[发明专利]一种电效应驱动凝固结晶过程的观测方法

摘要

一种电效应驱动凝固结晶过程的观测方法，涉及一种凝固结晶的观测方法。解决了现有的方法不能直观的观测到晶体生长情况的问题。具体过程如下：一、在熔区形成温度梯度；二、通过电极在熔区30产生平行于熔区30温度梯度方向及垂直于熔区温度梯度方向的两种电场；三、通过CCD显微镜实时拍摄熔区内的晶体生长的照片，并利用计算机保存晶体生长的照片；四、将灵敏电流计、电源、熔区热端电极插板与熔区冷端电极插板连接成回路，借助冷端循环及热端循环水浴控制熔区的冷、热端温度以此调节熔区的温度梯度，温度测量是通过高灵敏度的薄膜铂热电阻完成的，并利用计算机进行温度实时采集记录。本发明适用于需要直接观测结晶过程的情况。

主权项

一种电效应驱动凝固结晶过程的观测方法，其特征在于它是基于电效应驱动凝固结晶过程的装置实现的，所述电效应驱动凝固结晶过程的装置包括电场发生系统(101)、恒温水循环系统(102)、结晶器(103)、CCD显微镜(4)、热电阻(5)、通讯仪表(7)、串行通讯口(8)、USB总线接口电路(11)和计算机(12)；所述电场发生系统(101)包括灵敏电流计(1)和电源(10)；所述恒温水循环系统(102)包括熔区冷端恒温水循环系统、熔区垂直电极恒温水循环系统和熔区热端恒温水循环系统；所述结晶器(103)包括熔区(30)、熔区热端电极插板(29)、熔区冷端电极插板(34)、上端垂直电极(33)、下端垂直电极(21)、熔区热端传热块(27)、熔区冷端传热块(36)、垂直电极上端传热管(31)、垂直电极下端传热管(20)；所述熔区(30)为带有内部空腔结构的矩形碳酸酯块，所述内部空腔为被上下表面玻璃片、聚碳酸酯板及熔区冷端电极插板(34)的一个端面、热端电极插板(29)的一个端面所约束的狭长空间；熔区热端传热块(27)的一个端面与熔区热端电极插板(29)的一个端面对接，熔区热端电极插板(29)的另一个端面构成了熔区(30)的一个端面，熔区冷端电极插板(34)的一个端面构成了熔区(30)的另一个端面，熔区冷端电极插板(34)的另一个端面与熔区冷端传热块(36)的一个端面对接，在熔区(30)内放置透明类类金属合金在垂直于熔区(30)的温度梯度方向上，且在熔区(30)的另一个侧面设置有下端垂直电极(21)，垂直电极上端传热管(31)设置在上端垂直电极(33)的表面，垂直电极下端传热管(20)设置在下端垂直电极(21)的表面；电场发生系统(101)的电源(10)的正极与熔区热端电极插板(29)相连，电源(10)的负极与熔区冷端电极插板(34)相连；或者电场发生系统(101)的电源(10)的正极与上端垂直电极(33)相连时，电源(10)的负极与下端垂直电极(21)相连，灵敏电流计(1)串联在电源(10)、熔区热端电极插板(29) 与熔区冷端电极插板(34)组成的回路中或电源(10)、上端垂直电极(33)、下端垂直电极(21)组成的回路中。熔区热端恒温水循环系统与电场发生系统(101)的熔区热端传热块(27)连通，熔区冷端恒温水循环系统与电场发生系统(101)的熔区冷端传热块(36)连通形成平行于温度梯度方向的电场，熔区垂直电极恒温水循环系统与电场发生系统(101)的上端垂直电极(33)和下端垂直电极(21)连通形成垂直于温度梯度方向的电场；CCD显微镜(4)设置在结晶器(103)的正上方，并且通过USB总线接口电路(11)与计算机(12)的数据通讯端相连，薄膜铂热电阻(5)预置在结晶器(103)的熔区(30)中，并且与通讯仪表(7)的数据输入端相连，通讯仪表(7)的数据输出端通过串行通讯口(8)与计算机(12)的数据通讯端相连；具体过程如下：步骤一、在熔区(30)形成温度梯度，具体过程如下：熔区热端电极插板(29)和熔区冷端电极插板(34)连接电源(10)，熔区热端电极插板(29)和熔区冷端电极插板(34)形成温度梯度GT，由熔区热端加热循环水泵(24)将熔区热端加热用水浴(26)循环至熔区热端传热块(27)上形成熔区热端，熔区冷端水冷循环水泵(15)将熔区冷端恒温水浴(16)循环至熔区冷端传热块(36)形成熔区冷端；下端垂直电极(21)和上端垂直电极(33)通过熔区垂直电极加热循环水泵(22)循环保证下端垂直电极(21)和上端垂直电极(33)温度与晶体在熔区(30)形成熔体时温度一致；步骤二、通过电极在熔区(30)产生电场；步骤三、CCD显微镜(4)设置在结晶器(103)的正上方，通过CCD显微镜(4)实时拍摄熔区(30)内的晶体生长的照片，并传递至USB总线接口电路(11)，利用计算机(12)保存晶体生长的照片；步骤四、将灵敏电流计(1)、电源(10)、熔区热端电极插板(29) 与熔区冷端电极插板(34)连接成回路，预置的薄膜铂热电阻(5)直接测量熔区(30)的温度，并通过通讯仪表(7)传递至串行通讯口(8)，进行温度实时测量记录。