[实用新型]一种晶体生长过程高精度温度控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及晶体生长控制系统，尤其涉及一种晶体生长过程高精度温度控制系统，属于生产过程设备领域。

背景技术

KDP(磷酸二氢钾，KH₂PO₄)晶体是20世纪30～40年代发展起来的一类优良的电光非线性光学材料。因其具有较大的电光和非线性光学系数、高的光损伤阈值、低的光学吸收、高的光学均匀性和良好的透过波段等特点而被广泛应用于激光、电光调制和光快速开关等高技术领域。

KDP晶体是在水溶液中生长的，晶体生长的驱动力来源于溶液的过饱和度。由于KDP型晶体在水中的溶解度及其温度系数均较大，且溶液准稳定区也较宽，因此这种类型晶体的生长通常采用水溶液缓慢降温法。为了批量生产大尺寸优质的KDP晶体，生长过程中必须进行温度控制，在60天左右的时间内使得KDP溶液完成从65℃至20℃的缓慢降温，控温精度必须达到±0.01℃。

日前晶体生长装置通常采用PLC进行控制，但常规PLC的温度测量精度为±0.1℃，达不到要求的控制精度。本实用新型采用PLC与高精度智能温度控制表结合，在实现晶体生长全自动控制的同时，达到了要求的控制精度。

实用新型内容

为了批量生产大尺寸优质的KDP晶体，本实用新型提供了一种晶体生长过程高精度温度控制系统。

本实用新型所采用的技术方案是：

晶体生长过程高精度温度控制系统包括生长装置、过滤装置和控制装置。

(1)生长装置由带夹套的育晶罐、安装在育晶罐上部的测量育晶罐中生长溶液温度的热电阻、安装在育晶罐内的载晶架、安装在育晶罐顶部的带动载晶架正反旋转的直流电机、安装在育晶罐夹套内的电加热器、安装在育晶罐夹套外侧用于循环夹套水的循环泵、安装在育晶罐夹套上部侧面的出水口、夹套下部侧面的冷却水进口和安装在冷却水进水管道上的控制进夹套冷却水的电磁阀组成。

(2)过滤装置由热水浴槽和平衡水浴槽组成；热水浴槽由热水槽、安装在热水槽上方的测量热水槽中水温度的热电阻、测量热水槽中水位的三点式液位传感器、连接来自育晶罐的输送生长溶液的管路、安装在热水槽中加热热水槽中的水的电加热器、用于与热水槽中的水进行热交换的输送生长溶液的蛇形管、生长溶液输送泵、生长溶液过滤器、安装在热水槽外侧用于循环热水槽中的水的循环泵、热水槽上部侧面的出水口、热水槽下部侧面的冷却水进口和安装在冷却水进水管道上的控制进热水槽冷却水的电磁阀组成；平衡水浴槽由平衡水槽、安装在平衡水槽上方的测量平衡水槽中水温度的热电阻、测量平衡水槽中水位的三点式液位传感器、安装在平衡水槽中的加热平衡水槽中的水的电加热器、用于与平衡水槽中的水进行热交换的输送生长溶液的蛇形管、生长溶液过滤器、连接返回到育晶罐的输送生长溶液的管路、安装在平衡水槽外侧用于循环平衡水槽中的水的循环泵、平衡水槽上部侧面的出水口、平衡水槽下部侧面的冷却水进口和安装在冷却水进水管道上的控制进平衡水槽冷却水的电磁阀组成。

(3)控制装置由PLC、触摸屏、输入接口、输出接口、固态继电器和高精度智能温度控制表组成，PLC由台达的DVP20ES200T型主机和DVP04PT-E2型热电阻输入模块组成，PLC通过主机串口与台达DOP-W127B型液晶触摸屏相连；PLC通过输入接口与过滤装置中的二个三点式液位开关及二个测温热电阻相连，PLC通过输出接口与过滤装置中的二个电加热器、二个电磁阀、二个循环泵及一个输送泵相连，PLC通过输出接口与生长装置中的一个电磁阀、一个循环泵、一个直流电机相连；PLC主机通过RS485接口与高精度智能温度控制表相连，高精度智能温度控制表为宇电公司的AIJ-5.0A-N-GA-N-N-SA型表；智能温度控制表的输入直接与生长装置中测温热电阻相连，获得生长液温度，智能温度控制表的输出通过固态继电器控制育晶罐夹套内的电加热器从而控制生长液温度。