一种蓝宝石管生长炉熔化装置的制作方法

1.本实用新型涉及蓝宝石晶体生长技术领域，具体为一种蓝宝石管生长炉熔化装置。


背景技术：

2.专利号cn201910859058.4，公开了一种封盖式引晶的导模法生长封口蓝宝石管的模具及方法，包括熔炉、籽晶、坩埚，以及装在坩埚内的原料和模具，所述的模具为组合式钼质长晶模具，包括外筒和内芯，外筒和内芯之间为环形供料缝，其中内芯顶端设有凹槽。方法包括：热场安装、投料、抽真空、充保护气、升温化料、升坩埚供料、引晶、提拉生长、降坩埚停止供料并提拉晶体脱离模具、降温退火等过程。与现有技术相比，本实用新型能够有效控制整个晶体管上下及壁厚的均匀性，坩埚升高高度控制可通过长晶长度所需原料重量体积和模具高度位置等计算得到，生长过程可见可控，晶体质量高。
3.专利号cn201910859640.0，公开了一种用于导模法生长末端封口蓝宝石管的模具及方法，包括熔炉、籽晶、坩埚，以及装在坩埚内的原料和模具，所述的模具为钼质双层套管双供料通道的模具，包括外筒、内筒和内芯，外筒和内筒之间为外侧供料缝，内筒和内芯之间为内侧供料缝，外筒与内筒固定连接；内芯可在内筒内上下移动。方法包括：热场安装、投料、抽真空、充保护气、升温化料、升坩埚供料、引晶、提拉生长、升坩埚顶起模具内芯实现模具中心台平面铺料、提拉封底、降坩埚停止供料并提拉晶体脱离模具、降温退火等过程。与现有技术相比，本实用新型坩埚升高高度控制可通过长晶长度和模具高度位置等计算得到，生长过程可见可控，晶体质量高。
4.但是，现有的模具对于小直径(小于20mm)的蓝宝石管可以一炉次生长2根或以上，对于大直径(大于20mm)的蓝宝石管一炉次只可以生长一根一端封口的蓝宝石管，生长两根或以上的大直径蓝宝石管时很难保证各个模具表面的温度均匀性，难以确保晶体的外形完整及高质量。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种蓝宝石管生长炉熔化装置，解决了背景技术中所提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种蓝宝石管生长炉熔化装置，包括坩埚，所述坩埚内部装入有熔体，所述熔体内部有模具浸入，所述模具为吊装结构，且模具固定在模具托盘上，模具整体为环形结构，具有内环和外环，模具的外环与内环间通过销钉连接固定，内环与外环之间有毛细缝供料结构，模具下端有排气孔贯穿内环与外环，晶体生长过程中通过上下移动坩埚改变模具的供料方式，实现蓝宝石管和棒交替生长。
7.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述模具顶部穿过熔体膜，且模具顶部生长有蓝宝石管，所述蓝宝石管内部固定连接有蓝宝石封底，所述蓝宝石管顶部放置有籽晶。
8.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述模具右侧底部开设有排气孔。
9.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述的模具的材质为钼、钨和铱的一种。
10.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述模具的总高度为30-80mm，且模具外环和内环之间的毛细缝的缝宽0.1-1mm。
11.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述模具的外环与内环间通过销钉连接固定。
12.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述模具下端距模具底部10-40mm处有一个直径2-5mm的排气孔，且排气孔贯通内环与外环。
13.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述籽晶底部晶面方向为c向、a向或m向，所述籽晶的直径大于模具外环直径10-20mm。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
15.1.本实用新型不仅可以生长一端封底的蓝宝石管，更可以生长两端封底的蓝宝石管，并且从一整根晶体上可以切出2-100根封底管。
附图说明
16.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
17.图1为本实用新型一种蓝宝石管生长炉熔化装置的整体结构示意图。
18.图中：1、籽晶；2、蓝宝石管；3、蓝宝石封底；4、熔体膜；5、模具托盘；6、模具；7、排气孔；8、坩埚；9、熔体。
具体实施方式
19.请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种蓝宝石管生长炉熔化装置，包括坩埚8，所述坩埚8内部装入有熔体9，所述熔体9内部有模具6浸入，所述模具6为吊装结构，且模具6固定在模具托盘5上，模具6整体为环形结构，具有内环和外环，模具6的外环与内环间通过销钉连接固定，内环与外环之间有毛细缝供料结构，模具6下端有排气孔7贯穿内环与外环，晶体生长过程中通过上下移动坩埚改变模具的供料方式，实现蓝宝石管和棒交替生长。
20.本实施例中请参阅图1，所述模具6顶部穿过熔体膜4，且模具6顶部生长有蓝宝石管2，所述蓝宝石管2内部固定连接有蓝宝石封底3，所述蓝宝石管2顶部放置有籽晶1。
21.本实施例中请参阅图1，所述模具6右侧底部开设有排气孔7。
22.本实施例中请参阅图1，所述模具6的材质为钼、钨和铱的一种。
23.本实施例中请参阅图1，所述模具6的总高度为30-80mm，且模具5外环和内环之间的毛细缝的缝宽0.1-1mm。
24.本实施例中请参阅图1，所述模具6的外环与内环间通过销钉连接固定。
25.本实施例中请参阅图1，所述模具6下端距模具底部10-40mm处有一个直径2-5mm的排气孔7，且排气孔7贯通内环与外环。
26.本实施例中请参阅图1，所述籽晶1底部晶面方向为c向、a向或m向，所述籽晶1的直径大于模具外环直径10-20mm。
27.在一种蓝宝石管生长炉熔化装置使用的时候，先将设定重量的高纯蓝宝石块料或
粉料装入坩埚8中，而后将坩埚8置于晶体生长炉内；模具为吊装结构，由模具托盘5固定；所述模具的截面为圆环形，内环和外环之间具有能够使蓝宝石熔体形成毛细现象的毛细缝；将晶体生长炉抽真空到1帕以下，充入保护气体氩气或氮气使晶体生长炉内压力达到1.1-1.2大气压；通过感应加热或电阻加热使晶体生长炉升温至坩埚8内的原料熔化成熔体；坩埚8上升到设定高度使模具6底部浸入熔体9中，模具5环形毛细缝充满熔体；下籽晶1，进行引晶，开始以5～50mm/hr的速度进行晶体生长，此时晶体由模具6内部的环形毛细缝供料，生长出蓝宝石管2，蓝宝石管2生长到设定的长度值后上升坩埚8，使熔体9没过模具6侧面的进气孔，继续提拉蓝宝石管2，蓝宝石管2与模具6内部形成负压，熔体9在模具6内外的压差作用下上升到模具6上表面并在此处结晶，生长出实心的蓝宝石棒，蓝宝石棒生长到设定的厚度后，下降坩埚8使熔体9液面降到排气孔7下方，模具6内环内的熔体9下降到排气孔7下方，此时，又只有模具6毛细缝供料，继续提拉晶体生长出蓝宝石管2，如此循环，可以生长出竹节一样的蓝宝石管2，内部带有多个封底的结构；以100～600℃/hr的速度降温至室温；炉内温度降至室温后，取出晶体；可以切出2-100根带有封底的蓝宝石管2，可切出的数量由蓝宝石管2的长度决定
28.需要说明的是，本实用新型为一种蓝宝石管生长炉熔化装置，包括1、籽晶；2、蓝宝石管；3、蓝宝石封底；4、熔体膜；5、模具托盘；6、模具；7、排气孔；8、坩埚；9、熔体，部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。