一种晶体生长炉加热器以及蓝宝石晶体生长炉的制作方法

本发明涉及蓝宝石制备设备技术领域，具体涉及一种晶体生长炉加热器以及蓝宝石晶体生长炉。

背景技术：

蓝宝石即AL₂0₃单晶体，具有熔点高、硬度高、导热性好、透过光波段宽、电绝缘性好、耐强酸强碱腐蚀等特点，因此作为重要的技术晶体材料，被广泛应用在国防、军事、科研等一系列高科技技术领域，同时在民用工业上也有大量的应用，如发光二极管、微电子电路、光学传感性、光波导器件及LED节能领域。。

随着技术进步，人工生产蓝宝石晶体的方法越来越多，但无论哪一种好方法，只有达到蓝宝石晶体的长晶温度，蓝宝石晶体才能生长，然而现有的很多长晶炉加热元件结构较为简单，若要使炉内达到2000多度的高温，保证蓝宝石晶体生长的温度，就得不停的大功率加热，对电的消耗巨大，能源浪费严重。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种晶体生长炉加热器以及蓝宝石晶体生长炉，晶体生长炉内的加热器可灵活调节，并且通过换热器可将坩埚冷却循环水的热量重新利用，用于炉体内部的保温。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种晶体生长炉加热器，包括环形基筒、加热环以及用于驱动基筒上下移动的电机，加热环设置在环形基筒的内壁上，且加热环通过导线与炉体外部的加热元件电源和控制器连接，所述炉体的炉盖上对称设置有两个电机，电机与控制器通过导线连接，电机的输出轴上绕设有提拉线，提拉线的下端穿过炉体并与环形基筒的上端固定连接。

作为本发明一种晶体生长炉加热器的进一步改进：所述提拉线上设置有温度传感器，温度传感器通过导线与控制器连接。

一种蓝宝石晶体生长炉，包括上述的生长炉加热器。

作为上述一种蓝宝石晶体生长炉的进一步优化：生长炉包括炉体、坩埚、冷却器和换热器，所述炉体的内壁和底壁上均设置有隔热层，炉体的侧壁上部设置有用于向炉体内部充入惰性保护气的进气孔，炉体的侧壁下部设置有用于抽真空的排气孔，所述坩埚设置在炉体内部，炉体的顶部中心位置设置可供拉晶杆穿过的通孔，拉晶杆的下端穿过该通孔并置于坩埚上方，且拉晶杆的下端端头设置有籽晶；

所述坩埚的底部设置有冷却组件，冷却组件包括与坩埚底部紧密贴合的水冷盘以及用于支撑水冷盘的支杆，水冷盘的内部盘设有水冷管，炉体的底部对应支杆的下端处设置有管道口，所述支杆为中空杆体，水冷管的进水端和出水端均穿过支杆内部并置于炉体外；所述水冷管的出水端连接有排水管，排水管的尾端分为两根支管，其中一根支管连接至换热器的循环水流道进口，另外一根支管连接至冷却器的进水口，且两根支管上均设置有流量控制阀，流量控制阀通过导线与控制器连接，换热器的循环水流道出口和冷却器的出水口通过管道汇集后经进水管连接至水冷管的进水端，所述换热器的保护气流道进口连接至供气系统，换热器的保护气流道出口连接至炉体上的进气孔；

所述加热系统包括环形基筒、加热环以及用于驱动基筒上下移动的电机，环形基筒罩设在坩埚的外部，加热环设置在环形基筒的内壁上，且加热环通过导线与炉体外部的加热元件电源和控制器连接，所述炉体的炉盖上对称设置有两个电机，电机与控制器通过导线连接，电机的输出轴上绕设有提拉线，提拉线的下端穿过炉体并与环形基筒的上端固定连接。

作为上述蓝宝石晶体生长炉的进一步优化：所述炉体的侧壁还开设有观察窗。

作为上述蓝宝石晶体生长炉的进一步优化：所述隔热层的材质为氧化锆。

有益效果

一、本发明的晶体生长炉加热器以及蓝宝石晶体生长炉具有低能耗的优点，晶体生长炉内的加热器可灵活调节，不需要完全包裹坩埚的加热元件，但是通过加热器的不断移动，就能够保证坩埚达到所需的长晶温度，另外本发明的晶体生长炉还配有换热器，换热器用于保护气和冷却循环水之间的热量交换，利用冷却循环水的热量使充入炉体内的保护气升温，带有一定温度的保护气进入炉体内，能进一步提高炉内的保温效果，实现了坩埚冷却循环水热量的重新利用；

二、本发明的蓝宝石晶体生长炉还具有可智能调节的循环水冷却器，冷却器的冷却管道进水端设置分流调节阀，出水端设置温度传感器，根据温度传感器的反馈调节分流调节阀，控制需要冷却的水走直流管或者螺旋管，使出水口流出的水再要求温度下，有利于维持蓝宝石晶体生长炉的冷却系统的稳定性和冷却效果。

