[实用新型]大尺寸蓝宝石单晶生长炉用上隔热屏

说明书

（一）技术领域

本发明属于大尺寸蓝宝石单晶生长炉用保温系统部分，具体涉及一种能够生长重量大于31kg大尺寸蓝宝石单晶的单晶炉用上隔热屏。

（二）背景技术

蓝宝石是一种氧化铝（Al₂O₃）单晶，又称为刚玉，属于六方晶系。蓝宝石晶体从近紫外光(190nm)到中红外线都具有很好的透光性。因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜片材料上。另外，它具有高硬度、耐高温、抗腐蚀、等特点，近年来在工业界得到广泛的应用。尤其是光学级大尺寸蓝宝石材料，由于其具有性能稳定、市场需求量大、综合利用率及产品附加值高等特点，成为近年国内外研究开发和产业化热点。

随着微电子技术、精密光学器件、红外军事装备的迅速发展, 对蓝宝石晶体的质量、尺寸又提出了更高的要求。目前，国际上只有美国Rubicon、俄罗斯的Monocrystal、韩国STC和中国AURORA等几家可以制造大尺寸蓝宝石单晶。由于蓝宝石材料有较强的军工应用背景需求，各国对蓝宝石单晶的生长技术及设备都是严格保密的，而针对蓝宝石专用设备内部结构的报道更是少之又少。

在生长大直径蓝宝石单晶时, 加强低温区的保温, 控制温度梯度和高温区的过热温度, 对保证晶体不开裂, 生长界面稳定与熔体不局部成核结晶极为重要。上隔热屏需要开籽晶插孔及观察窗的通孔，上隔热屏的设计对于整个温场的控制非常重要，这就要求我们必须开发出符合生产要求的上隔热屏系统。

（三）实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够形成均匀稳定的温场，径向温度梯度分布合理的能够生长31kg以上的大尺寸蓝宝石单晶生长炉用上隔热屏。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括固定支撑结构部分和保温隔热结构部分两部分，固定支撑结构部分为单层圆形不锈钢板，保温隔热结构部分包括至少两层圆形钼片，圆形钼片上开有圆形中心孔和矩形观察孔，单层圆形不锈钢板与圆形钼片间采用钼螺栓和配套钼螺母连接并固定，圆形钼片间通过钼垫片隔开。

本实用新型还有这样一些技术特征：

1、所述的单层圆形不锈钢板厚度5~20mm，外径400~600mm，内径180~280mm，沿不锈钢板上直径为200~300mm圆周上分布有4~10个钼螺栓，螺栓直径4~6mm，长度为150~400mm，钼螺栓和配套钼螺母将单层圆形不锈钢板和圆形钼片连接并固定在一起；

2、所述的圆形钼片采用金属钼制成，钼片层数为10~30片，外径为300~500mm，最上层2-5片和最下层2-5片厚度为2-4mm，中间层钼片厚度为1-2mm，圆形钼片间通过套在钼螺栓上厚度为12-18mm的钼垫片隔开；

3、所述的圆形钼片上开有圆形中心孔和2个矩形观察孔，最上层钼片圆形中心孔直径30-100mm，从上到下每层钼片中心孔直径比上一层大1-5mm，2个矩形观察孔互相成90°夹角，位于圆形中心孔边缘，最上层矩形观察孔长度50-150mm，宽度30-60mm，从上到下每层钼片矩形观察孔长度和宽度分别比上一层大1-5mm。

本实用新型的有益效果在于：

1. 由于在真空环境下主要以热辐射形式传热，通过调整钼片厚度、间距以及圆形中间孔和矩形观察孔的尺寸，能够获得均匀稳定的温场，形成适合于31kg以上大尺寸蓝宝石生长的径向温度梯度，大大提高了大尺寸蓝宝石晶体质量。

2. 从上到下每层钼片矩形观察孔长度和宽度逐渐增大，从上到下形成一定的锥角，可以增加单晶炉内可视面积，便于更好地观察单晶炉内长晶过程。

3. 上隔热屏最上层和最下层的钼片比中间层钼片厚，这样可以增加上隔热屏的结构强度；而且由于上隔热屏最下层钼片处于单晶炉高温区，挥发量比较大，将最下层钼片加厚可以延长整个上隔热屏的使用寿命。

综上所述，本实用新型能够提供生长高质量大尺寸蓝宝石单晶所需的温场条件，具有结构简单、使用寿命长，温场分布更合理等优点。因而本实用新型具有广阔的应用前景，该技术的推广应用能够创造出明显的社会效益和经济效益。

（四）附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

（五）具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明：

结合图1，本实施例包括固定支撑结构部分3和保温隔热结构部分4两部分，固定支撑结构部分3采用单层圆形不锈钢板制成，保温隔热结构部分4采用多层圆形钼片制成；不锈钢板厚度15mm，外径400mm，内径180mm，沿不锈钢板上直径为200mm圆周上分布有6个钼螺栓5，螺栓直径4mm，长度为180mm，钼螺栓5和配套钼螺母6将不锈钢板和圆形钼片连接在一起；圆形钼片由采用金属钼制成，数量为10片，外径为320mm，最上层2片和最下层4片厚度为3mm，中间层钼片厚度为2mm，圆形钼片间通过套在钼螺栓上厚度为12mm的钼螺母隔开；圆形钼片上开有圆形中心孔1和2个矩形观察孔2，最上层钼片圆形中心孔直径50mm，从上到下每层钼片中心孔直径比上一层大3mm，2个矩形观察孔互相成90°夹角，位于圆形中心孔边缘，最上层矩形观察孔长度80mm，宽度30mm，从上到下每层钼片矩形观察孔长度和宽度分别比上一层大3mm。 这种上隔热屏适合于能够生长重量为31公斤大尺寸蓝宝石单晶的单晶炉。