坩堝加熱設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及坩堝加熱設(shè)備和方法。本發(fā)明提出了一種坩堝加熱方法，包括如下步驟：步驟1：設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的坩堝加熱設(shè)備；步驟2：將待蒸發(fā)的材料放入坩堝中；步驟3：將所述電熱絲的不同分段分別設(shè)置成初始的發(fā)熱功率；步驟4：蒸發(fā)所述材料并通過所述測量單元監(jiān)控所述坩堝中材料的液位位置；步驟5：根據(jù)所述材料的液位位置調(diào)節(jié)所述電熱絲的不同分段的發(fā)熱功率，直至材料蒸發(fā)至所需的程度。本發(fā)明還提出了一種干鍋加熱設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法，加大了坩堝的材料填充量，減少開腔次數(shù)，提高了機(jī)臺使用率。
【專利說明】坩堝加熱設(shè)備及方法【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種坩堝加熱設(shè)備及方法，其具有改善的溫控功能?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]坩堝是用極耐火的材料(如粘土、石墨、瓷土、石英或較難熔化的金屬鐵等)所制作 的器皿或熔化罐。坩堝通常為一陶瓷深底的碗狀容器。當(dāng)有固體需要以大火加熱時(shí)，就必須 使用坩堝。因?yàn)樗炔Ａ髅蟾艹惺芨邷?。在使用坩堝時(shí)，通常會將坩堝蓋斜放在坩堝 上，以防止受熱物跳出，并讓空氣能自由進(jìn)出以進(jìn)行可能的氧化反應(yīng)。坩堝因其底部很小， 一般需要架在泥三角上才能以火直接加熱。坩堝在鐵三角架上用正放或斜放皆可，視實(shí)驗(yàn) 的需求可以自行安置。坩堝加熱后不可立刻將其置于冷的金屬桌面上，以避免它因急劇冷 卻而破裂。[0003]圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的具有坩堝的鋅爐。所述鋅爐包括爐體1，爐體I內(nèi)設(shè)有 爐膛2，爐體I上部設(shè)有爐盆6，所述爐膛2底部設(shè)有電爐盤3，爐膛2內(nèi)腔設(shè)有發(fā)熱絲4，爐 膛2內(nèi)的坩堝5下部與發(fā)熱絲4接觸，坩堝5上部位于爐盆6底部，爐膛2外部的爐體I處 設(shè)有保溫層7，電熱耦8貫穿保溫層7和爐膛2壁，電熱耦8的一端置于爐膛2內(nèi)，電熱耦8 的另一端與控制箱9相連接。[0004]使用坩堝進(jìn)行加熱時(shí)，材料會蒸發(fā)直至消耗完畢，材料的放置量由坩堝的容量決 定，但是現(xiàn)有技術(shù)中使用的坩堝加熱設(shè)備通常為一體式加熱，坩堝內(nèi)的溫差是固定的，坩堝 越大(縱向長度越長)，溫差越難控制；同時(shí)，用坩堝做蒸鍍時(shí)，容易出現(xiàn)坩堝粗度引起的融 化不均、坩堝長度引起的突沸所造成的速率不穩(wěn)以及材料內(nèi)部導(dǎo)熱慢所導(dǎo)致的材料裂解等 缺陷。[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)加熱設(shè)備和方法雖然能夠通過監(jiān)測元件對爐內(nèi)(坩堝)的 溫度進(jìn)行監(jiān)測，并通過外部控制器對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是其溫控裝置較為簡陋，只能整體上 大致調(diào)節(jié)坩堝內(nèi)的溫度，對坩堝內(nèi)熱量傳遞不均及其所導(dǎo)致的溫度不均現(xiàn)象無法解決。而 且，對于現(xiàn)有技術(shù)中溫控裝置整體式控制坩堝內(nèi)溫度的方式而言，無法精細(xì)地控制整個(gè)坩 堝各個(gè)區(qū)域的溫度，由于采樣點(diǎn)有限，局部的溫度異常很可能會使溫控裝置產(chǎn)生誤判，引發(fā) 加熱處理失敗，甚至是危險(xiǎn)的事故。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在如下缺陷:即現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)加熱設(shè)備和方法溫控 裝置較為簡陋，溫控方法也較為簡單，其只能整體上大致調(diào)節(jié)坩堝內(nèi)的溫度，對坩堝內(nèi)熱量 傳遞不均及其所導(dǎo)致的溫度不均現(xiàn)象無法解決。而且，對于現(xiàn)有技術(shù)中溫控裝置整體式控 制坩堝內(nèi)溫度的方式而言，無法精細(xì)地控制整個(gè)坩堝各個(gè)區(qū)域的溫度，由于采樣點(diǎn)有限，局 部的溫度異常很可能會使溫控裝置造成誤判，引發(fā)加熱處理失敗，甚至是危險(xiǎn)的事故。[0007]使用坩堝進(jìn)行加熱時(shí)，材料會蒸發(fā)直至消耗完畢，材料的放置量由坩堝的容量決 定，但是坩堝越大(縱向長度越長)，溫差越難控制；同時(shí)，用坩堝做蒸鍍時(shí)，容易出現(xiàn)坩堝粗度引起的融化不均、坩堝長度引起的突沸所造成的速率不穩(wěn)以及材料內(nèi)部導(dǎo)熱慢所導(dǎo)致的材料裂解等缺陷。
