[发明专利]低热量损失的泡生炉热场系统

说明书

技术领域

一种泡生炉的热场保温罩系统，尤其是能降低热量损耗，提高保温性能。

背景技术

蓝宝石是一种非常重要的晶体材料，它具有优异的光学性能和机械性能，应用极其广泛。早在1960年，蓝宝石晶体由于具有高硬度和高韧性的特点就被用于军用装甲材料。随后，由于发现蓝宝石在中红外波段光具有高透性，它又成为了最常见的军用窗口材料。近年来，随着LED产业的迅猛发展，蓝宝石晶体作为LED外延芯片必需的衬底材料，其需求量日益增加，这引起了对生长大尺寸蓝宝石晶体生长方法的高度重视。

文中所提到的“籽晶”指晶体生长前准备好的一根品质良好的蓝宝石单晶，用于引导蓝宝石熔液凝固生长成单晶。长晶工人是能够独立且成功地完成引晶并能够生长出大尺寸蓝宝石晶体的熟练技工。要成功的生长出品质好的大尺寸的蓝宝石不仅需要长晶工人多年的引晶经验，而且需要一台设计优良的晶体生长炉。

晶体是在2000℃以上的温度下生长的，在这种高温真空下，需要很好的保温装置，以保证热量损失最小。目前的泡生炉保温装置是由九个钼材料做成的圆柱筒，以轴对称形式组成保温装置，并在其间隙中注入陶瓷球。

在10^-4Pa的真空中，加热体被加热后，通过对流传递的热量很少，基本可以忽略，热量主要以辐射的方式向四周进行传递，一部分热量传到了坩埚用于融化晶体原料。其他的热量会被辐射到保温筒上，热量又会有一部分继续向外损失，传到最外层，通过热交换被冷却水带走。这种保温装置很大一部分热量会被损失掉，这样使得加热时间会很长，用电量大，成本相应的增加。

发明内容

为了解决现有的泡生炉耗电量大，热量损失大的技术问题，本发明专利提供一种保温热场系统，使泡生炉内辐射热大部分被反射，使得热损失降到最小，节约能耗。

  本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：将原有的泡生炉多层保温筒设计成最外层和最里层钼筒之间嵌套两个钼真空腔，并将每层钼筒的内侧进行高亮抛光，这样大部分辐射热反射回去。晶体的整个生长过程是在真空环境下进行，热量通过热辐射的方式传递到钼筒上，由于内圈钼筒的内表面容易被挥发物污染，所以使用两个嵌套的真空保温筒，避免保温筒的表面被污染，同时将每层真空筒的内表面高抛。热量传给钼筒时，经钼筒内侧的高抛面，热辐射会被高反射回来，达到隔热的目的。同时原需要9层的钼保温筒减少到了6层，减少了钼金属的损耗，节约了金属资源。利用此发明的泡生炉保温效果会更好，更加节能。

附图说明

   图1为泡生炉新型保温装置整体外观图

  图2为泡生炉新型保温装置剖面图

  图3为保温层局部视图

具体实施方式

   图2中，保温筒的最外层和最里层都为钼筒，两者之间嵌套两个钼真空腔。由于泡生炉内容易产生高温挥发物，所以钼保温层容易被挥发物污染，采用钼真空保温筒，不仅可减少被污染的钼的层数，而且起到隔热保温的作用。将每层钼的内侧进行高亮抛光，又可使大部分辐射热会被反射回去。在真空环境下晶体的整个生长过程，热量通过热辐射的方式传递到钼筒上，在高抛光钼面和真空筒隔热保温作用下，热量得到最大程度的反射，减少了冷却水的热交换冷却。

采用本发明专利的泡生炉热场系统提高了泡生炉保温效果，使晶体生长过程中能量损耗更少，节省生产成本，更加节能环保。