一种晶体提拉法生长连续加料系统的制作方法

本发明涉及晶体生长用晶体提拉法加料装置，尤其是一种晶体提拉法生长连续加料系统。

背景技术：

1、晶体提拉法是利用籽晶从熔体中提拉生长出晶体的方法。生长设备包括:坩埚、熔体、籽晶与晶体提拉机构、加热器及功率控制、温度控制系统、炉体及氧气控制系统、后加热器等，将待生长的原料放在合适的坩埚内熔化，装上定向的籽晶，降下籽晶杆，接种、放肩，然后等径生长出达到要求的晶体。晶体提拉机构是一组精密的机械装置，不但要求机械加工精度高，而且机电拖动系统也要自动控制，还要与坩埚、晶体的电子称重系统形成自动调节，因此，这部分是现代提拉炉的最重要部分之一。拉速和转速影响着固液界面的形状，界面状态是晶体生长的关键因素。晶体应在平界面生长，弯曲界面会引起径向杂质不均匀，合成宝石晶体内外颜色不一致。。

2、中国专利公开号为cn206635463u，公开了一种晶体生长炉的加料器，包括机体、位于所述机体顶部的料箱、位于所述料箱顶部的密封盖，所述料箱一侧设置有控制器，所述料箱一侧的所述机体顶部设置有与所述机体相连通的真空抽取机；所述机体一侧设置有密封法兰，所述机体内部安装有与所述控制器电连接的直线电机，所述直线电机上方设置有送料管，所述送料管伸出所述密封法兰一端端头处设置有出料管。有益效果在于：该实用新型通过可视式的熔体加料管设计，能够通过对晶体生长炉内部的观察确定加料位置，并对加料位置进行手动调节，提高加料精度，同时能够在加料时进行密封，避免了对晶体生长炉内部环境的影响，提高了晶体生长炉内部晶体的生长质量。

3、上述中的现有技术方案存在以下缺陷：通过上述加料装置可实现熔体物料的投加，当熔体物料还需要外部另用加热装置，会损耗大量能源，同时生长时添加的熔体进入时容易造成坩埚内熔体的波动，从而影响生长晶体的效果，所以我们提出了一种晶体提拉法生长连续加料系统，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种晶体提拉法生长连续加料系统，以解决上述背景技术中提出现有技术中加料装置可实现熔体物料的投加，当熔体物料还需要外部另用加热装置，会损耗大量能源，同时生长时添加的熔体进入时容易造成坩埚内熔体的波动，从而影响生长晶体的效果的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种晶体提拉法生长连续加料系统，包括生长炉壳体，所述生长炉壳体的内部设置有加热机构，所述加热机构的上端设置有上加热机构，所述上加热机构的外部设置有加料罐，所述上加热机构的内部设置有坩埚，所述坩埚内部的底端环形设置有三个熔体加料管，且熔体加料管的下端贯穿并延伸至坩埚固定座的外部，所述加料罐的内部环形设置有三个熔体虹吸管，所述熔体虹吸管的下端密封连接有输料管，且输料管的一端与熔体加料管的下方通过限流机构密封连接。

3、优选的，所述生长炉壳体上端的内部设置有籽晶夹，所述籽晶夹的下方设置有籽晶，且籽晶位于坩埚的上方。

4、优选的，所述坩埚的下方设置有坩埚固定座，所述加料罐的下方设置有加料罐固定座，所述生长炉壳体下方的中间位置处设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端上方传动连接有驱动杆，且驱动杆贯穿并延伸至生长炉壳体的内部并与坩埚固定座通过键连接，所述驱动杆中间位置处的外部套装有加料罐支撑架，且加料罐支撑架与加料罐固定座固定连接。

5、优选的，所述加热机构下端的外侧设置有第一下加热机构，且第一下加热机构位于加料罐固定座的下方，所述所述加热机构下端的内侧设置有第二下加热机构，且第二下加热机构位于坩埚固定座的下方，所述第二下加热机构的内部开设有驱动杆槽。

6、优选的，所述加料罐的上方设置有加压板，且加压板为圆环状，所述加压板的上方对称设置有两个加压伸缩缸，所述加压伸缩缸的上端与生长炉壳体固定连接，且加压伸缩缸的下端与加压板固定连接，所述加压板的中间位置处开设有按压通孔，所述加压板的外端环形开设有三个熔体虹吸管通孔，且熔体虹吸管通孔与熔体虹吸管相适配。

