一種金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于對HPHT(高溫高壓)條件下溫度梯度法人工生長金剛石單晶的腔體內(nèi)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測量的裝置，屬于金剛石晶體生長技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]人工生長大顆粒金剛石單晶通常是在HPHT(高溫高壓)條件下采取溫度梯度法生長，具體的說是通過人工生長金剛石專用的超高壓設(shè)備(國內(nèi)普遍采用六面頂油壓機(jī)，國外也有采用其它形式的壓機(jī)，國內(nèi)普遍采用六面頂油壓機(jī))，將包含有石墨、金屬觸媒、導(dǎo)電加熱管和熱絕緣元件的葉臘石立方塊加壓至5-6GPa，通過導(dǎo)電加熱管的導(dǎo)電，加熱至金剛石生長要求的溫度1400°C-1450°C。
[0003]葉臘石立方塊內(nèi)(也就是生長腔體)的較高的溫度和壓力，導(dǎo)致測量困難。小粒徑的金剛石晶體生長時(shí)間短，僅有幾十分鐘，最長也不過幾十小時(shí)，晶體生長后對腔體內(nèi)的溫度場分布和實(shí)際壓力的影響較小，通過不同的加熱功率或加熱電壓試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)產(chǎn)品分析確認(rèn)需要的加熱功率或加熱電壓，就能滿足工藝要求。大顆粒金剛石單晶生長時(shí)間一般為200-300小時(shí)，甚至更長。隨著晶體的不斷長大，因晶體的導(dǎo)熱性能與石墨和金屬觸媒相差較大，對腔體內(nèi)的溫度場分布影響也就比較大；同時(shí)，碳由石墨轉(zhuǎn)化為金剛石后體積的變化對腔體內(nèi)部的實(shí)際壓力也產(chǎn)生較大的影響。
[0004]HPHT(高溫高壓)條件下溫度梯度法人工生長大顆粒金剛石單晶的工藝條件十分苛刻，尤其是對腔體內(nèi)溫度和壓力，要求在大顆粒金剛石單晶的生長期間應(yīng)保持穩(wěn)定和一致，因此對生長腔體內(nèi)溫度的測量至關(guān)重要，目前還沒有能夠滿足要求的理想測量手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有金剛石單晶生長腔體溫度測量技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、測量方便的金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置。
[0006]本實(shí)用新型的金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，采用以下技術(shù)方案:
[0007]該溫度測量裝置，包括頂錘、夾持環(huán)和溫度傳感器，頂錘設(shè)置在夾持環(huán)的端部，溫度傳感器封裝在夾持環(huán)內(nèi)。
[0008]所述頂錘與夾持環(huán)的結(jié)合處呈弧形。
[0009]所述夾持環(huán)內(nèi)設(shè)置有冷卻水道，用于對頂錘進(jìn)行冷卻。所述溫度傳感器位于冷卻水道的上方，防止冷卻水對測量溫度的干擾。
[0010]所述溫度傳感器的封裝孔底部設(shè)置有銅墊片，以保證良好的傳熱。
[0011]溫度傳感器通過引線連接至溫度測量儀表或模塊，在金剛石單晶生長腔體的前后左右四面各設(shè)置一個(gè)上述測溫裝置。頂錘感知生長腔體內(nèi)的溫度，通過夾持環(huán)內(nèi)的溫度傳感器測量該溫度，根據(jù)該溫度與生長腔體內(nèi)實(shí)際溫度的相關(guān)性，從而得到腔體內(nèi)的溫度。
[0012]本實(shí)用新型測量過程簡單，成本低，通過測量頂錘溫度，根據(jù)該溫度與腔體內(nèi)實(shí)際溫度的相關(guān)性，從而得到腔體內(nèi)的溫度，不直接測量處于高溫(1400°C-1450°C)高壓(5-6GPa)條件下的腔體內(nèi)溫度。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置的測量方式示意圖。
[0015]圖中:1、頂錘，2、夾持環(huán)，3、冷卻水道，4、水嘴，5、溫度傳感器，6、生長腔體，7、測溫
