一種制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置，包括熱交換爐本體、熱交換鉬管和固定法蘭盤，所述熱交換爐本體的內腔上部和下部分別設有上熱區和下保溫區，所述熱交換鉬管自外部經下保溫區延伸至上熱區內，所述固定法蘭盤安裝在所述熱交換爐本體的底部，其內部還設有氦氣供應管路，所述下保溫區內自上而下還設有相互連接的保溫件和支撐件，所述保溫件的內部設有一上小下大的錐形通孔，所述熱交換鉬管穿設在所述錐形通孔內，所述支撐件固定在所述熱交換爐本體的底部，且套設在所述熱交換鉬管和固定法蘭盤的外側。本實用新型避免了熱交換鉬管在上熱區和下保溫區交界區出現溫度驟降，延長了熱交換鉬管的使用壽命；并且實現了氦氣精確控制，節省了氦氣用量。
【專利說明】
一種制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及藍寶石晶體制備裝置技術領域，尤其涉及一種制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置。
【背景技術】
[0002]A1203單晶又稱藍寶石，俗稱剛玉，是一種簡單配位型氧化物晶體。藍寶石晶體具有優異的光學性能、機械性能和化學穩定性，強度高、硬度大、耐沖刷，可在接近200(TC高溫的惡劣條件下工作，因而被廣泛的應用于紅外軍事裝置、衛星空間技術、高強度激光的窗口材料。其獨特的晶格結構、優異的力學性能、良好的熱學性能使藍寶石晶體成為實際應用的半導體GaN/A1203發光二極管(LED)，大規模集成電路SOI和SOS及超導納米結構薄膜等最為理想的襯底材料。近年來，隨著現代科學技術的發展，對藍寶石晶體材料的尺寸、質量不斷提出新的要求。
[0003]1947年美國開始使用熱交換法Heat exchange method(HEM)熱交換法來生產大直徑藍寶石單晶。國內引進該方法進行大批量生產，該方法已經成為藍寶石單晶生產主流技術之一O
[0004]熱交換法(HEM)基本原理:
[0005]1.利用熱交換器來帶走熱量，使得晶體生長區內形成一個下冷上熱縱向溫度梯度；
[0006]2.藉由精確控制熱交換器內氣體流量大小及改變加熱功率的大小來控制此一溫度梯度，使得坩禍內溶液由下至上慢慢凝固成晶體。
[0007]但是，目前的熱交換法(HEM)還存在以下缺點:
[0008]I)、核心部件之一的熱交換器管，在與熱場交界面出現大的溫度波動及反應尾氣侵蝕，造成其在該小區域部位斷裂，從而造成熱交換爐的損耗，大大地增加了設備的使用成本；
[0009]2)、氦氣價格昂貴且工藝氦氣流量不易精確控制。
【實用新型內容】
[0010]本實用新型主要是解決現有技術中所存在的技術問題，從而提供一種避免熱交換器管的反應侵蝕且能控制氦氣流量的制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置。
[0011]本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:
[0012]本實用新型提供的制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置，包括熱交換爐本體、熱交換鉬管和固定法蘭盤，所述熱交換爐本體的內腔上部和下部分別設有上熱區和下保溫區，所述熱交換鉬管自外部經下保溫區延伸至上熱區內，所述固定法蘭盤安裝在所述熱交換爐本體的底部，其內部還設有氦氣供應管路，所述下保溫區內自上而下還設有相互連接的保溫件和支撐件，所述保溫件的內部設有一上小下大的錐形通孔，所述熱交換鉬管穿設在所述錐形通孔內，所述支撐件固定在所述熱交換爐本體的底部，且套設在所述熱交換鉬管和固定法蘭盤的外側。
[0013]進一步地，所述上熱區和下保溫區之間設有一隔板，所述隔板緊貼在保溫件的上表面，且其中間還設有一貫穿孔，所述貫穿孔的位置與所述錐形通孔的位置相對應，且所述貫穿孔的直徑與所述錐形通孔的小徑相同。
[0014]進一步地，所述保溫件和支撐件一體式成型，且均采用石墨材質制作而成。
[0015]進一步地，所述支撐件的頂部設有一卡槽，所述保溫件的底部與所述卡槽相配合。
[0016]進一步地，所述錐形通孔的孔壁與所述熱交換鉬管的軸線之間的夾角為15°-60°。
