[实用新型]一种用于人工晶体生长的高温三维温场测量系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光电技术领域，具体是涉及一种用于人工晶体生长的高温三维温场测量系统，可用于高精度的高温温度检测和校准。

背景技术

目前，用于人工晶体生长中高温温场的测量一般是用单点和两点红外测量法。该方法是通过测量放入热场中的热辐射体的温度来估计热场的大致温度，采用这种测量方法的不足之处是：（1）只能间接测量热场中自由空间某点的温度，不能直接测量热场中该点的实际温度；（2）不能直接测量晶体熔融物的温度和晶体熔融物三维温度的分布；（3）由于这种方法属于间接测量法，而且测量的波段是热辐射体的长波部分的单点或者两点波长，因此测量温度的准确度不高；（4）由于人工晶体的生长过程的温度和温场是通过计算和估计，使得人工晶体的生长良率不高。

同时现有的高温温场测量方式大都是采用接触式，由于没有直接测量高温温场的方法，因此晶体生长炉中加热元件的设计和分布都是靠经验和计算，使得热场设计和实际温度分布存在很大的不确定性。因此如何研制一种用于高温三维温场的测量系统，用于高精度的高温温度检测，是目前光电技术领域亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种用于人工晶体生长的高温三维温场测量系统。

本实用新型是通过如下技术方案予以实现的。

一种用于人工晶体生长的高温三维温场测量系统，包括辐射遮挡板及依次相连的望远单元、共焦单元、成像单元、分光装置、光电探测器、信号放大装置、模数转换器、计算机及自动控制器。

所述分光装置包括依次连接的分光滤光片和分光控制系统。

根据不同的人工晶体的熔融温度，所述光电探测器为硅探测器，PbS探测器或InGaAs探测器。所采用的光电探测器为大面积类型，以提高信噪比，并使温度测量精度可以得到改善。

所述信号放大装置包括依次连接的对数放大器和运算放大器。

所述分光滤光片为多组高信噪比单波长分光滤光片或波长渐变滤光片。而不是和光栅的输出被直接附着到一个光检测器阵列，或者红外CCD。因为该类滤光片能阻挡除需要采集的指定波长外的所有本实用新型采用的光电探测器响应的光谱信号。

所述望远单元上设置有物镜和聚集镜。

本实用新型的技术效果是：

与现有技术相比，本实用新型通过共焦单元在成像面获得人工晶体熔融物在高温温度热场中单点的辐射像。人工晶体熔融物在高温温度热场中单点的辐射经过望远单元、共焦单元、成像单元及分光装置成像于探测器表面，经信号放大，采集和转换后进入电脑然后经过数据分析和处理得到高温三维温场的准确温度信息。本实用新型实现了非接触高温温度测量，通过共焦单元测量人工晶体熔融物中晶体生长方向任意点的温度高温测量，利用手动或自动共焦单元实现对高温温场的三维测量，同时利用独特分光技术实现了高信噪比多光谱探测。

本实用新型由于分光装置所采用的分光滤光片为独立设计的多组高信噪比单波长分光滤光片或波长渐变滤光片。从而较好底阻挡除需要采集的指定波长外的所有探测器响应的光谱信号。由于采用的探测器为大面积类型，提高了信噪比，使温度测量精度可以得到改善。

采用本实用新型所述的高温三维温场测量系统，实现了非接触高温温度测量，能够精确无干扰地直接测量在高温下晶体熔融物的三维温度分布，为晶体生长炉加热元件，加热元件分布和温场的设计提供了实际数据；为人工晶体生长过程提供了准确的实时高温三维温场测度分布；为人工晶体生长温度控制提供了基础；为人工晶体生长的成功率和良品率提供了工具。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实施例工作示意图。

图中：1-晶体生长炉，2-晶体原材料，3-坩埚，4-目标点，5-辐射遮挡扳，6-望远单元，7-物镜，8-聚集镜，9-共焦单元，10-成像单元，11-分光滤光片，12-分光控制系统，13-光电探测器，14-对数放大器，15-运算放大器，16-模数转换器，17-计算机，18-显示软件，19-控制信号，20-自动控制器，21-外围设备。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2所示，一种用于人工晶体生长的高温三维温场测量系统，包括辐射遮挡板5及依次相连的望远单元6、共焦单元9、成像单元10、分光装置、光电探测器13、信号放大装置、模数转换器16、计算机17及自动控制器20。