晶体裂纹探测装置、晶体生长炉及晶体裂纹探测方法与流程

本发明涉及裂纹探测，特别是涉及一种晶体裂纹探测装置、晶体生长炉及晶体裂纹探测方法。

背景技术：

1、在激光通信、激光谐振腔、非线性光学等应用中，光学晶体材料的生长品质非常重要，对光学元器件的性能具有极大的影响。例如，在晶体生长过程中，由于晶体炉加热不均匀，生长材料含有杂质，晶体旋转速度不合适，导致晶体中产生密度不均匀层，应力突变层甚至生长应力裂隙，在密闭的高温生长过程中很难被工艺人员发觉，从而导致生长成品报废，生长周期延长，生长原料浪费的问题。通常，由于晶体生长炉的高温以及密闭性，很难通过光学方法对上述问题进行探测，一般只有在晶体生长完成后，在成品加工完成后对成品进行离线式分析，淘汰具有问题的样品。然而，这样不能及时止损，不利于成本控制。同时，传统的原位探测晶体裂纹的方法仅探测是否存在裂纹，不能探测裂纹的具体位置，不利于对裂纹情况进行深度研究并优化改进。因此，亟需一种能够在生长过程中探测晶体裂纹位置的装置和方法。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对如何在晶体生长过程中探测裂纹位置的问题，提供一种晶体裂纹探测装置、晶体生长炉及晶体裂纹探测方法。

2、一种晶体裂纹探测装置，用于在晶体生长过程中探测裂纹位置，所述晶体裂纹探测装置包括：

3、轴承，包括轴承内圈和轴承外圈，所述轴承内圈用于连接晶体生长炉的晶体提拉杆；

4、固定盘，固定于所述轴承的轴承外圈上；

5、超声波发生器，用于产生超声波信号，所述超声波发生器固定于所述固定盘的一侧；以及

6、超声波接收器，用于接收裂纹反射的超声波信号并转换为电信号，所述超声波接收器固定于所述固定盘的另一侧。

7、本发明技术方案的晶体裂纹探测装置，用于在晶体生长过程中探测裂纹位置。使用时，将晶体裂纹探测装置套设于晶体提拉杆的外侧，将晶体原料置于晶体生长炉内，进行晶体生长工序。超声波发生器产生超声波信号，依次传递至固定盘、轴承、晶体提拉杆、晶体和裂纹，由裂纹反射后经沿晶体、晶体提拉杆、轴承、固定盘传递至超声波接收器，若超声波接收器探测到裂纹的反射信号，则判定晶体中存在裂纹，并可预测裂纹的位置。因此，本发明的晶体裂纹探测装置能够在晶体生长过程中探测裂纹位置，从而可以及时止损，有利于成本控制。

8、在一个可行的实现方式中，所述超声波发生器具有发生头，所述发生头与所述固定盘紧密接触；

9、所述超声波接收器具有接收头，所述接收头与所述固定盘紧密接触。

10、在一个可行的实现方式中，所述固定盘包括可拆卸固定连接的两个固定子盘，所述两个固定子盘关于所述轴承的轴心线所在平面对称，所述超声波发生器与所述超声波接收器分别与所述两个固定子盘固定连接。

11、在一个可行的实现方式中，所述晶体裂纹探测装置还包括：

12、外壳，包括壳体，所述壳体上设有进气口和出气口；所述轴承、所述固定盘、所述超声波发生器和所述超声波接收器位于所述外壳的内部；

13、进气管，可拆卸固定连接于所述壳体的进气口上；以及

14、出气管，可拆卸固定连接于所述壳体的出气口上。

15、在一个可行的实现方式中，所述外壳为金属外壳，所述进气管为金属进气管，所述出气管为金属出气管。

16、在一个可行的实现方式中，所述晶体裂纹探测装置还包括用于提供冷却气体的冷却系统，所述冷却系统与所述进气管固定连接；

17、所述晶体裂纹探测装置还包括用于抽取所述外壳内部气体的抽气机，所述抽气机与所述出气管固定连接。

18、在一个可行的实现方式中，所述晶体裂纹探测装置还包括信号处理系统，所述信号处理系统用于接收来自所述超声波接收器的电信号，所述信号处理系统与所述超声波接收器电连接。

