[發明專利]基于光學的微下拉爐籽晶對中調節方法

在審

• 申請號: 201810007665.3
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108193265A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 屈菁菁;丁雨憧;付昌祿
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: C30B15/08
• 分類號: C30B15/08;C30B15/20
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 孫根

本發明公開了一種基于光學的微下拉爐籽晶對中調節方法，包括如下步驟：1）安裝攝像頭，該攝像頭經圖像傳感器和通訊模塊后與監控終端圖像連接；2）通過攝像頭采集坩堝圖像；3）放入籽晶桿，然后通過攝像頭采集籽晶桿的圖像；4）進行圖像清晰度計算；5）將圖像的清晰度發送至監控終端；6）監控終端判斷坩堝距攝像頭的距離值大小和籽晶桿距攝像頭的距離值大小是否一致；7）工作人員前后調節籽晶桿；8）重復步驟4）—7），直至籽晶桿與坩堝對中；9）引晶生長過程中，重復步驟4）—8）。本發明能夠快速判斷籽晶與坩堝是否對中，從而及時調節籽晶桿與坩堝之間的位置，從而保證晶體的生長質量和穩定性。

技術領域

本發明涉及晶體生長技術領域，尤其涉及一種基于光學的微下拉爐籽晶對中調節方法。

背景技術

微下拉(Micro-Pulling-Down，μ-PD)法晶體生長爐是直接制備高質量纖維單晶的專業設備，可以實現直徑達0.5-5mm、長度達1000mm、組分均勻的高質量纖維單晶。用該設備生長的纖維單晶是發展高效微型激光光源、高溫探測裝備、高分辨醫學成像系統、新型光電器件等的關鍵材料。

微下拉晶體生長工藝如下，在坩堝中裝入原料，通過中、高頻感應加熱器將原料熔化，然后上升籽晶與坩堝接近，通過微下拉系統調整籽晶位置，調節功率控制熔體溫度，形成穩定彎月面，獲得給定形狀的纖維單晶，接著在籽晶牽引下開始緩慢下拉，最后當纖維單晶生長到一定長度后拉脫固液界面，并降溫，最終完成纖維單晶的制備。

在微下拉法晶體生長過程中，籽晶與坩堝的對中非常重要，引晶工藝由籽晶與坩堝底部的熔體液滴接觸開始，籽晶與坩堝的對中程度基本決定了能否生長出晶體。若籽晶與坩堝偏離較大，生長出的晶體容易拉斷，甚至可能無法引晶。在晶體生長前，工作人員通常通過觀察窗或肉眼直接觀察籽晶與坩堝是否直接對中，采用此種方法很容易判斷籽晶與坩堝是否左右對中，但籽晶與坩堝前后是否對中就很難判斷。

凸透鏡成像滿足透鏡成像公式：1/u+1/v＝1/f(即：物距的倒數與像距的倒數之和等于焦距的倒數。)若像距與焦距一定，當凸透鏡成清晰像時，物距也一定為定值。基于此，本發明提供了一種基于光學的微下拉爐籽晶對中調節方法，能實現籽晶與坩堝準確的前后對中。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于解決籽晶與坩堝對中判斷困難，導致晶體生長質量差，穩定性低的問題，提供一種基于光學的微下拉爐籽晶對中調節方法，能夠快速判斷籽晶與坩堝是否對中，從而及時調節籽晶桿與坩堝之間的位置，從而保證晶體的生長質量和穩定性。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是這樣的：一種基于光學的微下拉爐籽晶對中調節方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)在微下拉爐的觀察窗上安裝攝像頭，并與坩堝和籽晶接觸的位置正對，該攝像頭經圖像傳感器和通訊模塊后與監控終端圖像通訊連接；

2)通過攝像頭采集坩堝圖像，并調整攝像頭的像距，使采集的坩堝圖像成像清晰；

3)保持攝像頭的像距不變，放入籽晶桿，并調節好籽晶桿的位置，然后通過攝像頭采集籽晶桿的圖像；

4)圖像傳感器將攝像頭采集的坩堝圖像和籽晶桿圖像分別進行圖像清晰度計算；

5)圖像傳感器經通訊模塊將坩堝圖像與籽晶桿圖像的清晰度發送至監控終端；

6)監控終端接收到圖像傳感器發送的信號后，對比坩堝圖像與籽晶桿圖像的清晰度，判斷坩堝距攝像頭的距離值大小和籽晶桿距攝像頭的距離值大小是否一致：若清晰度一致，則坩堝與籽晶桿物距相同，此時籽晶桿與坩堝距攝像頭距離一致，籽晶桿與坩堝前后對中；若清晰度不一致，則坩堝與籽晶桿物距不同，即此時籽晶桿與坩堝距攝像頭距離有偏差，籽晶桿與坩堝前后偏離；