[发明专利]一种高精度自动化光电晶体提拉炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电晶体提拉炉，尤其涉及一种高精度自动化光电晶体提拉炉。

背景技术

人工晶体在科学技术和工业生产领域中起到越来越重要的作用，而人工晶体的制备设备和制备技术，成为了制约人工晶体产量和质量的主要瓶颈。最先进的人工晶体制备技术掌握在美国、德国、法国等发达国家手中，他们的晶体提拉设备自动化程度高，易于实现批量生产，生产的晶体质量也很高，但是其价格昂贵。目前世界上比较先进的晶体提拉主要面向单晶硅生长，适用于光电晶体生长的自动化提拉设备还比较少见。国内有少数企业也可以提供光电晶体提拉设备，但技术水平低下，均没有实现真正的全程自动化控制，功能单一，对操作人员的专业水平要求很高，其产品质量也普遍较低，大规模生产的能力非常薄弱。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种高精度自动化光电晶体提拉炉。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种高精度自动化光电晶体提拉炉，包括炉体、设于炉体内且装有熔融晶体的坩埚及用于提拉晶体的提拉杆，还包括对坩埚进行加热的加热模块、实时测量坩埚温度的测温模块、根据坩埚测量的温度控制加热模块的温控模块、调节提拉杆速度的提拉模块、调节提拉杆旋转速度的旋转模块、对坩埚内剩余晶体重量作监控的监控模块及通过总线和通信协议与各个模块相连接的控制系统。

各个模块均设有一用于控制与维护本模块的控制子模块，且控制子模块与控制系统通过总线交互数据。

该旋转模块还包括旋转电机及其驱动电路，旋转电机将其实际转速形成反馈电压反馈至控制子模块，当控制子模块检测到实际转速与预设值不同时，则将旋转电机转速调整至预设值内。

该提拉模块还包括提拉电机及其驱动电路，提拉模块的控制子模块中设有用于监控提拉电机位移的光栅尺，当控制子模块检测到实际提拉速度与预设值不同时，则将提拉电机速度调整至预设值内。

该温控模块为精确度小于或等于0.1摄氏度的温控仪器。该测温模块采用各种类型热电偶。

该加热模块包括对坩埚进行非接触式加热的中频线圈及连接至中频线圈的中频电源。

该监控模块包括设于坩埚下方用于称量炉体内晶体重量的电子秤及与电子秤连接的单片机驱动电路，该坩埚设于抵压在电子秤上的绝热支架上。

该监控模块包括将中频线圈加热功率波动产生的电子秤读数误差进行过滤的滤波单元。

该控制系统还包括与各个模块相互传输参数的输入输出单元、对制备参数进行记录的数据记录单元、将各参数进行显示的显示单元、用于判断晶体生长过程的实际参数是否超过预设保护参数范围的参数判断单元及对各参数进行处理的处理单元。

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

本发明的控制系统通过统一的总线和通信协议统一管理各个模块，实现光电晶体的全自动化生长；本发明通过高精度的温控模块监控坩埚的加热温度，实现温度的稳定控制，避免由于加热功率的波动对电子秤造成影响，提高了电子秤的测量精度。

本发明还提供了显示单元作为用户界面，大大降低对操作人员的专业技术要求；并将晶体提拉生长的经验数据进行记录，使得生长过程对人员经验的要求大大降低。

本发明安全、可靠、方便，允许一位操作人员同时管理多台设备，从而容易实现大规模生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1及图2所示，本发明公开了一种高精度自动化光电晶体提拉炉，包括炉体、设于炉体内且装有熔融晶体的坩埚及用于提拉晶体的提拉杆，其中，还包括对坩埚进行加热的加热模块、实时测量坩埚温度的测温模块、根据坩埚测量的温度控制加热模块的温控模块、调节提拉杆速度的提拉模块、调节提拉杆旋转速度的旋转模块、对坩埚内剩余晶体重量作监控的监控模块及通过总线和通信协议与各个模块相连接的控制系统。本发明通过制定统一的通信协议，通过总线为每一个模块提供电源和通信接口。其中，该控制系统为PC机，该晶体为光电晶体。

各个模块均设有一用于控制与维护本模块的控制子模块，且控制子模块与控制系统通过总线交互数据。每个控制子模块均为单片机，负责本模块的控制与维护。通过制定通信协议，保证单片机之间，控制子模块与控制系统之间的通信互不干扰。每一模块的控制子模块作为该模块的主要控制器，维护该模块的常规任务，并且随时等待控制系统的访问，与控制系统交互数据。