[发明专利]高温氧化物晶体的退火装置

说明书

本发明是一种高温氧化物晶体的退火装置。

在先技术：由于氧化物晶体如蓝宝石(Al₂O₃)或钇铝石榴石(Y₃Al₅O₁₂)等晶体是在接近熔点的高温条件下合成的，因此生长出的晶体含有两个缺点，其一是晶体热应力大，无法直接加工使用；其二是晶格畸变严重，晶体的光学均匀性差。北京工业大学张克从，张乐潓在《晶体生长科学与技术》(1997年出版)专著中指出，蓝宝石晶体在加工之前，必须进行高温退火处理，退火温度要在1800℃以上。若得到更好的效果，退火温度还要高，达到接近熔点的温度才行。用煤气和氢气燃烧作热源的反应炉的工作温度可达1800℃，但以气体燃料为热源，不容易做到温度均匀，温度不好控制，尤其在升温过程中热冲击很大，晶体往往在升温过程中就炸裂了。上海实验电炉厂提供的高温箱式电阻炉(参阅产品说明书，1995年)，是以硅钼棒为加热元件，它的最高极限温度不超过1700℃，通常的情况下是1300℃～1700℃。也就是说，达不到高温-1800℃以上的温度要求。

本发明的目的：为克服上述已有技术中的缺点，提供一种适合氧化物晶体的高温退火装置，退火装置密封，内部温度可高达2200℃，而且温度均匀，升温降温容易控制，晶体经本发明的退火装置高温(1800℃-2200℃)退火后，晶体的光学均匀性将有明显的提高。

本发明所述的高温氧化物晶体退火装置也称为钟罩式电阻炉，其内部结构如图1。它包括置于带排气口17的台板16上并与台板16密封接触的带有充气阀3的钟罩1。在钟罩1内，置有由支撑架14支撑的带通到钟罩1外电极柱15的电极板11。在钟罩1内电极板11的中心位置上置有带冷却管柱12的埚托10。埚托10的上面置有置放待退火晶体7的垫板9。在钟罩1内待退火晶体7的顶上及周围置有由保温盖2和保温筒4构成的保温罩18。电极板11的支撑架14与支撑埚托10的冷却管柱12之间置有保温屏13。冷却管柱12除了起支撑埚托10的作用外，它内部还通冷却水，起冷却作用。为了控制退火温度及确切地测量待退火晶体7的温度，在靠近待退火晶体7处有伸到钟罩1外的热电偶8。通常的情况下，热电偶8的测量点与待退火晶体7之间的距离仅为3～5cm。在保温筒4与待退火晶体7之间置有圆形对称的与电极板11直接连接的发热体5。在发热体5与待退火晶体7之间置有与发热体5同中心轴线OO的同是圆形对称的恒温筒6。恒温筒6在发热体5与待退火晶体7之间但不与两者接触。也就是说，恒温筒6与待退火晶体7之间以及恒温筒6与发热体5之间均存在有一定的间距。具体地说，发热体5的直径D_f大于恒温筒6的直径D_h，恒温筒6的直径D_h大于待退火晶体7的直径D_j，即D_f＞D_h＞D_j，通常的情况下是：(D_f-D_h)/2＝30mm～100mm。

上述的发热体5、恒温筒6、埚托10、置于埚托10上的垫板9以及置于垫板9上的待退火晶体7均与钟罩1和保温罩18是同一中心轴线OO。

所说的发热体5、带电极柱15的电极板11、恒温筒6以及置于埚托10上面的垫板9均是由同一种材料的钼，或钨，或钽构成。

所说的埚托10是由耐高温绝缘材料的氧化锆，或氧化铝，或铝酸镁，或高温陶瓷构成。

为了保证钟罩1内温度的稳定性和均匀性，在发热体5及待退火晶体7的上下、四周设置了严密的保温罩18，保温罩18由上部的保温盖2和侧壁的保温筒4构成。保温盖2和保温筒4均要求在长时间的高温下不熔化、不变形。所以，保温盖2和保温筒4是由多层高温材料的刚玉板，或钼片，或钨片构成。例如保温盖2的第一层(最靠近晶体)为刚玉板，其余六至八层用钼片或钨片制成。保温筒4用二十至二十五层钼片或钨片制成，但内层最好为钨片材料。保温屏13用钼片或钨片等制成。