[发明专利]一种蓝宝石晶体生长用电源及其方法

说明书

一种蓝宝石晶体生长用电源，包括外壳、生长仓和传动仓，外壳内设有生长仓和传动仓，生长仓内壁固定隔热层，隔热层内壁等距安装钨加热环，所述外壳外侧安装有若干电源控制器，且电源控制器与钨加热环分别对应电路连接，电源控制器集成电路连接有FPGA，且FPGA连接计算机，此电源通过计算机的控制系统与FPGA的使用对电源控制器编程，可单独的控制每个钨加热环的温度，便于调节，节约电能，温度控制稳定，质量精度高。

技术领域

本发明涉及人工生产蓝宝石技术领域，具体为一种蓝宝石晶体生长用电源及其方法。

背景技术

蓝宝石是刚玉宝石中除红宝石之外，其它颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝，蓝色的蓝宝石，是由于其中混有少量钛和铁杂质所致，工业用蓝宝石是军用车辆用作透明装甲的材料，除钻石以外，蓝宝石的硬度强于其他任何天然材料，蓝宝石对于工业用处非常大，由于天然蓝宝石非常稀少，逐渐发展人工生长，蓝宝石晶体生长的过程希望供电非常稳定和适配，现有技术中的晶体生长用钨发热体是一个整体，在晶体生长的高度很高时，都加热到高温无此必要，只有晶体生长位置需要高温，其他位置，尤其是远离位置不需要，反而还降低各种设备的寿命，也浪费能源，为此，我们提出一种蓝宝石晶体生长用电源及其方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的应对节能和适应梯度温度场能力不足，通过分离式的电源和钨加热环的集成，本申请给出了一种部分加热板块加热不足或者不加热，一样可以以节约的方式解决问题，且节约能源的技术方案。而提供一种性能稳定、节能降耗的蓝宝石晶体生长用电源及其方法，包括外壳、生长仓和传动仓，所述外壳内部设有生长仓和传动仓，所述生长仓内壁固定有隔热层，且隔热层内壁等距安装有若干钨加热环，所述外壳外侧安装有若干电源控制器，且电源控制器与钨加热环分别对应电路连接，所述电源控制器集成电路连接有FPGA，且FPGA电路连接有计算机。

作为优选，所述外壳顶部位于生长仓内固定有吊杆，且吊杆底端固定有籽晶。

作为优选，所述生长仓内位于籽晶外侧设有圆形坩埚，且圆形坩埚底部固定有托板，所述托板底面固定连接有螺纹套筒，且螺纹套筒底端穿过隔热层置于传动仓内部，所述传动仓底部中心处转动安装有螺纹杆，且螺纹杆顶端与螺纹套筒啮合连接。所述生长仓内安设有多个分布均匀的测温探头。

作为优选，所述螺纹杆底端外侧套设有从动锥齿轮，所述传动仓底部安装有转动电机，且转动电机输出端安装有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合连接。

作为优选，所述螺纹套筒底端固定有导向板，所述传动仓内位于螺纹杆两侧对称固定有滑杆，且滑杆滑动穿过导向板。

作为优选，所述螺纹套筒、托板和吊杆均采用钨合金制成。

作为优选，所述隔热层为氧化锆砖制成。

作为优选，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮传动比为五比一。

一种蓝宝石晶体生长用电源的配合长晶方法，根据所述的一种蓝宝石晶体生长用电源以实施，其特征在于：包括如下步骤：

1)准备步骤：根据晶体生长需要预设电源控制计划，根据预设的晶体生长速率，每阶段温度要求，设定出随着时间推移每个电源控制器的功率输出值，形成预设电源控制计划，通过计算机的控制系统与FPGA的使用对电源控制器编程，可单独的控制调节每个钨加热环的温度；

2)演习步骤：在不实际引晶的情况下，模拟引晶过程，在圆形坩埚和托板上升的过程中按照预设电源控制计划予以加热，用预先安装的多个测温探头测定生长仓的各处温度是否符合预期，如果各处温度曲线偏离预期曲线的回归系数R均小于0.95，则进入步骤(3)，否则回到步骤(1)，重新调整预设电源控制计划。

3)对最上端钨加热环增压加热，使圆形坩埚内的原料融化；原料融化后，调节钨加热环的电压使圆形坩埚内熔体表面对流形态稳定，籽晶被消除内应力，并与熔体位置稳定。