單晶爐插入坩堝(9)內(nèi)、籽晶桿另一端與晶轉(zhuǎn)電機連接構(gòu)成晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)(4)、晶轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動籽晶桿旋轉(zhuǎn)和上下移動，單晶爐下裝設(shè)坩堝桿(5)，坩堝桿一端通過單晶爐與坩堝底部連接，坩堝桿另一端與堝轉(zhuǎn)電機連接構(gòu)成堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)(6)，堝轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動坩堝桿旋轉(zhuǎn)和上下移動，單晶爐內(nèi)放置石墨加熱器(8)，石墨加熱器內(nèi)放置坩堝(9)，坩堝內(nèi)放置被提煉金屬(10)。單晶爐的外設(shè)惰性氣體管(11)，惰性氣體管與單晶爐連接導通，電控柜分別與加熱電控線路和伺服電路連接構(gòu)成單晶體生產(chǎn)裝置整體。
文檔編號C30B15/00GK2830424SQ20052003419
公開日2006年10月25日 申請日期2005年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
發(fā)明者侯仁義, 守炳生 申請人:四川鑫炬礦業(yè)資源開發(fā)股份有限公司