一种旋转接头、坩埚升降旋转机构及长晶炉的制作方法

本技术属于长晶领域，具体地说，涉及一种旋转接头、坩埚升降旋转机构及长晶炉。

背景技术：

1、长晶炉是用于生产碳化硅单晶的一种设备，将高纯度的碳化硅微粉和籽晶分别置于长晶炉内的坩埚中，通过控制坩埚内的温度，以生产出碳化硅单晶，因此需要对坩埚内的温度进行实时测试。

2、目前采用的坩埚内的温度测试方式是在长晶炉的炉体内一处固定位置进行测量，这种测量方式只能针对某一处位置进行，由于坩埚内不同位置是存在温差的，因而单一测量值并不能反映坩埚内的实际温度状况，而温度控制对长晶会产生较大影响。

技术实现思路

1、针对当前单一测量值并不能反映坩埚内的实际温度的问题。

2、第一方面，本技术提出了一种旋转接头，包括固定本体、旋转本体、通孔、冷却通道、冷却入口和冷却出口，其中：固定本体具有容纳旋转本体的安装腔，旋转本体穿过安装腔设置在固定本体内，旋转本体可相对于固定本体旋转；

3、通孔沿第一方向贯穿旋转本体，用于为坩埚底部的温度测量提供测量通道；

4、冷却通道设置在固定本体和旋转本体内部，冷却通道的接入端与冷却入口连通，冷却通道的接出端与冷却出口连通，冷却介质通过冷却入口进入冷却通道，经冷却出口离开冷却通道；

5、冷却入口和冷却出口设置在固定本体上。

6、通过在旋转接头上设置通孔，使得红外光能够穿过该通孔，便于对坩埚底部的温度进行测量，同时，对旋转接头上的冷却通道进行适应性设计，使得旋转接头在为坩埚底部的温度测量提供测量通道的同时，能够兼顾旋转接头为旋转轴提供冷却介质。

7、可选的，冷却通道包括第一柱形通道、第二柱形通道、第一环形通道和第二环形通道，其中：

8、第一柱形通道沿第一方向设置在旋转本体上，第一柱形通道的第一端贯穿旋转本体，第一柱形通道的第二端终止于旋转本体内部；

9、第二柱形通道沿第一方向设置在旋转本体上，第二柱形通道的第一端贯穿旋转本体，第二柱形通道的第二端终止于旋转本体内部；

10、第一环形通道环绕通孔设置，并位于旋转本体与固定本体之间，第一环形通道分别与冷却入口、第一柱形通道连通；

11、第二环形通道环绕通孔设置，并位于旋转本体与固定本体之间，第二环形通道和第一环形通道沿第一方向间隔设置，第二环形通道分别与冷却出口、第二柱形通道连通。

12、第一环形通道用于连通冷却入口和第一柱形通道，冷却介质经冷却入口进入后，流入到第一环形通道，经第一环形通道流入到第一柱形通道，实现冷却介质从旋转接头向旋转轴的流入；第二环形通道用于连通冷却出口和第二柱形通道，冷却介质从旋转轴回流后，流入到第二柱形通道，然后经第二环形通道流入冷却出口，实现冷却介质从旋转轴向旋转接头的流出。

13、可选的，第一柱形通道至少设置有两个，至少两个第一柱形通道沿第一环形通道均匀设置；

14、和/或，

15、第二柱形通道至少设置有两个，至少两个第二柱形通道沿第二环形通道均匀设置。

16、根据需要流入旋转轴内的冷却介质流量的需求，可以灵活地设计第一柱形通道的数量，根据需要流出旋转轴的冷却介质流量的需求，可以灵活地设计第二柱形通道的数量；通过改变第一柱形通道和第二柱形通道的数量设置，改变冷却介质的流量，便于提高对旋转轴的冷却效果。

17、可选的，第一环形通道垂直于第一方向设置；和/或，第二环形通道垂直于第一方向设置。

18、将环形通道设计成垂直与第一方向，结构简单，便于旋转接头的加工。

19、可选的，第一环形通道相对于第一方向倾斜设置，冷却入口设置在第一环形通道所处倾斜面的低处；和/或，

20、第二环形通道相对于第一方向倾斜设置，冷却出口设置在第二环形通道所处倾斜面的低处。

21、将第一环形通道设计成相对于第一方向倾斜设置，并使冷却入口位于第一环形通道所处倾斜面的低处，可以增长冷却介质(温度较低)从第一环形通道进入第一柱形通道的行程，进而提高冷却效果；

22、将第二环形通道设计成相对与第一方向倾斜设置，并使冷却出口位于第二环形通道所处倾斜面的低处，可以减少冷却介质(温度较高)从第二柱形通道进入第二环形通道的行程，进而提高冷却效果。

