專利名稱：帶有爐口溫場維護(hù)機(jī)構(gòu)的布里奇曼法單晶生長裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有爐口溫場維護(hù)機(jī)構(gòu)的布里奇曼法單晶生長裝置，屬于C30B單晶生長領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
坩堝下降單晶生長法，又稱布里奇曼單晶生長法，是一種常用的單晶生長方法。用于單晶生長用的材料裝在圓柱型的坩堝中，緩慢地下降，并通過一個(gè)具有一定溫度梯度的加熱爐，爐溫控制在略高于材料熔點(diǎn)附近。根據(jù)材料的性質(zhì)加熱器件可以選用電阻爐或高頻爐。在通過加熱區(qū)域時(shí)，坩堝中的材料被熔融，當(dāng)坩堝持續(xù)下降時(shí)，坩堝底部的溫度先下降到熔點(diǎn)以下，并開始結(jié)晶，單晶隨坩堝下降而持續(xù)長大。坩堝下降法單晶生產(chǎn)車間通常用來生產(chǎn)大尺寸的工業(yè)用途的大單晶，關(guān)于這一點(diǎn)，對于單晶生長領(lǐng)域的人員而言，是公知的。在采用坩堝下降法生產(chǎn)的各型單晶中，有相當(dāng)一部分涉及有毒元素，所述有毒元素例如鉛、鎘、碲、汞等，更具體地，相關(guān)單晶例如，二氧化碲單晶，鎢酸鎘單晶、亞碲酸鉍單晶，等等。在使用坩堝下降法生產(chǎn)單晶的過程中，為保持單晶生長爐腔區(qū)的溫場穩(wěn)定，以期生長出結(jié)晶良好的單晶，通常還要求坩堝下降法單晶生長裝置周邊空氣的溫場穩(wěn)定，因?yàn)?，單晶生長爐腔區(qū)其空氣氛與裝置外部空氣之間有一個(gè)接壤的空氣過渡區(qū)，裝置外部空氣溫場的穩(wěn)定通常被認(rèn)為是有利于在更精細(xì)的層面上支持單晶生長爐腔區(qū)的溫場穩(wěn)定，基于這一考慮，坩堝下降法單晶生產(chǎn)車間通常是門窗緊閉，處于空氣流通不暢、很少更新的狀態(tài)，在此單晶生長過程中，生產(chǎn)人員仍需要間隔時(shí)段地進(jìn)入所述車間內(nèi)監(jiān)察單晶生長情況。多數(shù)的單晶生長情形中，所用坩堝是敞口坩堝，而在使用封口坩堝的情形下，由于高溫高壓及化學(xué)侵蝕作用，常發(fā)生坩堝封口被突破的情況，此時(shí)的封口坩堝與敞口坩堝并無實(shí)質(zhì)上的不同，上文已述及，此單晶生長法常涉及有毒元素，在高溫區(qū)間，這些有毒元素在與空氣接觸的條件下，常生成在高溫下具有一定揮發(fā)性的有毒物質(zhì)，關(guān)于這一點(diǎn)，對于化學(xué)專業(yè)人員來說，無須贅言，這些揮發(fā)性有毒物質(zhì)順著爐子內(nèi)外的所述空氣過渡區(qū)擴(kuò)散到所述車間的室內(nèi)空氣中，這類有毒物質(zhì)其毒性有多大，對于化學(xué)專業(yè)人員來說，亦無須贅言，這類混雜于車間空氣中的有毒物質(zhì)無色、無味，不易覺察，問題還在于，為保持車間內(nèi)部空氣溫場穩(wěn)定而緊閉車間門窗的習(xí)慣性做法使得上述有毒物質(zhì)在車間空氣中進(jìn)一步積聚到更為有害的濃度。相關(guān)生產(chǎn)人員進(jìn)出于這樣的有毒空氣氛中，其所受到的健康損害不言而喻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對上述坩堝下降法單晶生產(chǎn)車間存在的有毒元素污染車間空氣的狀況，研發(fā)出一種既能夠保持爐口周邊空氣溫場基本穩(wěn)定，又能夠保護(hù)相關(guān)生產(chǎn)人員使其免受有毒空氣損害的新型坩堝下降法單晶生長裝置。