[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，需考慮下列因素:
[0009]第一，坩堝不能太粗，因?yàn)榭拷釄灞诓糠值牟牧蠝囟雀?，遠(yuǎn)離坩堝壁部分的材料溫度低，會導(dǎo)致融化不均；
[0010]第二，材料融化時(shí)，熔融部位不能離液面太遠(yuǎn)，否則材料中的氣泡很難短時(shí)間排出，導(dǎo)致突沸；
[0011]第三，坩堝內(nèi)橫向或縱向的溫差不能太大，否則遇到起蒸溫度和裂解溫度較低的材料，很容易裂解。
[0012]因此，
[0013]
線圈發(fā)熱量-接觸傳導(dǎo)熱量損失-坩堝熱量損失材料的比熱堝形狀參數(shù)
[0014]據(jù)此，本發(fā)明提出了一種坩堝加熱設(shè)備及相應(yīng)的方法。本發(fā)明設(shè)置了多個(gè)獨(dú)立的溫控區(qū)域，通過特定的方式對每個(gè)獨(dú)立的溫控區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)控制，調(diào)控更加精確，且大大降低了事故概率。
[0015]本發(fā)明提出了一種坩堝加熱設(shè)備，在實(shí)施方案I中，所述設(shè)備包括坩堝、圍繞在所述坩堝外部的金屬筒、纏繞在所述金屬筒和所述坩堝之間的電熱絲、用于測量坩堝內(nèi)材料液位位置的測量單元以及控制器，其特征在于，所述電熱絲包括沿縱向方向設(shè)置的至少兩個(gè)分段，所述控制器分別控制各個(gè)分段的發(fā)熱功率，從而將所述坩堝分為至少兩個(gè)相應(yīng)的溫控區(qū)域。以此方式，通過設(shè)置多個(gè)電熱絲的分段和相應(yīng)的坩堝的溫控區(qū)域，精確地控制坩堝每個(gè)位置上的溫度，可以有效避免現(xiàn)有技術(shù)中無法解決的材料融化不均、突沸甚至是材料裂解等缺陷，從而加大坩堝的材料填充量，減少開腔次數(shù)，提高了機(jī)臺使用率。
[0016]在根據(jù)實(shí)施方案I所改進(jìn)的實(shí)施方案2中，所述電熱絲的線圈密度在縱向方向上平均分布。這樣可以方便控制器的軟件統(tǒng)一程序，以免出現(xiàn)程序漏洞。
[0017]在根據(jù)實(shí)施方案I或2所改進(jìn)的實(shí)施方案3中，在所述金屬筒的第一端部處布置有金屬覆蓋件，在所述金屬筒的第二端部處布置有金屬層或絕熱層。這是為了有效防止坩堝內(nèi)的熱量流失到周圍環(huán)境中。
[0018]在根據(jù)實(shí)施方案I到3中任一項(xiàng)所改進(jìn)的實(shí)施方案4中，所述坩堝為圓桶狀，且所述坩堝的直徑小于10cm。因?yàn)槿绻釄宓拇侄冗^大，靠近坩堝的壁的部分材料溫度高，遠(yuǎn)離坩堝的壁的部分材料溫度低，會導(dǎo)致融化不均。因此坩堝的直徑小于IOcm較為優(yōu)選。
[0019]在根據(jù)實(shí)施方案I到4中任一項(xiàng)所改進(jìn)的實(shí)施方案5中，所述測量單元包括位于所述坩堝下部的重力傳感器或西格納斯(Cygnus)系統(tǒng)?？梢栽谒鲔釄逑路皆O(shè)置重力傳感器，通過所述重力傳感器監(jiān)測材料損失量，從而獲得液位位置；也可以通過西格納斯(Cygnus)系統(tǒng)來處理蒸發(fā)速率、蒸發(fā)時(shí)間和蒸發(fā)范圍以得到所蒸發(fā)出的材料量，從而獲得液位位置。
[0020]本發(fā)明還提出了一種坩堝加熱方法，包括如下步驟:步驟1:設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的坩堝加熱設(shè)備；步驟2:將待蒸發(fā)的材料放入坩堝中；步驟3:將所述電熱絲的不同分段分別設(shè)置成初始的發(fā)熱功率；步驟4:蒸發(fā)所述材料并通過所述測量單元監(jiān)控所述坩堝中材料的液位位置；步驟5:根據(jù)所述材料的液位位置調(diào)節(jié)所述電熱絲的不同分段的發(fā)熱功率，直 至材料蒸發(fā)至所需的程度。[0021]優(yōu)選地，對所述電熱絲設(shè)置十個(gè)以上的分段，每個(gè)分段所對應(yīng)的單個(gè)溫控區(qū)域內(nèi) 的溫差控制在2°C以內(nèi)。如此進(jìn)行縱向上的溫差的靈活控制，同時(shí)防止縱向溫差過大的現(xiàn)象。[0022]進(jìn)一步優(yōu)選地，通過西格納斯(Cygnus)系統(tǒng)對蒸發(fā)行為進(jìn)行監(jiān)控，獲取液面下降 10%所需的時(shí)間，在所述時(shí)間內(nèi)，使所有電熱絲的分段的發(fā)熱功率變化以適應(yīng)液位下降。