[发明专利]大尺寸红外光学用锗窗口材料的制备装置及用其制备大尺寸红外光学用锗窗口材料的方法

权利要求书

1.一种大尺寸红外光学用锗窗口材料的制备装置，其特征在于，包括加热系统（1）、隔热保温系统（2）、转动升降装置（3）和模具装置（4），所述加热系统（1）设置在隔热保温系统（2）内，模具装置（4）则设置在加热系统（1）内，模具装置（4）的底部与转动升降装置（3）相连，所述转动升降装置（3）的下部从加热系统（1）和隔热保温系统（2）底部的中心穿过。

2.根据权利要求1所述的大尺寸红外光学用锗窗口材料的制备装置，其特征在于：所述加热系统（1）包括上加热器（11）、下加热器（12）和底加热器（13），所述上加热器（11）设置在隔热保温系统（2）内壁的上部，下加热器（12）设置在隔热保温系统（2）内壁的下部，所述底加热器（13）则设置在隔热保温系统（2）内腔的底部。

3.根据权利要求1所述的大尺寸红外光学用锗窗口材料的制备装置，其特征在于：所述的隔热保温系统（2）为圆筒形结构。

4.根据权利要求1所述的大尺寸红外光学用锗窗口材料的制备装置，其特征在于：所述的转动升降装置（3）包括从下到上依次设置的转动轴（31）和托盘（32），所述托盘（32）的顶部与模具装置（4）的底部相接，所述模具装置（4）的内底面为平整的光滑面。

5.根据权利要求1所述的大尺寸红外光学用锗窗口材料的制备装置，其特征在于：所述加热系统（1）、隔热保温系统（2）、转动升降装置（3）和模具装置（4）均为由高纯热压石墨或复合碳-碳复合材料加工制成。

6.根据权利要求1所述的大尺寸红外光学用锗窗口材料的制备装置，其特征在于：所述加热系统（1）、隔热保温系统（2）、转动升降装置（3）和模具装置（4）均设置于真空炉中。

7.一种使用权利要求1-6中任意一种装置制备大尺寸红外光学用锗窗口材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、首先将模具装置（4）升至加热系统（1）的上层加热区域，然后将高纯锗锭装入模具装置（4）中，装料量由所制备的锗晶体材料的形状、厚度或尺寸大小决定；

S2、再按一定质量比加入掺杂剂；

S3、抽真空、充保护气体，开启加热系统（1）中的上加热器（11），将高纯锗锭加热熔化，待高纯锗锭融化后降温至一定温度，恒温，搅动摇匀；

S4、再启动加热系统中的下加热器和底加热器，升温至一定温度后恒温，加热系统（1）中的下加热器（12）和底加热器（13）与上加热器（11）具有温度差；

S5、利用转动升降装置将模具装置按5-40mm/h的速度匀速向下带至加热系统（1）的下层加热区域；

S6、保持下层加热区域恒温5-20h；

S7、按3-15 ℃/h这样的降温速率将加热系统降温至室温，温度降至室温后取出得到的锗晶体。

8.根据权利要求7所述的制备大尺寸红外光学用锗窗口材料的方法，其特征在于：所述S2中所述的掺杂剂为高纯A族元素单质，所述质量比为区熔锗锭原料与掺杂剂的质量比。

9.根据权利要求7所述的制备大尺寸红外光学用锗窗口材料的方法，其特征在于：所述S3中所述的保护气体为高纯氮气或氩气。

10.根据权利要求7所述的制备大尺寸红外光学用锗窗口材料的方法，其特征在于：所述S4中的温度差为5-30℃。