專利名稱：單晶爐等徑提拉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于恰氏法(Czochralski Method)單晶爐等徑提拉生長單晶的一種裝置，包括浮力提拉和浮筒式電子秤二部分。
本實用新型已有技術(shù)提拉部分通常用蝸輪、蝸桿和齒輪等機械結(jié)構(gòu)，缺點是造價高、振動大。中國科學(xué)院聲學(xué)研究所施仲堅的發(fā)明專利“浮力提拉單晶爐”(中國專利號ZL85100701)，其主要構(gòu)件為容器、浮箱、微電機、軟軸及二維調(diào)節(jié)導(dǎo)向機構(gòu)等，該種結(jié)構(gòu)雖然簡單和造價低，但提拉的爬行量大。電子秤部分W.Bardsley提出的上稱重法機械式電子秤(J.Crystal Growth 16，〈1972〉227)，其缺點是靈敏度低，需精密機械加工。另外，谷天鵬等發(fā)表的下稱重法浮筒式電子秤(壓電與聲光 6，〈1979〉，1)，主要由浮筒、硅應(yīng)變片傳感器和模擬體等構(gòu)成，缺點是浮筒的重心高、體積大等。
本實用新型的目的是避免已有技術(shù)的不足，設(shè)計一種浮力提拉結(jié)構(gòu)與浮筒式電子秤結(jié)合在一起的性能優(yōu)良、造價低廉的單晶爐等徑提拉裝置。
本實用新型由浮力提拉部分和浮筒式電子秤結(jié)合構(gòu)成。如(

圖1)所示。浮力提拉部分主要由部件浮體(1)、水箱(2)、拉桿(3)、軸承(4)、水穩(wěn)壓器(6)及支架(12)等構(gòu)成。水箱(2)是一個環(huán)形容器，置于支架(12)上。環(huán)形浮體(1)懸浮在水中并與拉桿(3)連接。軸承(4)上、下兩個分別位于環(huán)形水箱(2)內(nèi)孔上頂和下底，與軸承(4)配裝的拉桿(3)可以上、下運動。水穩(wěn)壓器(6)下方設(shè)有進水閥門(7)、出水管(8)和常開閥門(9)，水穩(wěn)壓器(6)由支桿(5)支持，位于水箱(2)的上方。閥門(10)和(11)分別控制浮體(1)快降和快升用水。浮筒式電子秤屬于上稱重法電子秤，主要由部件傳感器(13)、頂針(14)、蓋板(15)、彈簧張片(16)、模擬體(18)、容筒(19)、浮筒(20)、連桿(21)、連接件(22)、液體(23)、框架(24)、微電機(25)和籽晶桿(26)等構(gòu)成。環(huán)形模擬體(18)由拉線(17)掛在支架(12)上。拉桿(3)通過蓋板(15)和連接件(22)與容筒(19)連接在一起，使浮力提拉部分和上稱重法浮筒式電子秤兩者結(jié)合起來。容筒(19)中盛著油或水或其他密度較大的適用液體(23)。液體中懸浮著環(huán)形浮筒(20)。浮筒(20)與其負(fù)載連桿(21)、框架(24)、微電機(25)和籽晶桿(26)依次連接。固定在浮筒(20)上端的頂針(14)與傳感器(13)接觸。傳感器(13)是由半導(dǎo)體硅應(yīng)變片和彈簧片構(gòu)成，固定在連接件(22)上，位于液體(23)之外。浮筒(20)由上、下兩組彈簧張片(16)分別與連接件(22)和容筒(19)連接，使處于懸浮狀態(tài)的浮筒(20)只能有微小的上、下位移。
附圖圖面說明圖1本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
1－浮體、2－水箱、3－拉桿、4－軸承、5－支桿、6－水穩(wěn)壓器、7－閥門、8－出水管、9－閥門、10－閥門、11－閥門、12－支架、13－傳感器、14－頂針、15－蓋板、16－彈簧張片、17－拉線、18－模擬體、19－容筒、20－浮筒、21－連桿、22－連接件、23－液體、24－框架、25－微電機、26－籽晶桿。
本實用新型與已有技術(shù)比較，其特點是(1)、浮力提拉與上稱重法浮筒式電子秤二部分結(jié)合構(gòu)成一體，為恰氏法單晶生長提供了一種“浮拉、浮稱”新裝置。(2)、在空氣氣氛下生長單晶，本實用新型浮力提拉部分與已有機械提拉相比，結(jié)構(gòu)簡單，振動小，省電能，承載重的上稱重法電子秤和增大拉晶行程及增大加熱部分的直徑都方便易行；與已有的浮力提拉技術(shù)相比爬行量小，達(dá)到＜1μm。(3)、本實用新型的上稱重法浮筒式電子秤穩(wěn)定性好，體積小，靈敏度高，靜態(tài)測試可達(dá)1000微伏／克。工作液體(23)可用水或密度較大的液體。微電機(25)作為浮筒(20)的負(fù)載，微電機旋轉(zhuǎn)帶來的噪音信號很弱，克服了上稱重法電子秤旋轉(zhuǎn)噪音信號大的問題。