如 此可以防止功率突變造成的蒸發(fā)源速率不穩(wěn)。[0023]進(jìn)一步優(yōu)選地，根據(jù)當(dāng)前蒸發(fā)速率對部分電熱絲的分段的發(fā)熱功率進(jìn)行調(diào)整以保 證蒸發(fā)速率的穩(wěn)定性。[0024]進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟5中進(jìn)行如下調(diào)節(jié)，以下百分比均為材料量與坩堝容積的 體積百分比:[0025]當(dāng)材料剩余量位于90%到100%的范圍之間時(shí)，坩堝70%點(diǎn)位以下升溫，坩堝底部 升溫至材料熔點(diǎn)，70%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和70%點(diǎn)位處之間的位置的 溫度由下至上依次升高，70%到100%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次 升高的狀態(tài)且溫差不超過15°C ；[0026]當(dāng)材料剩余量位于X%到(X+10)%的范圍之間時(shí)，坩堝(X_20)%點(diǎn)位以下升溫，坩 堝底部升溫至材料熔點(diǎn)，(X_20)%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和(X_20)%點(diǎn)位 處之間的位置的溫度由下至上依次升高，(X_20)%到(X+10)%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū) 域保持自下至上溫度依次升高的狀態(tài)且溫差不超過15°C，(X+10)%點(diǎn)位以上的位置溫度與 (X+10)%點(diǎn)位處溫度一致，其中X的取值分別為30、40、50、60、70和80 ；[0027]當(dāng)材料剩余量位于10%到30%的范圍之間時(shí)，坩堝底部升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于 坩堝底部和30%點(diǎn)位處之間的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升高的狀態(tài)且溫差不超過 15°C, 30%點(diǎn)位以上的位置溫度與30%點(diǎn)位處溫度一致。[0028]如此地，材料融化時(shí)，熔融部位不會離液面太遠(yuǎn)，材料中的氣泡將迅速排出，有效 避免了突沸；同時(shí)坩堝內(nèi)橫向或縱向的溫差不會太大，可有效蒸發(fā)起蒸溫度和裂解溫度較 小的材料，而不會引起材料的裂解。[0029]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法，可以有效避免現(xiàn)有技術(shù)中無法解決的材料融化不均、 突沸甚至是材料裂解等缺陷，從而加大坩堝的材料填充量，減少開腔次數(shù)，提高了機(jī)臺使用率。[0030]上述技術(shù)特征可以各種適合的方式組合或由等效的技術(shù)特征來替代，只要能夠達(dá) 到本發(fā)明的目的?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0031]在下文中將基于僅為非限定性的實(shí)施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描 述。其中:[0032]圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的坩堝加熱設(shè)備；[0033]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的坩堝加熱設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例；[0034]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的坩堝加熱設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例。[0035]在圖中，相同的構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制?！揪唧w實(shí)施方式】
[0036]下面將參照附圖來詳細(xì)地介紹本發(fā)明。
[0037]參照圖2，圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的坩堝加熱設(shè)備20。
[0038]坩堝加熱設(shè)備20包括坩堝21，待蒸發(fā)的材料放置于坩堝21中。
