晶體生長復(fù)合稱重設(shè)備及使用該設(shè)備的晶體生長爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種稱重系統(tǒng)，可以同時滿足晶體生長過程中高精度和大量程的需求，為準(zhǔn)確掌握晶體質(zhì)量變化采取恰當(dāng)?shù)木w生長控制手段提供可靠保障。在泡生晶體生長爐的籽晶桿上方安裝高精度小量程的稱重傳感器，泡生晶體生長爐的坩堝下端安裝低精度大量程的稱重傳感器。當(dāng)引晶后晶體開始增長時，重量變化非常小，采用高精度小量程稱重傳感器可以準(zhǔn)確顯示每小時晶體質(zhì)量的微小變化。當(dāng)晶體重量臨近高精度小量程稱重傳感器的量程范圍時，晶體重量增長速度很快，此時關(guān)閉該稱重傳感器同時開啟低精度大量程稱重傳感器，通過大量程的稱重傳感器，稱重傳感器通過熔體質(zhì)量的減少計算出晶體質(zhì)量。長晶人員通過雙稱重傳感器系統(tǒng)可以迅速掌握晶體質(zhì)量的變化，有助于改變長晶條件，控制晶體重量變化率。
【專利說明】晶體生長復(fù)合稱重設(shè)備及使用該設(shè)備的晶體生長爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種稱重設(shè)備，尤其應(yīng)用于晶體生長過程中同時滿足大量程和高精度要求的稱重設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石是一種非常重要的晶體材料，它具有優(yōu)異的光學(xué)性能和機械性能，應(yīng)用極其廣泛。早在I960年，藍(lán)寶石晶體由于具有高硬度和高韌性的特點就被用于軍用裝甲材料。隨后，由于發(fā)現(xiàn)藍(lán)寶石在中紅外波段光具有高透性，它又成為了最常見的軍用窗口材料。近年來，隨著LED產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，藍(lán)寶石晶體作為LED外延芯片必需的襯底材料，其需求量日益增加，這引起了對生長大尺寸藍(lán)寶石晶體生長方法的高度重視。
[0003]文中所提到的“籽晶”指晶體生長前準(zhǔn)備好的一根品質(zhì)良好的藍(lán)寶石單晶，用于引導(dǎo)藍(lán)寶石熔液凝固生長成單晶。
[0004]以上所說的長晶工人是能夠獨立且成功地完成引晶并能夠生長出大尺寸藍(lán)寶石晶體的熟練技工。要成功的生長出品質(zhì)好的大尺寸的藍(lán)寶石不僅需要多年的引晶經(jīng)驗，而且需要一臺設(shè)計優(yōu)良的晶體生長爐。
[0005]晶體的生長狀況(例如是否粘鍋、生長速率大小等)是根據(jù)晶體的重量變化來判斷的。在晶體生長初期，特別是引晶階段，晶體生長速度較慢(g/h)，對稱重傳感器的測量精度要求較高，稱重傳感器精度越高越有利于對晶體生長狀況的控制；當(dāng)晶體生長到一定尺寸后，晶體生長速度可達(dá)kg/h，此時對稱重傳感器的測量精度要求降低，只滿足所需量程即可(一般在IOOkg左右)。一般稱重傳感器(kg/h)的測量量程越大，測量精度就越低。傳統(tǒng)的泡生爐中一套稱重傳感器是無法同時滿足大量程和高精度的要求。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明專利提供一種稱重設(shè)備，可以同時滿足晶體生長過程中高精度和大量程的需求，為準(zhǔn)確掌握晶體質(zhì)量變化采取恰當(dāng)?shù)木w生長控制手段提供可靠保障。本發(fā)明專利解決其問題所采用的技術(shù)方案是:在泡生晶體生長爐的籽晶桿上方安裝高精度小量程的稱重傳感器，泡生晶體生長爐的坩堝下端安裝低精度大量程的稱重傳感器，簡稱為雙稱系統(tǒng)。當(dāng)引晶后晶體開始增長時，重量變化非常小，但需要長晶人員對這個微小的變化做出相應(yīng)的操控動作，采用高精度小量程稱重傳感器可以準(zhǔn)確顯示每小時晶體質(zhì)量的微小變化，此時稱重系統(tǒng)的示數(shù)顯示出晶體重力和熔體浮力共同作用下的重量示數(shù)。當(dāng)晶體重量臨近高精度小量程稱重傳感器的量程范圍時，晶體重量增長速度很快，此時關(guān)閉該稱重傳感器同時開啟低精度大量程稱重傳感器，通過大量程的稱重傳感器，稱重傳感器通過熔體質(zhì)量的減少計算出晶體質(zhì)量。長晶人員通過雙稱系統(tǒng)可以迅速掌握晶體質(zhì)量的變化，有助于改變長晶條件，控制晶體重量變化率。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1為稱重設(shè)備晶體生長爐結(jié)構(gòu)圖 圖2為稱重傳感器側(cè)視圖
圖2中，1為驅(qū)動軸,2為彈簧,3為曲柄軸,4為從動軸,5為軸承,6為法蘭【具體實施方式】
[0008]圖2中，驅(qū)動軸和從動軸都與軸承上連接，通過彈簧曲柄軸連接。在圖1中，泡生晶體生長爐的籽晶桿上端通過鏍絲固定高精度小量程稱重傳感器。坩堝下端安裝一個低精度大量程稱重傳感器，圖2中稱重傳感器的驅(qū)動軸4通過鍵與放置坩堝的托盤連接，從動軸1則與內(nèi)底部的底座連接。當(dāng)引晶后晶體開始增長時，重量變化非常小，但需要長晶人員對這個微小的變化做出相應(yīng)的操控動作，采用高精度小量程稱重系統(tǒng)可以準(zhǔn)確顯示每小時晶體質(zhì)量的微小變化，此時稱重系統(tǒng)的示數(shù)顯示出晶體重力和熔體浮力共同作用下的重量示數(shù)。當(dāng)晶體重量臨近高精度小量程稱重系統(tǒng)的量程范圍時，晶體重量增長速度很快，此時關(guān)閉該稱重系統(tǒng)同時開啟低精度大量程稱重系統(tǒng)，通過大量程的稱重系統(tǒng)，稱重系統(tǒng)通過熔體質(zhì)量的減少計算出晶體質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種稱重系統(tǒng)，稱重傳感器與泡生晶體爐相連，其特征是:在泡生爐內(nèi)安裝兩個稱重傳感器，一個與籽晶桿相連，另一個固定在坩堝下端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稱重系統(tǒng)，其特征是:與籽晶桿相連的傳感器為高精度小量程傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稱重系統(tǒng)，其特征是:與坩堝相連的傳感器為低精度大量程傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稱重系統(tǒng)，其特征是:低精度大量程傳感器驅(qū)動軸通過鍵與放置坩堝的托盤連 接，從動軸則與泡生晶體爐內(nèi)底部的底座連接。
【文檔編號】C30B17/00GK103695997SQ201310087346
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月19日
【發(fā)明者】丁雨憧, 馬兆遠(yuǎn) 申請人:北京志光伯元科技有限公司