[发明专利]一种晶体称重装置

说明书

本发明涉及一种用于大重量级蓝宝石晶体的长晶炉的晶体称重装置。由于现有的蓝宝石长晶炉，普遍是将晶体称重装置安放于真空腔外,而与水冷式籽晶转轴分离，其密封设计比较简单，但称重误差明显。真空腔内外压力变化使水冷式籽晶转轴及称重传感器受额外的随机的压差载荷，导致晶体称重出现随机的不可控误差。本发明即为解决此难题，将晶体称重装置安放于真空腔内，即与长晶真空腔室直接连通，以彻底消除真空腔内外的随机压差载荷对晶体称重影响，且此装置带有循环冷却水系统，通过合理设计动态密封的循环冷却水系统，避免意外泄漏而污染真空腔。

技术领域

本申请涉及蓝宝石晶体制造技术领域，尤其是一种长晶炉的晶体称重装置。

背景技术

蓝宝石晶体是一种具有优良物理、化学、光学和电气性能的现代工业基础材料，在新能源、新光源、智能电子产品、航天航空、军工等领域具有独特优势。

随着市场竞争的加剧，蓝宝石晶体的规格重量越来越大，以低成本生长出大重量高品质的蓝宝石单晶体是大势所趋。因此对蓝宝石长晶炉的称重装置提出了严酷要求。此称重装置连接长晶炉的实时信号采集与反馈控制系统，晶体实时重量是整个晶体生长工艺过程中极其重要的工艺数据与评判依据，为工艺参数自动调整和优化所必需。

因为长晶工艺需要，蓝宝石长晶炉内部包括长晶真空腔体的中心部位温度极高(必须高于蓝宝石熔点2050℃，大大超过绝大多数材料的耐温极限)，同时引晶需要籽晶转轴下端置于此真空腔内，使籽晶与蓝宝石熔体接触，所以需要采用水冷式籽晶转轴，即引进循环冷却水以满足合适的长晶热场及籽晶转轴自身动态密封结构需要。由于技术的复杂性，传统的蓝宝石长晶炉所使用的称重装置，是将称重装置安放于真空腔外，即采用称重装置与水冷式籽晶转轴分离设计，其密封结构比较简单，但真空腔内外的随机压力变化使水冷式籽晶转轴及称重传感器受额外的不可控的压差载荷，称重误差影响非常明显。尤其在长晶的初始状态和生长高品质晶体过程中，晶体重量的轻微变化几乎淹没在压差载荷的随机干扰中。由此轻则使长晶工艺参数难以调整和优化，长晶周期延长、能源消耗增大，晶体缺陷增多，长晶工艺自动化也难以进行，致使产品质量和成本缺乏竞争力；重则使引晶失败、晶体生长终止而报废，甚至损坏晶体坩埚和贵重的长晶设备，损失巨大。

上述传统的蓝宝石长晶炉所使用的称重装置，在大重量级的蓝宝石长晶称重中，缺陷尤为明显，对操作人员经验要求高，难以自动化批量长晶，成为大规模生长大重量(如200kg、300kg、400kg及以上)、高品质的蓝宝石单晶体的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的，在于解决传统的蓝宝石长晶炉所使用的称重装置，受额外的随机的压差载荷干扰，导致晶体称重出现随机的不可控误差，难以自动化批量长晶的技术瓶颈，由此提出一种用于大重量级蓝宝石晶体的长晶炉的晶体称重装置，此装置将置于真空腔内可控气体中，以提高晶体的称重精密度暨称重可靠性。

而针对上述问题，本发明同时提供了该合金电阻器的制造方法。

技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：

一种晶体称重装置，包括密封的真空腔体、磁流体密封件、水冷式籽晶转轴、籽晶转轴水冷套、波纹管、称重传感器、提拉装置、冷却螺旋盘管；其中，所述磁流体密封件、籽晶转轴水冷套、称重传感器、提拉装置均位于真空腔体内部；水冷式籽晶转轴的上端与提拉装置连接而下端延伸出真空腔体；波纹管位于真空腔体外部并包围水冷式籽晶转轴延伸出真空腔体的部分；所述冷却螺旋盘管包括安装在真空腔体侧壁上的进液管、同样安装在真空腔体侧壁上的出液管以及位于真空腔体内并围绕籽晶转轴水冷套设置的螺旋盘管，所述螺旋盘管包括流入管与流出管，该流入管的一端与进液管连通而另一端与籽晶转轴水冷套连通，流出管的一端与出液管连通而另一端与籽晶转轴水冷套连通；所述进液管、流入管、籽晶转轴水冷套、流出管、出液管形成回路。