[0039]設(shè)備20還包括圍繞在所述坩堝21外部的金屬筒23和纏繞在所述金屬筒23和所述坩堝21之間的電熱絲22。電熱絲22用來對坩堝21及其內(nèi)部的待蒸發(fā)材料進(jìn)行加熱。坩堝21的不同位置的溫度由附近電熱絲22的加熱線圈的發(fā)熱量決定。電熱絲22通電升溫，坩堝21被加熱，到達(dá)一定溫度時(shí)，坩堝21內(nèi)的材料會蒸發(fā)。
[0040]設(shè)備20還包括用于測量坩堝內(nèi)材料液位位置的測量單元以及控制器。所述測量單元可以包括位于所述坩堝下部的重力傳感器或西格納斯(Cygnus)系統(tǒng)。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，電熱絲22包括沿縱向方向設(shè)置的至少兩個(gè)分段，所述控制器分別控制各個(gè)分段的發(fā)熱功率，從而將所述坩堝21分為至少兩個(gè)相應(yīng)的溫控區(qū)域26。
[0042]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖3所示，電熱絲22的線圈密度在設(shè)備20的縱向方向上平均分布。這樣可以方便控制器的軟件統(tǒng)一程序，以免出現(xiàn)程序漏洞。
[0043]參照圖2，在所述金屬筒23的第一端部處(圖中所示的上端部處)布置有金屬覆蓋件25以防止熱量散失，在所述金屬筒23的第二端部處(圖中所示的下端部處)布置有金屬層或絕熱層24以防止熱量散失。
[0044]在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備20中，坩堝21可以為圓桶狀，且坩堝21的直徑小于10cm。目的是為了避免影響材料的橫向熱量傳導(dǎo)。如果坩堝21的粗度過大，靠近坩堝21的壁的部分材料溫度高，遠(yuǎn)離坩堝21的壁的部分材料溫度低，會導(dǎo)致融化不均。因此坩堝21的直徑小于IOcm較為優(yōu)選。
[0045]本發(fā)明還提出了一種坩堝加熱方法，包括如下步驟:
[0046]步驟1:設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的坩堝加熱設(shè)備20。
[0047]步驟2:將待蒸發(fā)的材料放入坩堝21中。
[0048]步驟3:將所述電熱絲22的不同分段分別設(shè)置成初始的發(fā)熱功率。
[0049]步驟4:蒸發(fā)所述材料并通過所述測量單元監(jiān)控所述坩堝21中材料的液位位置。
[0050]監(jiān)控材料液位位置的具體方式可以包括，在所述坩堝下方設(shè)置重力傳感器，通過所述重力傳感器監(jiān)測材料損失量，從而獲得液位位置。
[0051]也可以通過西格納斯(Cygnus)系統(tǒng)來處理蒸發(fā)速率、蒸發(fā)時(shí)間和蒸發(fā)范圍以得到所蒸發(fā)出的材料量，從而獲得液位位置。
[0052]步驟5:根據(jù)所述材料的液位位置調(diào)節(jié)所述電熱絲22的不同分段的發(fā)熱功率，直至材料蒸發(fā)至所需的程度。
[0053]在步驟5中，具體的調(diào)節(jié)方法可以包括精細(xì)控制法:即，可以對所述電熱絲22設(shè)置十個(gè)以上的分段，每個(gè)獨(dú)立的分段由各自的電路控制，并將每個(gè)分段所對應(yīng)的單個(gè)溫控區(qū)域內(nèi)的溫差控制在2 °C以內(nèi)。
[0054]在步驟5中，具體的調(diào)節(jié)方法可以包括漸變調(diào)整法:S卩，通過西格納斯(Cygnus)系統(tǒng)對蒸發(fā)行為進(jìn)行監(jiān)控，獲取液面下降10%所需的時(shí)間，在所述時(shí)間內(nèi)，使所有電熱絲22的分段的發(fā)熱功率變化以適應(yīng)液位下降。如此可以防止功率突變造成的蒸發(fā)源速率不穩(wěn)。[0055]在步驟5中，具體的調(diào)節(jié)方法也可以包括功率微調(diào)法:即，根據(jù)當(dāng)前蒸發(fā)速率對部 分電熱絲22的分段的發(fā)熱功率進(jìn)行調(diào)整以保證蒸發(fā)速率的穩(wěn)定性。若采用速率控制方式 進(jìn)行蒸鍍，允許加熱系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前蒸鍍的速率，對部分溫控區(qū)域所對應(yīng)的電熱絲22的分段 進(jìn)行微調(diào)，以保證速率的穩(wěn)定。[0056]在步驟5中，具體的調(diào)節(jié)方法也可以包括軟件控制法:即，對于每個(gè)電熱絲22的分 段而言，其發(fā)熱功率都可以通過軟件來控制，通過軟件協(xié)調(diào)進(jìn)行升降調(diào)試。