本發(fā)明通過如下方案解決所述技術(shù)問題，該方案提供的是一種帶有爐口溫場維護(hù)機(jī)構(gòu)的布里奇曼法單晶生長裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)布里奇曼法單晶生長爐，重點(diǎn)是，在所述布里奇曼法單晶生長爐的周邊環(huán)繞裝設(shè)有擋風(fēng)屏，該擋風(fēng)屏用于穩(wěn)定所述布里奇曼法單晶生長爐爐口周邊的空氣溫場，該擋風(fēng)屏由一些屏狀物組合而成，該屏狀物的底邊裝設(shè)有一些滑輪，該屏狀物的底邊經(jīng)由滑輪與裝設(shè)在地面的圓弧狀軌道滑移鄰接，該屏狀物的橫斷面輪廓呈弧線狀，裝設(shè)在地面的圓弧狀軌道沿地面環(huán)繞在布里奇曼法單晶生長爐周邊，該圓弧狀軌道的數(shù)量在一條以上，每一條圓弧狀軌道至少承載一片所述屏狀物。所述布里奇曼法單晶生長爐其技術(shù)含義是公知的。所述擋風(fēng)屏環(huán)繞在布里奇曼法單晶生長爐周邊，阻擋周邊空氣擾動(dòng)，維護(hù)所述爐口周邊空氣溫場穩(wěn)定。所述屏狀物可以在外力輕推之下，沿所述軌道滑移、挪動(dòng)，從而開啟足夠大的觀察空間及操作空間，而在相關(guān)操作、觀察結(jié)束之后，又能夠通過輕推所述屏狀物，使之滑移、挪動(dòng)并回到關(guān)閉狀態(tài)。所述滑輪及與之匹配的滑移軌道，市場有售；有很多型號的滑輪及與之匹配的滑移軌道可供選擇；市售的滑移軌道可以根據(jù)需要彎繞成所需形狀；與之匹配的所述滑輪的數(shù)量不限，所述滑輪的數(shù)量例如三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)、十個(gè)、二十個(gè)，三十個(gè)、六十個(gè)，等為進(jìn)一步精細(xì)地穩(wěn)定所述爐口周邊的空氣溫場，還可以在所述屏狀物內(nèi)側(cè)及外側(cè)鄰近底邊的位置均裝設(shè)裙?fàn)钗铮撊範(fàn)钗镉扇嵝圆牧蠘?gòu)成，所述柔性材料是橡膠、無紡布或石棉布，該裙?fàn)钗镉糜趪?yán)密阻擋所述底邊位置的縫隙漏風(fēng)。所述 屏狀物的數(shù)量不限，所述屏狀物的數(shù)量例如二個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)，等
等，結(jié)構(gòu)中的屏狀物的數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)定。圓弧狀軌道的數(shù)量在一條以上，圓弧狀軌道的數(shù)量例如可以是兩條、三條、四條、五條、六條，等等，圓弧狀軌道的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。所述圓弧狀軌道既可以是非閉合的一段圓弧狀軌道；所述圓弧狀軌道也可以是閉合的形成圓圈的圓弧狀軌道。每一條圓弧狀軌道至少承載一片所述屏狀物，例如，每一條圓弧狀軌道可以承載一片的屏狀物、兩片的屏狀物、三片的屏狀物、四片的屏狀物、五片的屏狀物，等等，每一條圓弧狀軌道承載的屏狀物的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。為避免出于觀察目的而過于頻繁地推移所述屏狀物，可以在所述屏狀物上開設(shè)透明觀察窗，基于該考慮，至少有一片的屏狀物是帶有透明觀察窗的屏狀物，該透明觀察窗的形狀是圓形、橢圓形、方形或矩形，該透明觀察窗的材質(zhì)是有機(jī)玻璃或無機(jī)玻璃。所述透明觀察窗不是必須的。另外，在每一片所述屏狀物上都裝設(shè)所述透明觀察窗，也是可以的，當(dāng)然這種普遍開設(shè)透明觀察窗的結(jié)構(gòu)方式不是必須的。本案裝置當(dāng)然還可以包括一些附件，所述附件例如，通過電纜與所述布里奇曼法單晶生長爐爐內(nèi)電熱棒聯(lián)接的自動(dòng)溫度控制器；又例如，通過電纜與坩堝升降裝置電機(jī)聯(lián)接的電源開關(guān)裝置；以及，坩堝升降裝置旁邊裝設(shè)的參照用標(biāo)尺，等等。