[0017]本實用新型的有益效果在于:通過將熱交換鉬管穿設在保溫件內部的上小下大的錐形通孔中，使保溫件為熱交換鉬管提供了一個漸變的溫度梯度區，避免了熱交換鉬管在上熱區和下保溫區交界區出現溫度驟降，延長了熱交換鉬管的使用壽命;并且保溫件采用支撐件與熱交換爐本體底部固定連接，改變了爐腔內氦氣流通通道，使得熱交換爐本體內氦氣集中由錐形通孔頂部進入上熱區內部，從而實現了氦氣精確控制，節省了氦氣用量。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1是本實用新型一個實施例的制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置的結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型另一個實施例的制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0022]參閱圖1所示，本實用新型的制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置，包括熱交換爐本體1、熱交換鉬管2和固定法蘭盤3，熱交換爐本體I的內腔上部和下部分別設有上熱區4和下保溫區5，熱交換鉬管2自外部經下保溫區5延伸至上熱區4內，固定法蘭盤3安裝在熱交換爐本體I的底部，其內部還設有氦氣供應管路，下保溫區5內自上而下還設有相互連接的保溫件6和支撐件7，保溫件6的內部設有一上小下大的錐形通孔8，熱交換鉬管2穿設在錐形通孔8內，支撐件7固定在熱交換爐本體I的底部，且套設在熱交換鉬管2和固定法蘭盤3的外側。本實用新型通過將熱交換鉬管2穿設在保溫件6內部的上小下大的錐形通孔8中，使保溫件6為熱交換鉬管2提供了一個漸變的溫度梯度區，避免了熱交換鉬管2在上熱區4和下保溫區5交界區出現溫度驟降，延長了熱交換鉬管2的使用壽命;并且保溫件6采用支撐件7與熱交換爐本體I底部固定連接，改變了熱交換爐本體I內氦氣流通通道，使得爐腔內氦氣集中由錐形通孔8頂部進入上熱區4內部，從而實現了氦氣精確控制，節省了氦氣用量。
[0023]具體地，為了隔絕上熱區4和下保溫區5，減少工藝反應氣體對熱交換鉬管2的侵蝕，上熱區4和下保溫區5之間設有一隔板9，隔板9緊貼在保溫件6的上表面，且其中間還設有一貫穿孔10，貫穿孔10的位置與錐形通孔8的位置相對應，且貫穿孔10的直徑與錐形通孔8的小徑相同。
[0024]在本發明的一個本實施例中，保溫件6和支撐件7—體式成型，這樣便于減小加工工序，提高加工效率。保溫件6和支撐件7均采用石墨材質制作而成，石墨材質具有高純、保溫性能良好、硬質等優點。當然，保溫件6和支撐件7也可以采用其他材料進行制作。
[0025]參閱圖2所示，在本實用新型的另一個實施例中，支撐件7的頂部設有一卡槽71，保溫件6的底部與卡槽71相配合。
[0026]具體地，為了在保證均勻的溫度梯度前提下，縮小了氦氣工藝空間，可以使氦氣通過最短路徑進入熱交換爐本體I內參與反應，減少氦氣用量，錐形通孔8的孔壁與熱交換鉬管2的軸線之間的夾角為15° -60°。
[0027]以上，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置，包括熱交換爐本體、熱交換鉬管和固定法蘭盤，所述熱交換爐本體的內腔上部和下部分別設有上熱區和下保溫區，所述熱交換鉬管自外部經下保溫區延伸至上熱區內，所述固定法蘭盤安裝在所述熱交換爐本體的底部，其內部還設有氦氣供應管路，其特征在于，所述下保溫區內自上而下還設有相互連接的保溫件和支撐件，所述保溫件的內部設有一上小下大的錐形通孔，所述熱交換鉬管穿設在所述錐形通孔內，所述支撐件固定在所述熱交換爐本體的底部，且套設在所述熱交換鉬管和固定法蘭盤的外側。2.如權利要求1所述的制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置，其特征在于，所述上熱區和下保溫區之間設有一隔板，所述隔板緊貼在所述保溫件的上表面，且其中間還設有一貫穿孔，所述貫穿孔的位置與所述錐形通孔的位置相對應，且所述貫穿孔的直徑與所述錐形通孔的小徑相同。3.如權利要求2所述的制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置，其特征在于，所述保溫件和支撐件一體式成型，且均采用石墨材質制作而成。4.如權利要求2所述的制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置，其特征在于，所述支撐件的頂部設有一卡槽，所述保溫件的底部與所述卡槽相配合。5.如權利要求1所述的制備藍寶石晶體熱交換爐的保護裝置，其特征在于，所述錐形通孔的孔壁與所述熱交換鉬管的軸線之間的夾角為15° -60°。
【文檔編號】C30B29/20GK205556856SQ201620243561
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】季泳, 馬照軍
【申請人】貴州皓天光電科技有限公司