7、优选的，所述生长炉壳体上端的一侧设置有料液填料管，且料液填料管的一端贯穿并延伸至生长炉壳体的内部，所述料液填料管的下方转动连接有料液进料管，所述料液进料管的下方设置有进料伸缩缸，所述进料伸缩缸的上端与料液进料管转动连接，且进料伸缩缸的下端与生长炉壳体的内壁转动连接。

8、优选的，所述料液填料管的上方转动设置有密封盖板，且密封盖板与料液填料管密封连接，所述料液填料管上方的一侧设置有密封盖板定位块，所述密封盖板定位块与密封盖板的一侧设置有密封盖板锁定块，且密封盖板锁定块的下端与密封盖板定位块滑动连接，所述密封盖板锁定块的上端位于密封盖板的上方。

9、优选的，所述加料罐的内部开设有加料槽，且加料槽为环形槽，所述料液进料管的下端位于加料槽的上方。

10、优选的，所述限流机构位于驱动杆槽的内部，所述限流机构的内部开设有限流槽，所述限流槽的上端与熔体加料管密封连接，且限流槽的下端与输料管密封连接，所述限流槽包括限流区域和释压区域，所述限流区域与释压区域间隔设置，且限流区域与释压区域相贯通，所述多个限流区域和释压区域的直径由输料管向熔体加料管方向逐渐递减。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将料块加入坩埚和加料罐，启动加热机构，高温的加热机构将坩埚和加料罐内的料块被熔化，通过加热机构可同时熔化加料的料块，减少了直接添加熔体进入，需要对熔体格外熔化产生的热量消耗，进入等径工艺时，通过控制热场温度和晶体提升速度，生长出直径相同的单晶柱体；根据坩埚内熔体的液位控制加料罐内的熔体进行加料，根据需要加料的时间点，提前通过料液进料管和料液填料管进行料块的投加，通过进料伸缩缸的伸展促使料液进料管和料液填料管相对接，通过滑动取下密封盖板定位块中限位的密封盖板锁定块，开启密封盖板将料块通过料液进料管和料液填料管投入加料罐中，由于驱动杆的驱动，让投入的料块均匀分布与加料罐的内部，待加入的料块熔化后，加料罐内熔体的高度没过熔体虹吸管内管道的高度时，由于气压差异驱动加料罐内部的熔体通过输料管流向限流机构，同时伸展加压伸缩缸，加压伸缩缸带动加压板下移，加压板进入加料罐，对加料罐内部的熔体进行向下按压，促进熔体向限流机构内流动，熔体虹吸管与熔体虹吸管通孔密封连接，加压板与加料罐内壁密封连接，可有效保证对熔体按压的压力，熔体进入限流机构后，依次通过多个间隔设置的限流区域和释压区域，通过直径不断收缩的限流区域和释压区域，限制了熔体的流量，熔体进入熔体加料管，让熔体压力大于熔体加料管上方限流板上方的液压时，便可顶起限流板进入坩埚，在不改变晶体生长速度的情况下，修正晶体的的提拉速度即提高拉速，根据晶体生长速度调整连续加料装置的投料速度，少量进入的熔体的流动方向与坩埚内熔体的流动方向相同，从而大大的减少了进入的熔体对坩埚内熔体产生的波动，可保持等径晶体的质量，当加料罐内熔体加入完成后，由于加料管压力的减少，熔体加料管上方限流板复位，在不改变晶体生长速度的情况下，修正晶体的的提拉速度即降低拉速，当晶体重量达到指定值时拉脱晶体，保证等径工艺的稳定，连续加料主要在放肩后期及等径生长阶段，增加晶体的等径长度，在边提拉边加料的模式下，固液生长界面位置不变，熔体量不变，从而使温度梯度的波动最小化，稳定的生长环境非常有利于晶体排杂及晶体生长过程晶格排序的稳定，有利于得到优质晶体，连续加料生长不仅有利于得到优质晶体，提高等径部分的质量占比，由于等径部分的晶体利用率远大于肩部或尾部，提高等径质量占比即大大提高晶体的利用率，连续加料在不改变提拉速度的情况下，由于一次开炉生长的时间变长，其中主要增加的是等径部分生长质量即提高了晶体生长的生产效率，提高单位时间内的产出率即在现有设备的前提下提高了单台设备的年产能，解决了现有技术中加料装置可实现熔体物料的投加，当熔体物料还需要外部另用加热装置，会损耗大量能源，同时生长时添加的熔体进入时容易造成坩埚内熔体的波动，从而影响生长晶体的效果的问题。