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，裝置的結(jié)構(gòu)包含了環(huán)繞布里奇曼法單晶生長爐主體的擋風(fēng)屏，該擋風(fēng)屏能夠通過輕推滑移開啟，由于該擋風(fēng)屏的存在，使得爐口周邊的空氣溫場得以維持穩(wěn)定，當(dāng)采用本案裝置生長單晶時(shí)，車間工作人員就可以放心地打開車間的門、窗，讓車間內(nèi)外的空氣流通，而不用擔(dān)心所述爐口周邊溫場受到大幅擾動(dòng)，本案技術(shù)方案避免了來自單晶生長爐的有毒空氣在車間內(nèi)的高濃度積聚，相關(guān)單晶生產(chǎn)人員因此可以避免長期吸入有毒氣體，這對于維護(hù)相關(guān)單晶生產(chǎn)人員的健康是有益的。本案技術(shù)方案看似簡單，但卻打破了該領(lǐng)域該行業(yè)從業(yè)人員包括專業(yè)研究人員的長期以來的行為慣例。


圖1示意地展示擋風(fēng)屏與布里奇曼法單晶生長爐主體之間的相對位置關(guān)系，其中，虛線表示擋風(fēng)屏的位置及其大略的輪廓。圖2用虛線示意地展示由三片屏狀物圍繞而成的擋風(fēng)屏，其中，每一片屏狀物都可以輕推滑移，由此方式實(shí)現(xiàn)擋風(fēng)屏的開啟或擋風(fēng)屏的閉合，圖中的箭頭符號分別顯示其鄰近的屏狀物的滑移運(yùn)動(dòng)方式及滑移運(yùn)動(dòng)方向。圖3以局部縱向截面圖的方式來顯示屏狀物底邊位置的結(jié)構(gòu)形態(tài)。圖中，I是布里奇曼法單晶生長爐，2是坩堝升降裝置，3是用于埋置白金坩堝的高鋁陶瓷筒，4是所述爐口的位置，5是以虛線顯示其大略輪廓的擋風(fēng)屏，6是局部放大顯示的屏狀物，7是滑輪，8、11分別是裝設(shè)于屏狀物內(nèi)外兩側(cè)底邊位置的裙?fàn)钗铮?是裝設(shè)有軌道的地面，10是裝設(shè)于地面的軌道，此外，附圖中出現(xiàn)的箭頭符號分別顯示其鄰近的屏狀物的滑移運(yùn)動(dòng)方式及滑移運(yùn)動(dòng)方向。
具體實(shí)施例方式圖1、圖2、圖3的集合，大略地展示了本案的一個(gè)實(shí)施例，本例裝置的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)布里奇曼法單晶生長爐1，在布里奇曼法單晶生長爐I的周邊環(huán)繞裝設(shè)有擋風(fēng)屏5，擋風(fēng)屏5用于穩(wěn)定布里奇曼法單晶生長爐I爐口 4周邊的空氣溫場，擋風(fēng)屏5由一些屏狀物組合而成，圖例2中顯示的是由三片屏狀物組合而成的擋風(fēng)屏，屏狀物的底邊裝設(shè)有一些滑輪7，屏狀物的底邊經(jīng)由滑輪7與裝設(shè)在地面9的圓弧狀軌道10滑移鄰接，屏狀物的橫斷面輪廓呈弧線狀，裝設(shè)在地面9的圓弧狀軌道10沿地面9環(huán)繞在布里奇曼法單晶生長爐I的周邊，圓弧狀軌道10的數(shù)量在一條以上，圖例3中沒有顯示其它并列的滑移軌道，每一條圓弧狀軌道10至少承載一片屏狀物。圖例中沒有繪出所述自動(dòng)溫度控制器。圖例中也沒有繪出所述電源開關(guān)以及所述參照用標(biāo)尺等附件。圖例中也沒有繪出該單晶生長爐內(nèi)部電熱元件的配置結(jié)構(gòu)。
在屏狀物內(nèi)側(cè)及外側(cè)鄰近底邊的位置均可裝設(shè)裙?fàn)钗?，在圖例3中顯示的裙?fàn)钗锓謩e是裙?fàn)钗?和裙?fàn)钗?1，裙?fàn)钗?以及裙?fàn)钗?1都是由柔性材料構(gòu)成，該柔性材料可以是橡膠、無紡布或石棉布，裙?fàn)钗?以及裙?fàn)钗?1是用于嚴(yán)密阻擋所述底邊位置的縫隙漏風(fēng)。這是因?yàn)閮?nèi)部的熱空氣具有向上升騰的傾向，這會(huì)產(chǎn)生一定的向上抽提空氣的力量，結(jié)構(gòu)中的裙?fàn)钗?以及裙?fàn)钗?1的存在，有助于遏制屏狀物底邊滑輪與軌道之間的縫隙漏風(fēng)，以此方式實(shí)現(xiàn)空氣擾動(dòng)的進(jìn)一步弱化。屏狀物上也可以開設(shè)有透明觀察窗，該透明觀察窗不是必須的。圖例中也沒有繪出該透明觀察窗。
