[实用新型]一种高效冷却的单晶炉坩埚杆

说明书

本实用新型属于单晶炉技术领域，具体涉及一种高效冷却的单晶炉坩埚杆。针对冷却水在夹层中流动时很容易发生分布不均匀，导致冷却水与坩埚杆接触不均匀，从而导致冷却不均匀，坩埚杆易发生局部高温而损坏的问题，本实用新型的技术方案是：包括坩埚杆，坩埚杆底部连接有水套，水套内部设置有进水室和出水室，水套外部设置有与进水室相通的进水管和与出水室相通的出水管；坩埚杆内部设置有与进水室相通的冷却管和与出水室相通的排水管，排水管位于坩埚杆中部，冷却管呈螺旋状环绕排水管设置，冷却管和排水管在坩埚杆的顶部联通。本实用新型适用于单晶炉。

技术领域

本实用新型属于单晶炉技术领域，具体涉及一种高效冷却的单晶炉坩埚杆。

背景技术

单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。多晶材料熔化后盛装在一个坩埚中，坩埚底部设置有坩埚杆用于旋转或带动坩埚升降。由于坩埚杆周围是用于对坩埚进行加热的加热装置，因此在单晶炉工作时，坩埚杆的温度非常高，若不进行冷却，高温将影响坩埚杆的使用寿命。

现有的坩埚杆冷却技术通常是在坩埚杆的中空腔内设置一根水管，通过水管将冷却水送入到坩埚杆的中空腔的顶部，然后使冷却水从水管与坩埚杆之间的夹层流下。在冷却水流下的过程中，实现与坩埚杆的中空腔内壁的接触从而实现热交换。

但是，由于夹层为一个截面为环形的柱状空间，因而冷却水在夹层中流动时很容易发生分布不均匀的现象。这导致冷却水与坩埚杆接触不均匀，从而导致冷却不均匀，坩埚杆易发生局部高温而损坏。

实用新型内容

针对上述冷却水在夹层中流动时很容易发生分布不均匀，导致冷却水与坩埚杆接触不均匀，从而导致冷却不均匀，坩埚杆易发生局部高温而损坏的问题，本实用新型提供一种高效冷却的单晶炉坩埚杆，其目的在于：通过改变坩埚杆中冷却水的流动方式，使得冷却水可以和坩埚杆充分接触，使得冷却更加均匀、提高冷却效率。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种高效冷却的单晶炉坩埚杆，包括坩埚杆，坩埚杆底部连接有水套，水套内部设置有进水室和出水室，水套外部设置有与进水室相通的进水管和与出水室相通的出水管；坩埚杆内部设置有与进水室相通的冷却管和与出水室相通的排水管，排水管位于坩埚杆中部，冷却管呈螺旋状环绕排水管设置，冷却管和排水管在坩埚杆的顶部联通。

在坩埚杆冷却过程中，产生冷却作用的通常是接近坩埚杆外表面的冷却水，例如现有技术中在水管与坩埚杆之间的夹层中流动的水。采用该技术方案后，接近坩埚杆外表面的冷却水在螺旋状的冷却管中流动，因而流动的距离长，可以提高冷却水与坩埚杆之间的热交换效率。此外，冷却水从冷却管下端注入，并且从冷却管上端流出并进入排水管，可以保证冷却管内充满冷却水，不会像冷却水从上往下流时一样出现填充空气的部分。因而可以使得冷却效果更加均匀。

优选的，水套包括内壳体和套设在内壳体外部的外壳体，内壳体和坩埚杆底部之间形成进水室，内壳体、外壳体和坩埚杆底部之间形成出水室。

采用该优选方案后，进水室位于出水室外部，通过将出水室体积增大，以及将出水管的规格增大，可以实现在出水室的上部留有一定的空气，避免排出的热水与内壳体接触，减少排出的热水与输入的冷却水发生热交换。

进一步优选的，坩埚杆底部设置有凸起的限位环，限位环嵌入内壳体和外壳体之间形成的空间内，限位环和外壳体之间设置有水封Ⅰ，限位环和内壳体之间设置有水封Ⅱ。

采用该优选方案后，使得坩埚杆与水套之间可以进行转动，而水封Ⅰ和水封Ⅱ可以增强转动连接处的密封性，防止进水室和出水室中的水漏出。

优选的，坩埚杆侧面设置有升降装置，所述升降装置通过连接杆Ⅰ与坩埚杆连接，升降装置通过连接杆Ⅱ与水套连接。

采用该优选方案后，可以实现坩埚杆与水套同步升降，避免连接处漏水。