一种单晶炉用电极保护装置的制作方法

本实用新型涉及一种单晶炉用电极保护装置，具体涉及一种通过pid程序控制单晶炉铜电极水循环装置。

背景技术：

蓝宝石俗称刚玉，主要成分是al2o3，是一种常见的简单配位型氧化物晶体。自然界中的蓝宝石由于含有一些杂质离子而呈现出不同的颜色，单纯的氧化铝晶体是呈无色透明的，因为其具有独特的晶格构、优异的机械性能、光学性能和化学稳定性，可应用于2000℃的高温环境下，所以被广泛应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料和半导体、大规模集成电路的衬底材料。

常见的蓝宝石生长方法分很多种，泡生法为目前大尺寸蓝宝石晶体的主流生长方法。传统泡生法蓝宝石单晶是在一个相对密闭的真空室内生长；单晶生长过程中，设置在坩埚上的加热器一般采用铜电极供电，并对铜电极进行水冷对炉内热量进行传导，为蓝宝石单晶放肩阶段提供一个合理的径向温度梯度。铜电极在使用多个工艺后，其内部的水冷管道因水垢的长时间堆积导致管道堵塞，严重影响铜电极散热；致使铜电极高温形变，严重影响晶体热场径向温度梯度的分布，导致晶体肩部缺陷率的提高，影响晶体出材；甚至造成铜电极管道融化内部冷却循环水与热场材料发生化学反应；导致炉内热场材料高温氧化裂解，降低热场材料的使用寿命，由于蓝宝石热场材料造价成本较高，在目前的蓝宝石市场竞争压力下，有必要研制一种单晶炉电极保护装置，该装置可以有效避免因铜电极的高温导致的设备异常降温次数，延长热场材料的使用寿命，提高晶体良率，可有效降低单晶炉运行成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种通过pid程序的控制解决管道内因水垢的积压导致的水流变小，避免高温状态下铜电极发生形变以及电极爆水管等现象的发生，可以有效保护单晶炉的电极使用寿命的单晶炉用电极保护装置。

本实用新型的目的是这样实现的：该整体由电磁流量计、酸洗容器、电磁阀门及pid控制单元组成，单晶炉铜电极由两个轴对称的半圆形铜电极组成，电磁阀门安装在铜电极入水口，电磁阀门与外部酸洗容器连接，酸洗容器内部安装有压力传感器，电磁流量计安装在铜电极的出水口监测水流并传输命令到pid控制单元。

本实用新型还有这样一些特征：

1、所述的铜电极内置循环的电极水路，电极水路连通电磁阀门与酸洗容器。

2、所述的铜电极的内侧分别开有4-6个φ6-φ8的螺纹孔用于固定单晶炉加热器。

3、所述的铜电极的管道直径为15-20mm。

4、所述的酸洗装置中的酸洗液为38%浓度的盐酸或98%浓度的硫酸。

本实用新型有益效果有：

1.本实用新型结构装置可以杜绝单晶炉电极因水路不通造成的异常降温，避免因设备异常降温带来的经济损失，保证了设备热场材料的使用寿命，有效降低单晶炉运行成本。

2.本实用新型结构装置避免长水间因水垢形成而影响热量散失导致铜电极发生形变，有效的保证了单晶炉铜电极的使用寿命。

本实用新型一种单晶炉用电极保护装置，该结构装置的使用，保证了晶体放肩阶段热场保温的一致性，优化晶体肩部外形；避免炉内上部径向温度梯度分部不合理造成的晶体肩部缺陷，有效提高晶体良率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

结合图1-2，本实施例整体由电磁流量计4、酸洗容器6、电磁阀门5、及pid控制单元组成。单晶炉铜电极由两个轴对称的半圆形铜电极组成，铜电极内置循环的电极水路3，在铜电极内圈留有螺纹孔8固定单晶炉加热器。铜电极的出水口1安装有电磁流量计4监测水流，防止铜电极在长时间使用过程因管道水垢导致的水流变小；当水流小于设定值时，pid控制程序通过对电磁流量计的水流监测，对进水口2的电磁阀门5与酸洗装置6的压力传感器7进行控制；压力感应器7对酸洗装置6施加压力，酸洗容器中的酸洗液顺着电磁阀门5流入到电极水路3中，酸洗液对管道内的水垢进行化学反应，达到管道清洗效果，保证管道内水流在设定范围保持不变，保证了晶体放肩阶段热场保温的一致性，避免炉内上部径向温度梯度分部不合理造成的晶体肩部缺陷。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只限于这些说明。对于具有本实用新型所属领域基础知识的人员来讲，可以很容易对本实用新型进行变更和修改，这些变更和修改都应当视为属于本实用新型所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

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