[发明专利]一种提拉法生长人工晶体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及人工生长晶体装置，更具体地，涉及一种提拉法生长人工晶体的装置。

背景技术

由于国内外对晶体材料尤其是激光晶体材料的大量应用，国内晶体生长设备的市场，尤其是提拉法生长晶体设备的需求日益提高。目前，国外生长设备制造水准很高，但价格昂贵。国内一些院校、企业、科研机构不断推出晶体生长设备，以满足市场需要。现有提拉法生长晶体的设备大多采用下称重方法对晶体生长进行控制。这种称重方法由于称重初期需要将熔融态晶体原料（质量一般为晶体产品的3-5倍）、坩埚、下称重机构的总质量全部施加在称重传感器上，使得作用于称重传感器有效载荷非常小，进而限制了该方法在大直径、大尺寸晶体生长中的应用。为解决这一问题，常采用下浮秤方法以避免无效载荷，然而下浮秤方法受其原理限制，往往称重系统繁杂，体积庞大，且精度不高。近年来，将称重传感器置于提拉系统中从而实现上称重的上秤法以其体积小、有效载荷相对比例高等优点逐渐被国内外晶体生长设备所采用。在应用上称重系统的晶体生长设备中，晶转装置的自身重量作为称重传感器的预加载荷，占用了一部分称重传感器的量程，从而增大了对传感器量程的要求。另一方面，晶体生长过程的缓慢特性往往使得提拉法中晶体生长速率在几克每小时，这就对称重传感器提出了高精度、高分辨率的要求。上述对于称重传感器的要求——大量程、高分辨率作为传感器的两个方面，相互矛盾，这就使得在设计上称重系统中，如何平衡晶转装置质量与称重传感器精度，从而实现大量程下高精度称重测量，有效避免无效载荷占用传感器量程成为设计的重点。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种能够平衡称重分辨率与晶升-晶转装置自身重量间的矛盾关系，在实现高精度称重的同时，实现提拉系统的晶转-晶升运动的提拉法生长人工晶体的装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种提拉法生长人工晶体的装置，包括炉体、晶体提升机构、晶转装置和与晶体提升机构连接的提升平台，还包括双支撑结构，所述双支撑结构包括称重翻板和等高安装在提升平台上的称重支座、称重传感器，称重支座和称重传感器位于称重翻板的下方并对称地与称重翻板两端连接形成称重翻板的两个支撑点，晶转装置安装在称重翻板上方且其重心落于称重翻板的中心。在本发明中，称重传感器和称重支座位于称重翻板的下方并成为称重翻板两端的支撑点，使得称重翻板与称重传感器、称重支座构成类杠杆机构，称重支座和称重传感器与称重翻板之间的连接点形成杠杆的两个支点，晶转装置和称重翻板连接成一体，重心向下经过杠杆的中心，使得晶转装置和称重翻板的总质量均匀分布在两个支撑点之上。

作为一种优选方案，所述称重翻板一端通过铰链机构与称重支座铰接，其另一端通过接触杆与称重传感器连接。

作为进一步的优选方案，所述接触杆为球形接触杆，其一端为半球形结构，该半球形结构与称重传感器连接形成点面接触。

作为一种优选方案，所述晶转装置包括晶体提拉杆、晶体旋转机构和与晶体旋转机构连接的晶转传动支撑装置，晶转传动支撑装置安装在称重翻板上，晶体旋转机构和晶转传动支撑装置均位于称重翻板上方且重心落在称重翻板的中心，晶体提拉杆一端与晶转传动支撑装置连接，其另一端向下穿过称重翻板上的中心孔和提升平台上的中心孔进入炉体内部。 

作为进一步的优选方案，所述晶体旋转机构通过法兰连接于晶转传动支撑装置上。

作为进一步的优选方案，还包括相互扣合的上盖板和下盖板，晶转装置、双支撑机构和提升平台位于上盖板和下盖板扣合后的空间内，晶体提拉杆一端穿过提升平台上的中心孔后还穿过下盖板进入炉体内部。

作为更进一步的优选方案，所述下盖板下方通过波纹管与炉体连通，晶体提拉杆一端穿过下盖板后还穿过波纹管进入炉体内部。

作为一种优选方案，所述称重传感器为电磁力传感器。

作为一种优选方案，所述晶体提升机构包括晶升电机、晶升丝杆和滑台，晶升电机与晶升丝杆连接，滑台可滑动安装在晶升丝杆上且滑台与提升平台连接。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：