[发明专利]一种模块化的复合晶体制备系统

说明书

一种模块化的复合晶体制备系统，包括炉架、炉腔、晶体生长温场模块、旋转提拉称重单元和升降机构，炉腔设置在炉架上，炉腔前侧设置有前门，炉腔侧面设有通光窗口，晶体生长温场模块设置于炉腔内，旋转提拉称重单元设置在炉腔的上部，旋转提拉称重单元的下部连接提拉杆，晶体生长温场模块为微下拉法模块、提拉法模块和激光基座加热法模块之一。该系统一机多用，主体部分对于不同的晶体生长方法通用，方便地更换晶体生长温场模块，实现不同方法的晶体生长，制备不同种类的功能晶体，能够满足高校科研院所对于多品种晶体的探索研究，也能够满足工业生产的小批量晶体生长需求。

技术领域

本发明涉及一种模块化的复合晶体制备系统，属于晶体生长设备技术领域。

背景技术

光电晶体可以实现光、电、热、磁、力等的相互转换，根据其不同应用分为许多种类，包括激光晶体、非线性光学晶体、压电晶体、电光晶体、闪烁晶体和磁光晶体等。在军事和民用领域可以应用于加工制造、医疗、微电子、光电子、通信、航天等领域。

根据不同晶体的特性，晶体生长方法也不尽相同，主要有：提拉法、助熔剂法、激光加热基座法、坩埚下降法、微下拉法、浮区法、热交换法、水热法、焰熔法、导模法等。

提拉法是一种从熔体中提拉生长高质量单晶的方法，适用于同成分一致熔融化合物晶体的生长，包括宝石、钇铝榴石、钆镓榴石、尖晶石、铌酸锂、硅酸镓镧等重要的光电功能晶体。提拉法进一步发展为一种更为先进的定型晶体生长方法—导模法，可以直接从熔体中拉制出片状、桶状等各种截面形状的异形晶体，不仅复杂的加工，还节约原料，降低生产成本。微下拉(Micro-Pulling-Down，μ-PD)法主要用于制备高质量单晶光纤，可以实现直径达0.5～5mm、长度达100cm、组分均匀的高质量单晶光纤。目前全世界只有少数国家能够研制这种设备，用该设备生长的单晶光纤是发展高功率激光光源、新型光电器件、高分辨医学成像系统等的关键材料。激光加热基座法把大直径的晶体原料局部熔化，用籽晶从熔化区域引晶生长，属于无坩埚生长方法，不存在坩埚的污染，生长温度也不受坩埚熔点的限制。可以用高功率弧光灯聚焦或激光加热，是制备单晶光纤和新晶体探索的重要晶体生长方法。

不同的晶体生长方法具有一定的适用范围，可以用于一类或几类晶体的生长，具有各自的优缺点。目前现有的晶体生长设备都是单一功能的晶体生长设备，只能实现单一方法的晶体生长。对于高校、科研院所开展新材料探索的基础研究以及专业技术人员技能培训而言，所有晶体生长设备配置齐全需要大量的经费，而且占用大量的实验空间，造成巨大的浪费。

发明内容

本发明针对以上技术问题，提供了一种模块化的复合晶体制备系统，是一个小型化、模块化的晶体制备系统。

本发明的模块化的复合晶体制备系统，采用以下技术方案：

该晶体制备系统，包括炉架、炉腔、晶体生长温场模块、旋转提拉称重单元和升降机构，炉腔设置在炉架上，炉腔前侧设置有前门，炉腔侧面设有通光窗口，晶体生长温场模块设置于炉腔内，旋转提拉称重单元设置在炉腔的上部，旋转提拉称重单元的下部连接提拉杆，晶体生长温场模块为微下拉法模块、提拉法模块和激光基座加热法模块之一。提拉杆为提拉法模块和激光基座加热法模块共用，升降机构为微下拉法模块和激光加热基座法模块共用。

所述炉架带有减震功能的地脚，可以通过调节地脚来调节整体的垂直度。

所述炉腔为真空炉腔，炉腔上部和下部分别设有出气孔和进气孔，用于炉腔抽真空或实现流动气氛。

所述炉腔上部设有视频图像监控系统，用于实时监控晶体生长的状态，并通过计算机软件控制系统实时分析，进而调控工艺参数。

炉腔侧面的通光窗口，用于激光加热基座法晶体生长时，导入外部激光光源，窗片可以根据不同波长的激光光源进行更换。