19、一种晶体生长炉，包括晶体提拉杆和上述任一的晶体裂纹探测装置，所述晶体裂纹探测装置的轴承套设于所述晶体提拉杆的外侧。

20、本发明技术方案的晶体生长炉包括上述晶体裂纹探测装置，使用时，将晶体裂纹探测装置套设于晶体提拉杆的外侧，将晶体原料置于晶体生长炉内，进行晶体生长工序。超声波发生器产生超声波信号，依次传递至固定盘、轴承、晶体提拉杆、晶体和裂纹，由裂纹反射后经沿晶体、晶体提拉杆、轴承、固定盘传递至超声波接收器，若超声波接收器探测到裂纹的反射信号，则判定晶体中存在裂纹，并可预测裂纹的位置。因此，本发明的晶体裂纹探测装置能够在晶体生长过程中探测裂纹位置，从而可以及时止损，有利于成本控制。

21、在一个可行的实现方式中，所述晶体生长炉还包括生长炉体，所述晶体裂纹探测装置的所述外壳、所述轴承、所述固定盘、所述超声波发生器和所述超声波接收器均位于所述生长炉体的内部，所述冷却系统、所述抽气机和所述信号处理系统均位于所述生长炉体的外部。

22、一种晶体裂纹探测方法，包括如下步骤：

23、提供上述的晶体裂纹探测装置；

24、进行晶体生长工序；以及

25、若探测到异常反射信号，则判定晶体中存在裂纹，并基于所述异常反射信号预测所述裂纹的位置。

26、本发明技术方案的晶体裂纹探测方法，能够在晶体生长过程中探测裂纹位置，从而可以及时止损，有利于成本控制。

27、在一个可行的实现方式中，所述裂纹的位置的计算公式为：

28、/2

29、其中，l是裂纹与晶体裂纹探测装置之间的距离，是超声波的发射时间与异常反射信号到达时间的时间差，v是晶体中的超声波速度。

技术特征：

1.一种晶体裂纹探测装置，用于在晶体生长过程中探测裂纹位置，其特征在于，所述晶体裂纹探测装置包括：

2.根据权利要求1所述的晶体裂纹探测装置，其特征在于，所述超声波发生器具有发生头，所述发生头与所述固定盘紧密接触；

3.根据权利要求1所述的晶体裂纹探测装置，其特征在于，所述固定盘包括可拆卸固定连接的两个固定子盘，所述两个固定子盘关于所述轴承的轴心线所在平面对称，所述超声波发生器与所述超声波接收器分别与所述两个固定子盘固定连接。

4.根据权利要求1所述的晶体裂纹探测装置，其特征在于，所述晶体裂纹探测装置还包括：

5.根据权利要求4所述的晶体裂纹探测装置，其特征在于，所述外壳为金属外壳，所述进气管为金属进气管，所述出气管为金属出气管。

6.根据权利要求4所述的晶体裂纹探测装置，其特征在于，所述晶体裂纹探测装置还包括用于提供冷却气体的冷却系统，所述冷却系统与所述进气管固定连接；

7.根据权利要求1所述的晶体裂纹探测装置，其特征在于，所述晶体裂纹探测装置还包括信号处理系统，所述信号处理系统用于接收来自所述超声波接收器的电信号，所述信号处理系统与所述超声波接收器电连接。

8.一种晶体生长炉，其特征在于，包括晶体提拉杆和权利要求1~7中任一项所述的晶体裂纹探测装置，所述晶体裂纹探测装置的轴承套设于所述晶体提拉杆的外侧。

9.根据权利要求8所述的晶体生长炉，其特征在于，所述晶体裂纹探测装置还包括：

10.一种晶体裂纹探测方法，其特征在于，包括如下步骤：

11.根据权利要求10所述的晶体裂纹探测方法，其特征在于，所述裂纹的位置的计算公式为：

技术总结本发明涉及一种晶体裂纹探测装置、晶体生长炉及晶体裂纹探测方法。晶体裂纹探测装置，用于在晶体生长过程中探测裂纹位置，晶体裂纹探测装置包括：轴承，包括轴承内圈和轴承外圈，轴承内圈用于连接晶体生长炉的晶体提拉杆；固定盘，固定于轴承的轴承外圈上；超声波发生器，用于产生超声波信号，超声波发生器固定于固定盘的一侧；以及超声波接收器，用于接收裂纹反射的超声波信号并转换为电信号，超声波接收器固定于固定盘的另一侧。本发明的晶体裂纹探测装置能够在晶体生长过程中探测裂纹位置，从而可以及时止损，有利于成本控制。技术研发人员：李胜雨,吴剑波,徐兵受保护的技术使用者：苏州南智芯材科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25