23、可选的，旋转本体与固定本体通过轴承连接，且旋转本体与固定本体之间设置有密封件。

24、通过轴承连接旋转本体和固定本体，使得旋转本体相对于固定本体顺畅转动，使旋转本体能够更好地跟随旋转轴进行同步转动；在旋转本体和固定本体之间设置密封件，能够有效防止旋转本体与固定本体之间发生漏液或漏气的现象，有助于维持旋转接头内部的压强，保证冷却介质在旋转接头内的流动。

25、第二方面，本技术提出了一种坩埚升降旋转机构，包括如本技术上述的旋转接头、旋转轴、第一驱动机构和第二驱动机构，其中：

26、旋转轴内形成有空心区，空心区与旋转接头的通孔对接，用于为坩埚底部的温度测量提供测量通道；

27、旋转接头与旋转轴连接，用于为旋转轴提供冷却介质；

28、第一驱动机构的驱动端与旋转轴连接，用于驱动旋转轴旋转；

29、第二驱动机构的驱动端与旋转轴连接，用于驱动旋转轴升降。

30、坩埚升降旋转机构采用本技术所提出的旋转接头，能够在驱动坩埚升降、旋转的同时，通过旋转接头的通孔为坩埚底部的温度测量提供测量通道。

31、可选的，旋转轴包括第一空心圆柱、第二空心圆柱、第一封环、第二封环和隔板，其中：

32、第一空心圆柱套设于第二空心圆柱内部，形成具有中空区和空心区的嵌套圆柱，空心区为第一空心圆柱的空心区域；中空区为第一空心圆柱的外壁与第二空心圆柱的内壁之间的区域，用于循环冷却介质；

33、第一封环设置在中空区的第一端，用于封闭中空区的第一端；第二封环设置在中空区的第二端，且第二封环上设置有与冷却通道对接的对接孔，用于对接旋转接头；

34、隔板沿第一方向自中空区的第一端向第二端延伸设置，用于将中空区隔断成至少两个流道，且至少两个流道在中空区的第二端相连通。

35、旋转轴采用第一空心圆柱、第二空心圆柱嵌套在一起的嵌套圆柱，形成用于循环冷却介质的中空区和用于为坩埚底部温度测量提供检测通道的空心区，结构紧凑，易于加工。

36、可选的，坩埚升降旋转机构还包括具有贯穿孔的石墨轴，石墨轴设置在旋转轴上方，并与旋转轴同步升降、旋转。

37、通过在旋转轴上方设置具有贯穿孔的石墨轴，在坩埚升降旋转机构的第二驱动机构驱动旋转轴及石墨轴升降时，石墨轴能够代替旋转轴上升至炉体内部，能够耐高温，提高旋转轴的使用寿命。

38、可选的，坩埚升降旋转机构还包括止动件，止动件固定连接在坩埚升降旋转机构的安装架上，旋转接头的固定本体固定连接在止动件上。

39、通过设置止动件，可以对固定本体进行有效固定，防止旋转本体在旋转时，扰动固定本体使与固定本体对接的管道发生扭转，带来安全隐患。

40、第三方面，本技术提出了一种长晶炉，包括坩埚、如本技术的坩埚升降旋转机构、第一红外测量机构和第二红外测量机构，其中：

41、坩埚直接或间接固定设置在坩埚升降旋转机构的旋转轴上，坩埚升降旋转机构驱动坩埚升降、旋转；

42、第一红外测量机构设置在旋转接头下方，第一红外测量机构发出的红外光依次穿过旋转接头的通孔、旋转轴的空心区、石墨轴的贯穿孔到达坩埚底部；

43、第二红外测量机构设置在炉体的顶部，第二红外测量机构发出的红外光穿过炉体的顶部开设的测量孔到达坩埚上方。

44、采用本技术所提出的坩埚升降旋转机构，在旋转接头的下方设置第一红外测量机构，第一红外测量机构发出的红外光依次穿过旋转接头的通孔、旋转轴的空心区、石墨轴的贯穿孔到达坩埚底部，更便于对坩埚底部进行温度测量；在炉体的顶部设置第二红外测量机构，对坩埚顶部的温度进行测量，本技术的长晶炉能够完成对坩埚的顶部和底部的测量，从而更准确地获取长晶炉内的温度场，更好的控制长晶工艺，从而提高长晶效果。

45、可选的，长晶炉还包括炉体、热电偶和第三驱动机构，坩埚设置在炉体内部，热电偶穿过炉体的顶部设置，第三驱动机构的驱动端与热电偶连接，用于驱动热电偶在炉体内升降，使热电偶与坩埚之间的垂直距离恒定。

46、通过设置第三驱动机构和热电偶，能够保证热电偶随坩埚的升降，始终处于与坩埚具有恒定的垂直距离，从而准确测量预设位置处的温度。