一種金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于對HPHT(高溫高壓)條件下溫度梯度法人工生長金剛石單晶的腔體內溫度進行準確測量的裝置，屬于金剛石晶體生長技術領域。
【背景技術】
[0002]人工生長大顆粒金剛石單晶通常是在HPHT(高溫高壓)條件下采取溫度梯度法生長，具體的說是通過人工生長金剛石專用的超高壓設備(國內普遍采用六面頂油壓機，國外也有采用其它形式的壓機，國內普遍采用六面頂油壓機)，將包含有石墨、金屬觸媒、導電加熱管和熱絕緣元件的葉臘石立方塊加壓至5-6GPa，通過導電加熱管的導電，加熱至金剛石生長要求的溫度1400°C-1450°C。
[0003]葉臘石立方塊內(也就是生長腔體)的較高的溫度和壓力，導致測量困難。小粒徑的金剛石晶體生長時間短，僅有幾十分鐘，最長也不過幾十小時，晶體生長后對腔體內的溫度場分布和實際壓力的影響較小，通過不同的加熱功率或加熱電壓試驗，根據試驗產品分析確認需要的加熱功率或加熱電壓，就能滿足工藝要求。大顆粒金剛石單晶生長時間一般為200-300小時，甚至更長。隨著晶體的不斷長大，因晶體的導熱性能與石墨和金屬觸媒相差較大，對腔體內的溫度場分布影響也就比較大；同時，碳由石墨轉化為金剛石后體積的變化對腔體內部的實際壓力也產生較大的影響。
[0004]HPHT(高溫高壓)條件下溫度梯度法人工生長大顆粒金剛石單晶的工藝條件十分苛刻，尤其是對腔體內溫度和壓力，要求在大顆粒金剛石單晶的生長期間應保持穩定和一致，因此對生長腔體內溫度的測量至關重要，目前還沒有能夠滿足要求的理想測量手段。
【發明內容】
[0005]本實用新型針對現有金剛石單晶生長腔體溫度測量技術存在的不足，提供一種結構簡單、測量方便的金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置。
[0006]本實用新型的金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，采用以下技術方案:
[0007]該溫度測量裝置，包括頂錘、夾持環和溫度傳感器，頂錘設置在夾持環的端部，溫度傳感器封裝在夾持環內。
[0008]所述頂錘與夾持環的結合處呈弧形。
[0009]所述夾持環內設置有冷卻水道，用于對頂錘進行冷卻。所述溫度傳感器位于冷卻水道的上方，防止冷卻水對測量溫度的干擾。
[0010]所述溫度傳感器的封裝孔底部設置有銅墊片，以保證良好的傳熱。
[0011]溫度傳感器通過引線連接至溫度測量儀表或模塊，在金剛石單晶生長腔體的前后左右四面各設置一個上述測溫裝置。頂錘感知生長腔體內的溫度，通過夾持環內的溫度傳感器測量該溫度，根據該溫度與生長腔體內實際溫度的相關性，從而得到腔體內的溫度。
[0012]本實用新型測量過程簡單，成本低，通過測量頂錘溫度，根據該溫度與腔體內實際溫度的相關性，從而得到腔體內的溫度，不直接測量處于高溫(1400°C-1450°C)高壓(5-6GPa)條件下的腔體內溫度。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置的結構原理示意圖。
[0014]圖2是本實用新型金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置的測量方式示意圖。
[0015]圖中:1、頂錘，2、夾持環，3、冷卻水道，4、水嘴，5、溫度傳感器，6、生長腔體，7、測溫
目.ο
【具體實施方式】
[0016]圖1給出了本實用新型金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置的結構，包括頂錘1、夾持環2和溫度傳感器5。頂錘I設置(夾持)在夾持環2的端部，溫度傳感器5設置在夾持環2的外側。頂錘2采用碳化鎢合金制成，其與夾持環2的結合處呈弧形。夾持環2由鋼材制成，安裝夾持環2的端部呈內凹弧形。夾持環2內設置有冷卻水道4，用于對頂錘I進行冷卻，冷卻水道4進口設置有水嘴4。溫度傳感器5采用PT100熱電阻，通過熱電阻專用線引出連接至溫度測量儀表或模塊。溫度傳感器5通過螺釘封裝在夾持環2中，且位于水嘴4的對面，處于冷卻水道4的上方，防止冷卻水對測量溫度的干擾。
[0017]為保持溫度測量的準確，溫度傳感器5封裝螺釘的螺紋孔底部應設計為平底，螺釘旋入前在螺紋孔底部放置銅墊片，以保證良好的傳熱。
[0018]如圖2所示，測量金剛石單晶生長腔體內的溫度時，在金剛石單晶生長腔體I的前后左右四面各設置一個上述測溫裝置7。頂錘I感知生長腔體內的溫度，通過夾持環2內的溫度傳感器5測量該溫度，根據該溫度與生長腔體I內實際溫度的相關性，從而得到腔體內的溫度。通過試驗推算并確認實際測量的溫度與金剛石單晶生長腔體內溫度的相關性，通過加熱裝置實現對生長腔體內溫度的控制。
[0019]上述裝置屬于間接測量，不直接測量處于高溫高壓(1400°C?1450°C，5_6GPa)條件下的腔體內溫度，而是通過溫度傳感器5測量頂錘I的溫度。
【主權項】
1.一種金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，其特征是:包括頂錘、夾持環和溫度傳感器，頂錘設置在夾持環的端部，溫度傳感器封裝在夾持環內。2.根據權利要求1所述的金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，其特征是:所述頂錘與夾持環的結合處呈弧形。3.根據權利要求1所述的金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，其特征是:所述夾持環內設置有冷卻水道，溫度傳感器位于冷卻水道的上方。4.根據權利要求1所述的金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，其特征是:所述溫度傳感器的封裝孔底部設置有銅墊片。
【專利摘要】一種金剛石單晶生長腔體溫度測量裝置，包括頂錘、夾持環和溫度傳感器，頂錘設置在夾持環的端部，溫度傳感器封裝在夾持環內。溫度傳感器通過引線連接至溫度測量儀表或模塊，在金剛石單晶生長腔體的前后左右四面各設置一個上述測溫裝置。頂錘感知生長腔體內的溫度，通過夾持環內的溫度傳感器測量該溫度，根據該溫度與生長腔體1內實際溫度的相關性，從而得到腔體內的溫度。該裝置測量過程簡單，成本低，通過測量頂錘溫度，根據該溫度與腔體內實際溫度的相關性，從而得到腔體內的溫度，不直接測量處于高溫高壓條件下的腔體內溫度。
【IPC分類】G01K7/18
【公開號】CN205280234
【申請號】CN201620007770
【發明人】王盛林, 王篤福, 王希江, 王希瑋, 徐昌
【申請人】濟南中烏新材料有限公司, 山東貝斯特環境技術有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月6日