[发明专利]晶体生长设备及其作为氟代硼铍酸钾晶体生长设备的应用

说明书

技术领域

本发明涉及人工晶体生长设备领域，具体的是晶体生长设备及其作为氟代硼铍酸钾晶体生长设备的应用。

技术背景

在激光科学领域内，科学家们始终追求的目标是得到一种能从红外区到紫外区连续可调的激光光源。采用氟代硼玻酸钾晶体对激光进行频率变换，可以扩展激光器的可协调范围，所以如何获得光束质量高、线宽窄的深紫外激光光源是非常重要的任务，合成和生长性能优异的新型氟代硼玻酸钾晶体一直是人们关注的热点。

氟代硼铍酸钾晶体(以下简称KBBF晶体)是唯一可以通过倍频的方法获得200nm以下深紫外谐波光输出的氟代硼玻酸钾晶体，但是，KBBF晶体并非十分完美，虽然它具备产生六倍频激光的条件，但由于其生长为层状结构，晶体厚度薄、无法按照相位匹配方向切割，不能直接实现六倍频相位匹配。通过热重分析法(TG)和差热分析法(DTA)的分析表明:KBBF的熔点在1100℃，而其在820℃就挥发分解，但是现有的晶体生长设备无法满足KBBF晶体的生长条件。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺点和不足，解决了氟代硼玻酸钾晶体生长所需的减压高温的生长环境中的密封问题，实现了氟代硼玻酸钾晶体稳定快速生长。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种晶体生长设备，该设备包括加热炉、反应室、密封装置和减压装置，所述的反应室的下部埋设在加热炉内，密封装置密封反应室的上部，减压装置与密封装置连通。

具体的，所述的密封装置包括法兰盖、法兰盘及连通管，其中：所述的法兰盖包覆反应室的口部，法兰盘将法兰盖与反应室密封；连通管与法兰盖一体式连通，减压装置通过连通管与反应室的内部空间连通。

更具体的，所述的法兰盖包括上部的密封盖和与密封盖同轴连接的下部套管，法兰盖的下部套管贴合在反应室的口部外周；所述的法兰盘为与法兰盖同轴贴合的圆环状部件，沿法兰盘的下部圆周方向设有冷却盘，法兰盘和冷却盘包合在法兰盖下部套管的外周；沿所述的冷却盘的内侧圆周上设有凸环，凸环与法兰盖的下部套管的底周接合，且在凸环与法兰盖的下部套管的接合处设有密封圈。

进一步的，所述的凸环有多个，相邻的凸环间设有密封圈。

另外，所述的密封装置上设有动密封装置，动密封装置包括定位管、定位块、定位头、加固台、密封法兰和籽晶夹持器；所述的定位管为一端开口另一端封闭的管体，加固台为法兰构件，加固台将定位管的开口端固定在密封法兰上，定位管与密封装置上的法兰盖通过密封法兰密封连通；定位块为包合在定位管外周的磁性块，定位头为位于定位管内的磁性头，且定位头与籽晶夹持器同轴连接，定位块通过磁力作用控制定位头在定位管内移动。

进一步的，以所述的籽晶夹持器为中线对称的设有限位片，限位片通过接长杆固定在所述法兰盖上，限位片与籽晶夹持器相距5～10mm。

更进一步的，所述的反应室的底部内放置原料室，原料室盛装原料并使原料熔融。

另外，所述的反应室内设有隔热片，隔热片为带有至少两个穿孔的圆形片体，沿反应室的内周上设有定位凸环，隔热片同轴式卡在定位凸环上。

具体的，所述的减压装置为四通管构件，四通管的一通与密封装置上的连通管密封连通，四通管的另外三通分别连通测压计、放气阀和真空泵。

更具体的，所述的加热炉包括密闭的保温腔体及设在保温腔体内的加热圈，加热圈围绕反应室的下部。

上述任一所述的晶体生长设备作为氟代硼玻酸钾晶体生长设备的应用

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明所述的生长设备通过逐级分散来自加热炉内的热量并配合降温装置来解决高温密封难的问题，密封装置通过法兰结构及水冷盘的配合进行反应室口部的降温，且水冷盘内周上的凸环与密封圈的配合，保证了本密封装置的密封性能；

(2)通过在反应室上部设置的隔热片，将来自加热炉和反应室底部的热辐射阻隔，进一步的降低了反应室口部的温度，增强了密封装置的密封效果；

(3)通过陶瓷加热线圈包裹在反应室周围加热提高了生长炉热源的稳定性和可靠性，且仅给需要高温的反应室底部进行加热，降低了反应室口部接收的热量，进一步的增强了密封装置的密封效果；

(4)为了控制本发明中的籽晶夹持器的位置能够进行调节，发明在密封装置的上部又设计了动密封装置，通过磁铁的磁力解决了能够控制籽晶夹持器位置的改变同时还要密封的问题；