目.ο
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1給出了本實(shí)用新型金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置的結(jié)構(gòu)，包括頂錘1、夾持環(huán)2和溫度傳感器5。頂錘I設(shè)置(夾持)在夾持環(huán)2的端部，溫度傳感器5設(shè)置在夾持環(huán)2的外側(cè)。頂錘2采用碳化鎢合金制成，其與夾持環(huán)2的結(jié)合處呈弧形。夾持環(huán)2由鋼材制成，安裝夾持環(huán)2的端部呈內(nèi)凹弧形。夾持環(huán)2內(nèi)設(shè)置有冷卻水道4，用于對頂錘I進(jìn)行冷卻，冷卻水道4進(jìn)口設(shè)置有水嘴4。溫度傳感器5采用PT100熱電阻，通過熱電阻專用線引出連接至溫度測量儀表或模塊。溫度傳感器5通過螺釘封裝在夾持環(huán)2中，且位于水嘴4的對面，處于冷卻水道4的上方，防止冷卻水對測量溫度的干擾。
[0017]為保持溫度測量的準(zhǔn)確，溫度傳感器5封裝螺釘?shù)穆菁y孔底部應(yīng)設(shè)計(jì)為平底，螺釘旋入前在螺紋孔底部放置銅墊片，以保證良好的傳熱。
[0018]如圖2所示，測量金剛石單晶生長腔體內(nèi)的溫度時(shí)，在金剛石單晶生長腔體I的前后左右四面各設(shè)置一個(gè)上述測溫裝置7。頂錘I感知生長腔體內(nèi)的溫度，通過夾持環(huán)2內(nèi)的溫度傳感器5測量該溫度，根據(jù)該溫度與生長腔體I內(nèi)實(shí)際溫度的相關(guān)性，從而得到腔體內(nèi)的溫度。通過試驗(yàn)推算并確認(rèn)實(shí)際測量的溫度與金剛石單晶生長腔體內(nèi)溫度的相關(guān)性，通過加熱裝置實(shí)現(xiàn)對生長腔體內(nèi)溫度的控制。
[0019]上述裝置屬于間接測量，不直接測量處于高溫高壓(1400°C?1450°C，5_6GPa)條件下的腔體內(nèi)溫度，而是通過溫度傳感器5測量頂錘I的溫度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，其特征是:包括頂錘、夾持環(huán)和溫度傳感器，頂錘設(shè)置在夾持環(huán)的端部，溫度傳感器封裝在夾持環(huán)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，其特征是:所述頂錘與夾持環(huán)的結(jié)合處呈弧形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，其特征是:所述夾持環(huán)內(nèi)設(shè)置有冷卻水道，溫度傳感器位于冷卻水道的上方。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，其特征是:所述溫度傳感器的封裝孔底部設(shè)置有銅墊片。
【專利摘要】一種金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，包括頂錘、夾持環(huán)和溫度傳感器，頂錘設(shè)置在夾持環(huán)的端部，溫度傳感器封裝在夾持環(huán)內(nèi)。溫度傳感器通過引線連接至溫度測量儀表或模塊，在金剛石單晶生長腔體的前后左右四面各設(shè)置一個(gè)上述測溫裝置。頂錘感知生長腔體內(nèi)的溫度，通過夾持環(huán)內(nèi)的溫度傳感器測量該溫度，根據(jù)該溫度與生長腔體1內(nèi)實(shí)際溫度的相關(guān)性，從而得到腔體內(nèi)的溫度。該裝置測量過程簡單，成本低，通過測量頂錘溫度，根據(jù)該溫度與腔體內(nèi)實(shí)際溫度的相關(guān)性，從而得到腔體內(nèi)的溫度，不直接測量處于高溫高壓條件下的腔體內(nèi)溫度。
【IPC分類】G01K7/18
【公開號】CN205280234
【申請?zhí)枴緾N201620007770
【發(fā)明人】王盛林, 王篤福, 王希江, 王?，|, 徐昌
【申請人】濟(jì)南中烏新材料有限公司, 山東貝斯特環(huán)境技術(shù)有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月6日