[其他]浮力提拉单晶炉

说明书

本发明属于用来提拉单晶的装置。

浮力提拉单晶炉（代号FTD），是一种新型的单晶炉，用于单晶的提拉法生长。通常采用的提拉单晶炉是机械式（丁、CZOChralski，Z，phys，chem，92（1918），219），称为恰氏提拉法。它采用蜗轮、蜗杆、齿轮等机械减速、变速、换向装置，动力用马达实现提拉动作的;以及以J·C·Brice在1969年于“英国物理杂志E”上发表的名为提拉法生长晶体的液压汽动装置文章中所提到的液压式，它采用了高压液泵，高压包活塞等液压系统实现提拉动作。但这些炉子有一定不足，如造价高、振动大，籽晶杆不能进行水平方位的二维调节等。

本发明的目的在于获得一种造价低，振动小，容易控制以及可以作水平二维调节的提拉单晶炉。

FTD是利用浮力提升原理，其浮力是来自液体如普通的自来水对载有籽晶杆的浮体的作用，控制水位实现提拉动作。在这样一个系统中，提拉的拉速控制变成水流量的控制，对此一个方法是采用固定压差而改变阀门截面的操作，另一个方法是固定阀门截面而改变压差的操作，对于前一个方法，考虑到水密与重复性的要求，阀门设计为针型结构，如图2所示，其中（15）是阀门，（14）是阀针。当阀针旋开，水开始流动，假定水作理想流体的稳定流动，可以求得水通过阀门所打开的环形截面的流动量为：

Q＝Ah_x+Bh²_x

其中h_x为阀针移动的距离。

A = ( gH ) 1 2 · 2 π r 0 2 h 0 ]]> B = - ( 2 gH ) 1 2 · π r 0 2 h 0 2 ]]>

这里H为压差，g为重力加速度，r₀为阀门半径，h₀为阀针端头的有效长度，于是，如果在阀针手轮的园周方向作等分刻尺，称为阀位，它将与拉速成二次曲线的函数关系。

FTD由于设计了软轴，允许籽晶杆支座连同籽晶杆可以在垂直于提拉方向的水平平面里作二维的调节移动。

FTD经历了十多年的生产考验，生长过LN、LT、BGO、BSO、ZN、BNN、PMO、GMO、KLS、KN以及TeO₂等单晶，已研制至第七型。

本发明所提供的单晶炉，克服了机械式，液压式炉子所存在的振动大的缺陷，特别突出的是，本发明具有可以进行二维调节提拉单晶的炉子，並且具有提拉速度可在0.5～150毫米/小时范围内作连续调节。其不定度小于5%，它的籽晶杆调节幅度在±20毫米，晶转速度为0～96转/分范围内可连续调节等方面的特点。由于本发明所用的均为普通器件，因此它还具有结构简单，价格低廉的优点。

本发明所提供的结构由图1和图2给出，图1是结构图，图2是阀门原理图。

本发明所提供的实施例，其主要结构包括有：自来水阀门（1）不断地注入称为稳压器（5）的夹层玻璃杯里，它保持一定的水位，来自其中的水，经过阀门（2）滴入连通管（6），然后流入容器（7）里，加以导向的浮箱（8）载着一个马达（9）随着向上升起，起了提拉作用。马达（9）通过一根软轴（11）转动籽晶杆（12），籽晶杆（12）由支座（13）导向，这样就完成了提拉法的二维动作要领-边转边拉。阀门（8）用于控制大流量供水，从而达到快升。阀门（4）用于控制大流量排水，达到快降的作用。