[发明专利]一种棒状彩色宝石生长用装置及方法

权利要求书

1.一种采用棒状彩色宝石生长用装置的生长方法，其特征在于：所述棒状彩色宝石生长用装置包括坩埚(1)、环形模具(2)、模具托盘(3)；所述坩埚(1)、环形模具(2)、模具托盘(3)在垂直方向为中心对称分布；模具托盘(3)为中心开孔结构，中心孔处固定安装有环形模具(2)；所述环形模具(2)为环状结构，设置在坩埚(1)内；所述模具托盘(3)的外沿等间距设置有四组通孔，每组通孔内均安装有一组螺杆，螺杆与炉顶或上部热场部件连接；所述环形模具(2)外径为20-100mm，高度为40-100mm，厚度5-15mm；所述模具托盘(3)为方形或圆形，圆形时外径为40-250mm，高度为8-15mm，设置中心孔直径为20-105mm，外径小于坩埚(1)的内径10-30mm，所述中心孔直径大于环形模具的外径0.5-2mm，且所述螺杆为钼结构螺杆；所述环形模具(2)在厚度中心等距离设置有5-10个直径0.2-3mm孔；所述环形模具(2)沿高度方向距离上沿10-30mm处，在相同高度位置等间距开设有三组通孔，通孔处设置有紧固件，通过紧固件安装在模具托盘(3)的中心孔处；在环形模具(2)与模具托盘(3)相接触的位置上方和下方等距离地设置有多组螺纹孔或通孔；所述的模具、模具盘、坩埚的材质为钼、钨、铱、或铼中任一种；

采用上述棒状彩色宝石生长用装置的生长方法的具体步骤：

S01，组装模具：将环形模具(2)及模具托盘(3)用螺丝固定，模具托盘(3)上方的炉顶部或者保温罩顶部的4根吊杆固定；

S02，装炉：选用大面M向或A向籽晶，籽晶的尺寸为直径30-130mm的圆形，或者边长30-130mm的方形籽晶，籽晶大面水平固定在籽晶夹头上，装入坩埚(1)内5kg～7kg的宝石原料，采用焰熔法碎料，将坩埚(1)下降到最低位置处，将模具托盘(3)及环形模具(2)通过四组螺杆连接到步骤S01中炉顶部或者保温罩顶部的吊杆上，固定到坩埚(1)上方，使模具托盘(3)与坩埚(1)同心，环形模具(2)顶部放小的料粒；

S03，抽真空及充氩气：关闭炉门，开启机械泵进行抽真空，真空度达到3Pa～10Pa时关闭真空设备，充氩气至标准大气压；

S04，升温：打开加热电源升温到2100℃～2300℃，使环形模具(2)口料粒熔化；

S05，引晶：待环形模具(2)口的料粒熔化后将籽晶摇下，对籽晶进行烤晶后进行引晶，使籽晶块与环形模具(2)上表面完全贴合，并向上以5mm/h～15mm/h提拉籽晶，熔体由于模具的毛细缝的毛细作用上升到环形模具(2)表面，引晶时籽晶与环形模具(2)表面完全贴合，在提拉过程中环形模具(2)的内部形成了负压，随着提拉的进行会在籽晶下引出一端20-40mm长的管形宝石，当环形模具(2)中心孔内的熔体高出环形模具(2)表面时会和毛细缝的熔体汇合，并同时结晶，形成完整的晶棒；

S06，晶体生长：晶体长成完整的晶棒以后，提高拉速到20mm/h～50mm/h；

S07，降温：拉脱晶体脱离环形模具(2)，开始降温，6-10h以后降到室温出炉，获得的晶棒的尺寸直径超过40mm。