[0057]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，電熱絲22的各個(gè)分段的發(fā)熱功率按照如下方式調(diào)節(jié)，以 下百分比均為材料量與坩堝容積的體積百分比:[0058]當(dāng)材料剩余量位于90%到100%的范圍之間時(shí)，坩堝70%點(diǎn)位以下升溫，坩堝底部 升溫至材料熔點(diǎn)，70%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和70%點(diǎn)位處之間的位置的 溫度由下至上依次升高，70%到100%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次 升高的狀態(tài)且溫差不超過15°C ；[0059]當(dāng)材料剩余量位于80%到90%的范圍之間時(shí)，坩堝60%點(diǎn)位以下升溫，坩堝底部升 溫至材料熔點(diǎn)，60%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和60%點(diǎn)位處之間的位置的溫 度由下至上依次升高，60%到90%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升 高的狀態(tài)且溫差不超過15°C，90%點(diǎn)位以上的位置溫度與90%點(diǎn)位處溫度一致；[0060]當(dāng)材料剩余量位于70%到80%的范圍之間時(shí)，坩堝50%點(diǎn)位以下升溫，坩堝底部升 溫至材料熔點(diǎn)，50%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和50%點(diǎn)位處之間的位置的溫 度由下至上依次升高，50%到80%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升 高的狀態(tài)且溫差不超過15°C，80%點(diǎn)位以上的位置溫度與80%點(diǎn)位處溫度一致；[0061]當(dāng)材料剩余量位于60%到70%的范圍之間時(shí)，坩堝40%點(diǎn)位以下升溫，坩堝底部升 溫至材料熔點(diǎn)，40%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和40%點(diǎn)位處之間的位置的溫 度由下至上依次升高，40%到70%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升 高的狀態(tài)且溫差不超過15°C，70%點(diǎn)位以上的位置溫度與70%點(diǎn)位處溫度一致；[0062]當(dāng)材料剩余量位于50%到60%的范圍之間時(shí)，坩堝30%點(diǎn)位以下升溫，坩堝底部升 溫至材料熔點(diǎn)，30%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和30%點(diǎn)位處之間的位置的溫 度由下至上依次升高，30%到60%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升 高的狀態(tài)且溫差不超過15°C，60%點(diǎn)位以上的位置溫度與60%點(diǎn)位處溫度一致；[0063]當(dāng)材料剩余量位于40%到50%的范圍之間時(shí)，坩堝20%點(diǎn)位以下升溫，坩堝底部升 溫至材料熔點(diǎn)，20%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和20%點(diǎn)位處之間的位置的溫 度由下至上依次升高，20%到50%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升 高的狀態(tài)且溫差不超過15°C，50%點(diǎn)位以上的位置溫度與50%點(diǎn)位處溫度一致；[0064]當(dāng)材料剩余量位于30%到40%的范圍之間時(shí)，坩堝10%點(diǎn)位以下升溫，坩堝底部升 溫至材料熔點(diǎn)，10%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和10%點(diǎn)位處之間的位置的溫 度由下至上依次升高，10%到40%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升 高的狀態(tài)且溫差不超過15°C，40%點(diǎn)位以上的位置溫度與40%點(diǎn)位處溫度一致；[0065]當(dāng)材料剩余量位于10%到30%的范圍之間時(shí)甘禍底部升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于 坩堝底部和30%點(diǎn)位處之間的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升高的狀態(tài)且溫差不超過15°C, 30%點(diǎn)位以上的位置溫度與30%點(diǎn)位處溫度一致。