權(quán)利要求
1.帶有爐口溫場維護(hù)機(jī)構(gòu)的布里奇曼法單晶生長裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)布里奇曼法單晶生長爐，其特征是，在所述布里奇曼法單晶生長爐的周邊環(huán)繞裝設(shè)有擋風(fēng)屏，該擋風(fēng)屏用于穩(wěn)定所述布里奇曼法單晶生長爐爐口周邊的空氣溫場，該擋風(fēng)屏由一些屏狀物組合而成，該屏狀物的底邊裝設(shè)有一些滑輪，該屏狀物的底邊經(jīng)由滑輪與裝設(shè)在地面的圓弧狀軌道滑移鄰接，該屏狀物的橫斷面輪廓呈弧線狀，裝設(shè)在地面的圓弧狀軌道沿地面環(huán)繞在布里奇曼法單晶生長爐周邊，該圓弧狀軌道的數(shù)量在一條以上，每一條圓弧狀軌道至少承載一片所述屏狀物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有爐口溫場維護(hù)機(jī)構(gòu)的布里奇曼法單晶生長裝置，其特征是，在所述屏狀物內(nèi)側(cè)及外側(cè)鄰近底邊的位置均裝設(shè)有裙?fàn)钗?，該裙?fàn)钗镉扇嵝圆牧蠘?gòu)成，所述柔性材料是橡膠、無紡布或石棉布，該裙?fàn)钗镉糜趪?yán)密阻擋所述底邊位置的縫隙漏風(fēng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有爐口溫場維護(hù)機(jī)構(gòu)的布里奇曼法單晶生長裝置，其特征是，至少有一片的屏狀物是帶有透明觀察窗的屏狀物，該透明觀察窗的形狀是圓形、橢圓形、方形或矩形，該透明觀察窗的材質(zhì)是有機(jī)玻璃或無機(jī)玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有爐口溫場維護(hù)機(jī)構(gòu)的布里奇曼法單晶生長裝置，其特征是，所述圓弧狀軌道是閉合的形成圓 圈的圓弧狀軌道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有爐口溫場維護(hù)機(jī)構(gòu)的布里奇曼法單晶生長裝置，屬于單晶生長領(lǐng)域。為避免爐口溫場擾動(dòng)，該布里奇曼法單晶生長行業(yè)人員習(xí)慣地緊閉車間門窗，該習(xí)慣，使得車間內(nèi)有毒氣體大量積聚，該狀況對相關(guān)生產(chǎn)人員構(gòu)成危害。本案旨在化解該問題。本案裝置的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)布里奇曼法單晶生長爐，要點(diǎn)是，在該布里奇曼法單晶生長爐的周邊環(huán)繞裝設(shè)有擋風(fēng)屏，該擋風(fēng)屏由一些屏狀物組合而成，這些屏狀物可以借由滑輪及軌道機(jī)構(gòu)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)輕推之下的滑移運(yùn)動(dòng)，由此達(dá)成擋風(fēng)屏的關(guān)閉動(dòng)作或開啟動(dòng)作。當(dāng)采用本案裝置生長單晶時(shí)，車間工作人員可以放心地打開車間的門、窗，讓車間內(nèi)外的空氣流通，而不用再擔(dān)心爐口及其周邊空氣溫場發(fā)生大幅擾動(dòng)。
文檔編號C30B11/00GK103194789SQ20121002271
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者李榕生, 孔祖萍, 陳杰, 孫杰, 謝文婷, 周雙雙, 劉燕 申請人:寧波大學(xué)