[发明专利]一种压电晶体称重长晶装置及工作方法

说明书

本发明涉及晶体生长技术领域，尤其是一种压电晶体称重长晶装置及工作方法，该装置包括设置在长晶炉上的平衡杠杆（3），平衡杠杆（3）的下部设有支点（12）；支点（12）左侧的平衡杠杆（3）的下方装有旋转电机（2），旋转电机（2）的下部与籽晶杆（13）相连，籽晶杆（13）的下端为籽晶（14）；支点（12）右侧的平衡杠杆（3）的上方装有直线导轨（11），直线导轨（11）上装有滑块（10），滑块（10）上可放置配重块（9）；支点（12）右侧的平衡杠杆（3）的上方还装有位于直线导轨（11）左侧的电机（5），电机（5）通过联轴器（6）与丝杆（7）相连，丝杆（7）通过丝杆螺母（8）连接并与滑块（10）固定。

技术领域

本发明涉及压电晶体技术领域，具体领域为一种压电晶体称重长晶装置及工作方法。

背景技术

在压电晶体生长技术领域中，特别是压电晶体的生长方法中，通常使用提拉称重的方法控制长晶。在整个晶体生长过程中，主要通过测量晶体重量，控制整个长晶过程。

目前，常规的长晶方法是：利用高精度传感器进行晶体重量的测量，通过将籽晶悬挂在称重传感器上，在生长过程中不断的读取晶体重量信号，控制晶体的生长外形。该称重长晶技术的缺点是：称重传感器精度差、量程小，且价格高，成本大，可靠性差。另外由于称重传感器直接连接晶体，同时安装在炉体环境内，经常受到机械损坏，存在容易损坏，寿命短的问题。

针对以上问题，专利公告号为CN105177704B的专利文件公开了《一种稳定性高的长晶炉用晶体称重装置》，包括：长晶炉壳体和称重真空密闭箱，所述称重真空密闭箱设置在长晶炉壳体的上方，所述称重真空密闭箱与长晶炉壳体之间设置有波纹管进行密封连接，所述称重真空密闭箱内设置有一个步进电机，所述步进电机的输出端连接设置有一根穿过波纹管而延伸至长晶炉壳体内的籽晶杆，所述长晶炉壳体内设置有与籽晶杆相连接的晶体，所述波纹管内设置有数个气压支撑杆。

针对以上问题，专利公告号为CN102392295B的专利文件公开了《一种蓝宝石单晶炉用称重装置》，包括：其包括称重传感器，所述称重传感器通过传感器支架安装于下壳体内，所述下壳体内设有用于传输称重传感器称重信号的信号传输装置；称重传感器及信号传输装置均密封安装于下壳体内。本发明通过称重传感器与信号传输装置的对应配合能够提供蓝宝石晶体生长过程中所需要的重量信号，具有相应的精度，称重传感器及信号传输装置密封安装于下壳体内，上壳体位于下壳体的上方，下壳体与上壳体相分离；下壳体能够跟随蓝宝石晶体长晶时的旋转机构转动，满足转动过程中的信号传输，同时也满足了蓝宝石单晶炉所需要的密封条件；结构简单紧凑，安装使用方便，提高测量精度，适应性好，提高蓝宝石生长的稳定性及可靠性。

针对以上问题，专利公告号为CN105821477B的专利文件公开了《一种泡生法蓝宝石长晶设备的高精度全量程称重系统》，包括：设置容腔和顶盖，容腔底部设置圆形开口，并连接籽晶杆套筒，籽晶杆套筒上设置支撑圆台，还包括晶升平台，容腔内设置高精度称重传感器，吸合装置和籽晶杆支架，吸合装置的顶面通过长颈螺栓与顶盖连接，可以上下移动，吸合装置的底面固定连接所述的高精度称重传感器，高精度称重传感器的底面固定连接籽晶杆支架，还设置至少两个低精度的大量程称重传感器，晶升平台上设置圆形通孔，大量程称重传感器对称设置在晶升平台的圆形通孔周围，籽晶套筒居中穿过所述的晶升平台的圆形通孔，籽晶杆套筒的支撑圆台安装在大量程称重传感器上，还设置电子装置与吸合装置，高精度称重传感器和大量程称重传感器连接。

以上几个发明都是通过内部设置的称重传感器监测晶体重量，控制长晶过程。其原理仍然是在生长过程中使用称重传感器测量晶体的重量，实现晶体的生长。以上发明仅是使用了特定的机械结构来配合称重传感器，对设备的结构进行了优化。本质上仍是使用传感器来检测称重，没有在称重这一技术关键点上有重大突破和创新。由于称重传感器安装在炉体内部，与晶体挥发物及高温等长期接触，传感器所在环境恶劣，导致寿命很短。同时传感器直接与晶体连接，长晶过程中经常会出现各种晶体粘连，提拉过度等现象，且容易受到机械撞击等损坏。可以看出，以上发明仍然是在传统称重长晶的结构方式的基础上进行优化，没有显著的技术突破。