[0066] 雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的全部技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種坩堝加熱設(shè)備，包括坩堝、圍繞在所述坩堝外部的金屬筒、纏繞在所述金屬筒和所述坩堝之間的電熱絲、用于測量坩堝內(nèi)材料液位位置的測量單元以及控制器，其特征在于，所述電熱絲包括沿縱向方向設(shè)置的至少兩個(gè)分段，所述控制器分別控制各個(gè)分段的發(fā)熱功率，從而將所述坩堝分為至少兩個(gè)相應(yīng)的溫控區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述電熱絲的線圈密度在縱向方向上平均分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，在所述金屬筒的第一端部處布置有金屬覆蓋件，在所述金屬筒的第二端部處布置有金屬層或絕熱層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述坩堝為圓桶狀，且所述坩堝的直徑小于IOcm0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述測量單元包括位于所述坩堝下部的重力傳感器或西格納斯系統(tǒng)。
6.一種坩堝加熱方法，包括如下步驟:步驟1:設(shè)置根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的坩堝加熱設(shè)備；步驟2:將待蒸發(fā)的材料放入坩堝中；步驟3:將所述電熱絲的不同分段分別設(shè)置成初始的發(fā)熱功率；步驟4:蒸發(fā)所述材料并通過所述測量單元監(jiān)控所述坩堝中材料的液位位置；步驟5:根據(jù)所述材料的液位位置調(diào)節(jié)所述電熱絲的不同分段的發(fā)熱功率，直至材料蒸發(fā)至所需程度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，對所述電熱絲設(shè)置十個(gè)以上的分段，每個(gè)分段所對應(yīng)的單個(gè)溫控區(qū)域內(nèi)的溫差控制在2°C以內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過西格納斯系統(tǒng)對蒸發(fā)行為進(jìn)行監(jiān)控， 獲取液面下降10%所需的時(shí)間，在所述時(shí)間內(nèi)，使所有電熱絲的分段的發(fā)熱功率變化以適應(yīng)液位下降。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)當(dāng)前蒸發(fā)速率對部分電熱絲的分段的發(fā)熱功率進(jìn)行調(diào)整以保證蒸發(fā)速率的穩(wěn)定性。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟5中進(jìn)行如下調(diào)節(jié)，以下百分比均為材料量與坩堝容積的體積百分比:當(dāng)材料剩余量位于90%到100%的范圍之間時(shí)，坩堝70%點(diǎn)位以下升溫，坩堝底部升溫至材料熔點(diǎn)，70%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和70%點(diǎn)位處之間的位置的溫度由下至上依次升高，70%到100%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升高的狀態(tài)且溫差不超過15°C ；當(dāng)材料剩余量位于X%到(X+10)%的范圍之間時(shí)，坩堝(X_20)%點(diǎn)位以下升溫，坩堝底部升溫至材料熔點(diǎn)，(X_20)%點(diǎn)位處升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和(X_20)%點(diǎn)位處之間的位置的溫度由下至上依次升高，(X_20)%到(X+10)%的范圍之間的點(diǎn)位的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升高的狀態(tài)且溫差不超過15°C，(X+10)%點(diǎn)位以上的位置溫度與 (X+10)%點(diǎn)位處溫度一致，其中X的取值分別為30、40、50、60、70和80 ；當(dāng)材料剩余量位于10%到30%的范圍之間時(shí)，坩堝底部升溫至材料起蒸點(diǎn)，位于坩堝底部和30%點(diǎn)位處之間的溫控區(qū)域保持自下至上溫度依次升高的狀態(tài)且溫差不超過15°C，30%點(diǎn)位以上的位 置溫度與30%點(diǎn)位處溫度一致。
【文檔編號】G05D23/30GK103557704SQ201310476481
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】張鑫狄, 李冠政 申請人:深圳市華星光電技術(shù)有限公司