[发明专利]一种晶体生长过程高宽比控制方法

摘要

本发明公开了一种晶体生长过程高宽比控制方法，属于生产过程控制领域。晶体生长系统包括生长装置、控制装置和基于视觉的尺寸检测装置。直流伺服电机带动载晶架顺时针旋转、停止、逆时针旋转、停止，循环运行。旋转停止时通过视觉系统在线检测晶体的尺寸，调节载晶架顺时针和逆时针旋转圈数、速度、停止时间，对生长晶体的高宽比进行控制，使成品晶体的高宽比接近1:1。本发明方法提高了大尺寸磷酸二氢钾晶体的质量。

主权项

1.一种晶体生长过程高宽比控制方法，其特征在于，该方法是通过晶体生长系统实现的，所述的晶体生长系统包括生长装置、控制装置和基于视觉的尺寸检测装置；生长装置包括带夹套的育晶罐、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、带动载晶架正反转动的直流伺服电机、安装在育晶罐夹套内的电加热器；控制装置包括PLC、触摸屏、直流伺服驱动器、输入输出接口、计时器；基于视觉的尺寸检测装置包括光源、相机和计算机；所述的一种晶体生长过程高宽比控制方法，具体包括以下步骤：(1)育晶罐中装入生长溶液，晶核放到载晶架上后，晶体生长系统进入运行准备状态，在触摸屏上进行初始设定值的设定：生长溶液温度TEM(0)，单位为℃，二位小数；生长溶液降温速率ΔTEM，单位为℃/小时，二位小数；载晶架顺时针旋转圈数N₁(0)，整数；顺时针旋转速度n₁(0)，单位为转/分钟，整数；顺时针停止时间T₁(0)，单位为秒，一位小数；载晶架逆时针旋转圈数N₂(0)，整数；逆时针旋转速度n₂(0)，单位为转/分钟，整数；逆时针停止时间T₂(0)，单位为秒，一位小数；旋转圈数上限N_max，旋转圈数下限N_min，旋转速度上限n_max，旋转速度下限n_min，停止时间上限T_max，停止时间下限T_min，生长溶液温度上限TEM_max，生长溶液温度下限TEM_min；k＝0，k是自然数，代表离散时刻，k∈[0,7200]；(2)晶体生长系统进入自动运行状态，计时器T开始计时；(3)PLC控制直流伺服电机带动载晶架以旋转速度n₁(k)顺时针旋转N₁(k)圈，然后停止T₁(k)秒，再以旋转速度n₂(k)逆时针旋转N₂(k)圈，停止T₂(k)秒；以此方法顺时针旋转、停止、逆时针旋转、停止，循环运行，使生长溶液与晶核充分接触；顺时针旋转、停止和逆时针旋转、停止时通过基于视觉的尺寸检测装置在线检测晶体的尺寸：高度H(k)和宽度D(k)，单位为mm，一位小数；PLC检测生长溶液的温度，通过控制育晶罐夹套内的电加热器先加热夹套中的水，再通过罐壁热交换使育晶罐内生长溶液的温度控制为TEM(k)，控制精度为±0.01℃；(4)判断计时器T等于1小时是否成立，不成立则转到步骤(3)；成立则转到步骤(5)；(5)判断计时器k<7200或TEM(k)<TEM_min是否成立，不成立则转到步骤(18)；成立则转到步骤(6)；(6)判断是否成立，成立则转到步骤(17)；不成立则转到步骤(7)；(7)判断是否成立，成立则当n₁(k)>n_max则n₁(k)＝n_max，转到步骤(8)；不成立则转到步骤(8)；(8)判断是否成立，成立则当n₂(k)>n_max则n₂(k)＝n_max，转到步骤(9)；不成立则转到步骤(9)；(9)判断是否成立，成立则当N₁(k)>N_max则N₁(k)＝N_max，转到步骤(10)；不成立则转到步骤(10)；(10)判断是否成立，成立则当N₂(k)>N_max则N₂(k)＝N_max，转到步骤(11)；不成立则转到步骤(11)；(11)判断是否成立，成立则当T₁(k)<T_min则T₁(k)＝T_min，当T₂(k)<T_min则T₂(k)＝T_min，转到步骤(12)；不成立则转到步骤(12)；(12)判断是否成立，成立则当n₁(k)<n_min则n₁(k)＝n_min，转到步骤(13)；不成立则转到步骤(13)；(13)判断是否成立，成立则当n₂(k)<n_min则n₂(k)＝n_min，转到步骤(14)；不成立则转到步骤(14)；(14)判断是否成立，成立则当N₁(k)<N_min则N₁(k)＝N_min，转到步骤(15)；不成立则转到步骤(15)；(15)判断是否成立，成立则当N₂(k)<N_min则N₂(k)＝N_min，转到步骤(16)；不成立则转到步骤(16)；(16)判断是否成立，成立则当T₁(k)>T_max则T₁(k)＝T_max，当T₂(k)>T_max则T₂(k)＝T_max，转到步骤(17)；不成立则转到步骤(17)；(17)计时器T清零，TEM(k+1)＝TEM(k)‑ΔTEM，n₁(k+1)＝n₁(k)，N₁(k+1)＝N₁(k)，T₁(k+1)＝T₁(k)，n₂(k+1)＝n₂(k)，N₂(k+1)＝N₂(k)，T₂(k+1)＝T₂(k)，k＝k+1，计时器T开始计时；转到步骤(3)；(18)晶体生长结束。