結(jié)合附圖，通過生長LiNbO3單晶(φ42mm)的實施例，對本實用新型作進一步說明。
將本實用新型與通常采用的電阻加熱爐和精密溫度控制裝置電氣連接。把傳感器(13)的半導(dǎo)體硅應(yīng)變片接入一直流電橋，電橋與加熱爐的熱電偶串連后接入精密溫度控制裝置。將微電機線路接入電源。
做好生長單晶的各項準(zhǔn)備工作。確認(rèn)浮筒(20)處于懸浮狀態(tài)，靜態(tài)靈敏度在100微伏／克以上。
微電機(25)開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速14轉(zhuǎn)／分。開閥門(10)，使籽晶下降并恰好接觸到溫度已選定并穩(wěn)定好的熔化狀態(tài)的LiNbO3，立即關(guān)閥門(10)。然后把模擬體(18)下降到與液體(23)的液面剛好接觸的位置。使電子秤進入工作狀態(tài)。開閥門(7)適度進水，多余的水從出水管(8)流走，使水穩(wěn)壓器(6)內(nèi)的水面高度保持不變，提拉水通過閥門(9)勻速流入水箱(2)中，使浮體(1)勻速上升，即開始提拉，拉速5毫米／時。這樣便進入閉環(huán)自動控制單晶生長狀態(tài)。提拉到需要的長度后，關(guān)閥門(7)。開閥門(11)，使生長出來的單晶迅速上升5毫米，關(guān)閥門(11)。并使電子秤退出工作狀態(tài)。單晶生長過程完畢。
權(quán)利要求1.一種等徑提拉生長單晶的裝置，浮力提拉部分包括浮體(1)、水箱(2)、水穩(wěn)壓器(6)、閥門(7、9、10、11)和支架(12)等，浮筒式電子秤包括容筒(19)、浮筒(20)、模擬體(18)、傳感器(13)等，本實用新型的特征在于浮力提拉部分與上稱重法浮筒式電子秤構(gòu)成一體，本實用新型的浮力提拉部分包括浮體(1)、水箱(2)、拉桿(3)、軸承(4)、支桿(5)、水穩(wěn)壓器(6)、閥門(7、9、10、11)、出水管(8)、支架(12)，本實用新型的上稱重法浮筒式電子秤包括傳感器(13)、頂針(14)、蓋板(15)、彈簧張片(16)、拉線(17)、模擬體(18)、容筒(19)、浮筒(20)、連桿(21)、連接件(22)、液體(23)、框架(24)、微電機(25)、籽晶桿(26)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐等徑提拉裝置，其特征在于所述的提拉部分其軸承(4)配裝的拉桿(3)上端與浮體(1)連接，下端懸掛連接上稱重法浮筒式電子秤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐等徑提拉裝置，其特征在于所述的上稱重法浮筒式電子秤的微電機(25)作為浮筒(20)的負(fù)載，安裝在連桿(21)下端的框架(24)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐等徑提拉裝置，其特征在于所述的上稱重法浮筒式電子秤的工作液體(23)可以是水或其他密度較大的適用液體。
專利摘要本實用新型是等徑提拉生長單晶的一種裝置。由浮力提拉部分和上稱重法浮筒式電子秤二部分構(gòu)成。結(jié)構(gòu)簡單，造價低。提拉的爬行量＜1μm。微電機作為電子秤的負(fù)載，克服了上稱重法電子秤旋轉(zhuǎn)噪音大的問題。上稱重法浮筒式電子秤穩(wěn)定性好，靈敏度高，靜態(tài)靈敏度可達(dá)到1000微伏/克。
文檔編號C30B15/00GK2063525SQ9021090
公開日1990年10月10日 申請日期1990年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月21日
發(fā)明者李晉忠 申請人:李晉忠