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文章编号:1004-2539(2005)06-0075-04单晶炉机械传动系统综述(西安理工大学, 陕西西安 710048) 高利强摘要 机械传动系统是单晶炉的重要组成部分,它主要包括坩埚升降与旋转系统、籽晶升降与旋转系统等等。
本文详细论述了这两种传动系统的典型方案及其传动机理,最后阐明各单晶体生长方法所要求的传动系统。
关键词 单晶炉 机械传动 升降与旋转绪论单晶炉是单晶体生长设备,按照晶体生长方法可分为提拉法单晶炉、坩埚下降法单晶炉、区熔法单晶炉等等。
无论哪种设备,机械传动系统都是重要的组成部分。
它一般包括坩埚升降与旋转、籽晶升降与旋转部件等等。
为了减少热的不对称性,籽晶和坩埚一般都要旋转。
1 坩埚的升降与旋转系统坩埚升降与旋转部件典型设计有以下形式。
1.1 方案A(如图1a)图1a示出了一种用导柱和直线运动轴承导向用丝杠副传动实现坩埚杆升降功能的传动系统。
正常拉晶时的传动链为18 22 21 20 19 16 15 23 24 9 6。
快速升降时的传动链为27 26 25 24 9 6。
手动升降时的传动链为1 2 4 5 23 24 9 6。
坩埚旋转传动链为11 10 14 12 13 6。
1.2 方案B(对方案A的改进变形)方案A对大多数炉型都适用,但它在速度特别低的时候,容易出现爬行现象。
为了克服上述缺点,可以用滚珠丝杠副代替滑动丝杠副。
然而,滚珠丝杠副的传动效率在90%,不能自锁,必须在丝杠轴上配置相应的自锁装置。
图1b所示方案中谐波减速器(20)可满足要求。
经过上述改动,再根据具体炉型适当变形就是方案B传动系统。
1.3 方案C(如图1b)图1b示出了一种用直线滚动导轨支承导向,精密滚珠丝杆副传动实现坩埚杆升降功能的传动系统。
正常拉晶时的传动链为19 20 23 18 6 3。
快速升降时的传动链为21 20 23 18 6 3。
手动升降时的传动链为1 12 10 11 9 20 23 18 6 3。
直拉单晶炉设备简介结构单晶炉设备，也称为单晶生长炉，是一种用于生产高质量单晶材料的先进设备。
单晶材料在电子、光电子、光学和磁学等领域有着广泛的应用。
单晶炉设备通过熔融法或气相沉积法进行单晶生长，其结构一般包括炉体、加热元件、温度控制装置、控制系统和附件等部分。
一、炉体炉体是单晶炉设备的主体部分，一般由炉罐和炉盖两部分组成。
炉罐通常由耐高温、高膨胀系数的材料制成，如石墨、石英等。
炉罐的内部需要保持一定的真空度，以防止杂质的污染。
炉盖通常是一个单向旋转的结构，方便单晶生长过程中的试样的进出。
二、加热元件加热元件是单晶炉设备中起到加热作用的部分，一般由电阻丝、电阻板等构成。
加热元件的作用是提供足够的热量使试样内部达到熔点并保持一定的熔化状态。
加热元件通常布置在炉罐的外侧，通过电源供电控制加热温度。
三、温度控制装置温度控制装置是保证单晶生长过程中温度的稳定性和精确性的关键部分。
一般由温度传感器、温控仪和加热控制系统组成。
温度传感器通过测量试样的温度信号反馈给温控仪，温控仪根据设定的温度范围和精度，调节加热控制系统提供的热量，以实现稳定的温度控制。
四、控制系统控制系统是单晶炉设备的核心部分，主要包括温度控制系统、真空控制系统、气体流量控制系统和运行状态监测系统等。
温度控制系统通过控制加热元件的供电功率，实现对温度的控制。
真空控制系统通过控制抽气装置的工作状态，实现对炉罐内真空度的控制。
气体流量控制系统用于控制与单晶生长过程相关的气体的输入和排出。
运行状态监测系统可根据实际需要监测单晶炉设备的工作状态和性能，以提供参考和保障设备的正常运行。
五、附件单晶炉设备的附件包括保护屏、加热瓶、真空泵等。
保护屏是一种用于保护实验人员免受高温辐射的屏障。
加热瓶是单晶生长过程中用来加热试样的容器。
真空泵是单晶炉设备用于维持炉罐内真空度的设备，通常由机械泵和分子泵组成。
总结起来，单晶炉设备是一种结构复杂、功能完善的高精度设备，用于生产高质量单晶材料。
单晶炉主要内容：1、掌握单晶炉的长晶原理2、单晶炉的结构3、单晶炉操作流程4、单晶炉常见异常处理方法5、单晶检测1、单晶炉的长晶原理将预先合成好的多晶原料装在坩埚中，并被加热到原料的熔点以上，此时，坩埚内的原料就熔化为熔体，在坩埚的上方有一根可以旋转和升降的提拉杆，杆的下端带有一个夹头，其上装有籽晶。
降低提拉杆，使籽晶插入熔体中，只要温度合适，籽晶既不熔掉也不长大，然后慢慢地向上提拉和转动晶杆。
同时，缓慢地降低加热功率，籽晶就逐渐长粗，小心地调节加热功率，就能得到所需直径的晶体。
整个生长装置安放在一个可以封闭的外罩里，以便使生长环境中有所需要的气氛和压强。
通过外罩的窗口，可以观察到生长的情况。
2、单晶炉的结构炉子本体包括机架、坩埚驱动装置、主炉室、翻板阀、副炉室、籽晶提升机构、液压驱动装置、真空系统、冲氩气系统及水冷系统。
机架由底座、上立柱和下立柱组成，是炉子的支撑装置。
坩埚驱动装置安装在底座内的平台上，主炉室（由炉底板、炉底、炉筒和炉盖组成）安装在底座的上平面上，上面与翻板阀密封联结，副室放在翻板阀上，提拉头安装在副室上，坩埚驱动装置与炉室通过波纹管密封联结，液压系统中提升油缸安装在下立柱上。
液压泵放在主机附近的适当位置，真空系统、水冷系统固定在机架上，主炉室是炉子的心脏部位，热场系统安装在内。
另外还有电气部分，控制柜、加热系统等。
3、单晶炉操作流程操作流程主要有：装料、化料、安定、种晶、引晶、放肩、转肩、等径和收尾。
操作需要做到：颈细、肩平、径等、尾尖才能拉出很好的晶棒。
装料首先清洗好炉体，将清理干净的石墨三瓣锅装入单晶炉，调整石墨器件位置，使加热器、保温碳毡、石墨托碗保持同心，调节石墨托碗，使它与加热器上缘水平。
在三瓣锅中放入新的石英坩埚。
其次由装料员将称好的多晶料和掺杂剂装入坩埚内。
装料时应注意一下两点：（1）装料时，不能使石英坩埚底部有过大的空隙，防止塌料时，上部未熔的多晶硅跌入硅液中，造成熔硅外渐。