附图说明

图1为本发明晶体生长炉加热器的结构示意图；

图2为本发明蓝宝石晶体生长炉的内部结构示意图；

图3是本发明冷却器中冷却管道与分流器和汇流器的连接意图；

图4是本发明冷却器中分流器的结构示意图；

图5是本发明冷却器中汇流器的结构示意图；

图6是本发明冷却器的外部结构示意图。

图中标记：1、炉体，2、坩埚，3、冷却器，4、换热器，5、隔热层，6、进气孔，7、排气孔，8、拉晶杆，9、籽晶,10、水冷盘，11、支杆，12、水冷管，13、排水管，14、流量控制阀，15、进水管，16、环形基筒，17、加热环，18、电机，19、提拉线，20、箱体，21、分流器，22、汇流器，23、直流管，24、螺旋管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

如图1所示：一种晶体生长炉加热器，包括环形基筒16、加热环17以及用于驱动基筒上下移动的电机18，环形基筒16罩设在坩埚2的外部，加热环17设置在环形基筒16的内壁上，且加热环17通过导线与炉体1外部的加热元件电源和控制器连接，所述炉体1的炉盖上对称设置有两个电机18，电机18与控制器通过导线连接，电机18的输出轴上绕设有提拉线19，提拉线19的下端穿过炉体1并与环形基筒16的上端固定连接。提拉线19上设置有温度传感器，温度传感器通过导线与控制器连接。

图2所示：一种蓝宝石晶体生长炉，包括炉体1、坩埚2、加热器、冷却器3、换热器4和控制器，加热器用于炉体1内部的加热，冷却器3用于冷却循环水，换热器4具有可进行热交换的循环水流道和保护气流道，所述炉体1的侧壁还开设有观察窗。所述炉体1的内壁和底壁上均设置有隔热层5，隔热层5的材质为氧化锆。炉体1的侧壁上部设置有用于向炉体1内部充入惰性保护气的进气孔6，炉体1的侧壁下部设置有用于抽真空的排气孔7，所述坩埚2设置在炉体1内部，炉体1的顶部中心位置设置可供拉晶杆8穿过的通孔，拉晶杆8的下端穿过该通孔并置于坩埚2上方，且拉晶杆8的下端端头设置有籽晶9。所述坩埚2的底部设置有冷却组件，冷却组件包括与坩埚2底部紧密贴合的水冷盘10以及用于支撑水冷盘10的支杆11，水冷盘10的内部盘设有水冷管12，炉体1的底部对应支杆11的下端处设置有管道口，所述支杆11为中空杆体，水冷管12的进水端和出水端均穿过支杆11内部并置于炉体1外；所述水冷管12的出水端连接有排水管13，排水管13的尾端分为两根支管，其中一根支管连接至换热器4的循环水流道进口，另外一根支管连接至冷却器3的进水口，且两根支管上均设置有流量控制阀14，流量控制阀14通过导线与控制器连接，换热器4的循环水流道出口和冷却器3的出水口通过管道汇集后经进水管15连接至水冷管12的进水端，所述换热器4的保护气流道进口连接至供气系统，换热器4的保护气流道出口连接至炉体1上的进气孔6。

如图3-6所示：为本发明中冷却器的具体结构，所述所述冷却器包括箱体20、分流器21、汇流器22和三组平行设置的冷却管道，分流器21和汇流器22分别设置在箱体20相对的两端，分流器21包括前表面设置的一个进水口和后表面设置的三组分流口，每组分流口包括两个通水口，分流器21的每一组分流口都设置一个分流调节阀，且分流调节阀与控制器通过线路控制连接，汇流器22包括前表面设置的三组汇流口和后表面设置的一个出水口，每组汇流口包括两个通水口，汇流器22的出水口处设置有温度传感器，且温度传感器与控制器通过线路控制连接，所述冷却管道包括直流管23和螺旋管24，直流管23设置在螺旋管24的螺旋中心，冷却管道的前端通过分流调节阀与分流器21连接，末端与汇流器22的汇流口连接。

冷却器中的温度传感器用于检测汇流器的出水口排出水的温度，通过设定对比值，当感应到的温度低于设定值时指示灯为绿色，说明冷却效果符合要求，感应到的温度值高于设定值时说明冷却水未达到需求的温度，需要调节分流调节阀，使冷却水得到更充分的冷却，操作台上的控制器设有手动工作模式和自动工作模式两种，自动工作模式下分流调节阀根据温度传感器的反馈进行智能调节，手动工作模式可根据操作台上的指示灯情况人工调节分流调节阀的工作情况，自动工作模式用于正常情况，手动工作模式用于冷却系统冷却效果不稳定，内部出现故障或维修时的调节等突发状况。通过传感器进行反馈调节，设置自动工作模式和手动工作模式，可应对使用中遇见的多种状况，可以大大减少冷却系统的冷却水的储备量，对冷却系统的冷却工作有很大的帮助。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。