[实用新型]一种感应加热金红石单晶体生长炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学晶体生长炉，特别是涉及一种感应加热金红石单晶体 生长炉，属于单晶体生长领域。

背景技术

金红石单晶体由于具有优异的物理化学特性而备受关注。主要表现在高的 折射率和双折射率、在可见-红外波段透过性好，被广泛用于制备光学通讯系统 中的光隔离器、光环型器等器件，以及电子计算机的折光，偏光器、偏光显微 镜中的尼科乐棱镜，偏光仪，光度计，旋光测糖计，干涉激光解像仪，化学分 析用的比色计等，是现代国防、航空航天和科研事业不可缺少的材料。

目前生长金红石单晶体的方法有光浮区法和焰熔法。光浮区法生长的晶体 位错密度较低，但由于生长界面的径向温度分布永远是中心低、外面高，生长 界面处于不稳定的状态，难以生长大尺寸晶体。传统焰熔法虽能生长出大尺寸 的单晶体，但由于使用氢氧焰作为热量来源，目前该法生长的金红石单晶体质 量仍有缺陷，主要原因是氢氧焰的温度分布难于精确控制，生长界面受到气流 的冲击，严重影响晶体质量；晶体生长界面以下轴向温度梯度较大，晶体中易 存在较大的应力；晶体位错密度普遍较高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种感应加热金红石单晶体生长 炉，通过电磁感应加热方式，可以精确的控制炉内的温度及温度分布，从而在 炉体内建立合适的温度梯度以满足生长光学级金红石单晶体的要求。

本实用新型是这样实现的，一种感应加热金红石单晶体生长炉，包括：

炉壳；炉壳为通过陶瓷板隔开的上腔体与下腔体，炉壳的顶端设置有进料 口；

第一加热装置，包括导电陶瓷管置于上腔体内作为加热段，导电陶瓷管为 进料口与下腔体的进料通道，导电陶瓷管外套设石英管，石英管外缠绕高频电 磁感应线圈，上腔体内填充保温岩棉；

生长室，设置在下腔体内，与导电陶瓷管共中心轴相通，在生长室内设置 可升降的基座杆，第一加热装置下方设置为生长室的生长区，对应生长区的侧 面开设观察窗；

第二加热装置，包括设置晶体生长区的下方的生长室的保温层内的低频电 磁感应线圈形成保温段。

本实用新型生长炉进一步地，所述生长室与导电陶瓷管连接处设置在陶瓷 板上，为广口结构，在广口结构区域作为晶体生长区。

本实用新型生长炉进一步地，进料口为喷嘴。

本实用新型生长炉进一步地，所述加热段的高度为120～160mm。

本实用新型生长炉进一步地，所述保温段的高度为170～200mm。

本实用新型生长炉进一步地，所述高频电磁感应线圈电流可调范围为 50～130A，温度变化范围为900～2800℃。

本实用新型生长炉进一步地，所述低频电磁感应线圈电流范围10～50A，温 度变化为500～1500℃。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：

1.本实用新型设备通过采用高频与低频电磁感应相配合的方式加热以及结 构的设置，与传统氢氧焰相比，本实用新型可以通过改变通过感应线圈的电流 来改变炉内的温度以及温度分布，并且可以做到温度的变化更加精确，可以根 据需要随时调整晶体生长的温度梯度。

2.通过采用本实用新型生长炉电磁感应的加热，可以最大限度的减小金红 石生长界面所受到的气流冲击，从而可以使粉料熔化更充分，结晶更完全，缺 陷数量大幅降低。

3.采用保温岩棉作炉体的保温材料，可以减轻炉体质量。

4.本实用新型制备的金红石单晶体满足光学级要求。

5.传统的生长金红石单晶体的焰熔炉是采用氢氧焰作为热量来源，燃气燃 烧将热量以传导的方式传递给熔帽，晶体尺寸越大，所需的燃气的流量就随之 增大，这是气流对熔帽的冲击就越大，随之而来的是晶体内部缺陷增多，甚至 有溢流的危险。本实用新型方法，炉内温度随着电流的增大而增加，并以辐射 的形式将热量传递给熔帽，避免了气流的冲击，因此适合生长光学级金红石单 晶体。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的生长炉结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的生长炉的温度温度分布状态。

具体实施方式