[實用新型]一種焰熔法生長晶體的燃燒器

有效

• 申請號: 201820199841.3
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN207998651U
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 周文平;畢孝國;劉旭東;蔡云平;唐堅;孫旭東
• 申請（專利權）人: 沈陽工程學院
• 主分類號: C30B11/10
• 分類號: C30B11/10;C30B29/16
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本實用新型一種焰熔法生長晶體的燃燒器，包括：錐形送料口、中心管、氫氣入口、外部氧氣入口、氫氣環形管道、外部氧氣環形管道、晶體生長室以及晶體生長基座，錐形送料口與中心管連接，粉體和氧氣從錐形送料口送入中心管，中心管外設置氫氣環形管道，氫氣環形管道通過與其連接的氫氣入口充入氫氣，氫氣環形管道外設置外部氧氣環形管道，外部氧氣環形管道通過其連接的外部氧氣入口充入氧氣，中心管、氫氣環形管道、外部氧氣環形管道的末端均與晶體生長室相連通，生長室內設置晶體生長基座。本實用新型的優點能夠大幅度減少燃燒器的徑向和軸向的壓力分布，使氧氣徑向分布更加均勻，減少晶體氧空位，大幅提高晶體生長的尺寸和均勻性，提高晶體質量。

技術領域

本實用新型屬于晶體材料研究技術領域，特別涉及一種焰熔法生長晶體的燃燒器。

背景技術

傳統的焰熔法晶體生長燃燒器，都是兩管燃燒器。爐體高為250mm,外徑為180mm,爐膛內腔為圓錐臺型,上部直徑為40mm,下部直徑為60mm。爐體內的耐火層用剛玉粉和粘土混合而成,保溫層用石棉填充,外壁是用1mm厚的鋼板制成的圓筒。中心孔直徑為4mm,用于通入氧氣和氧化物粉末,在直徑為18mm的圓上均勻分布12個直徑為2mm的氫氣孔。工作時，氧氣和氧化物粉末從上部進入燃燒室內，氧氣與外部管內通入的氫氣匯合燃燒提供燃燒室內 20000℃左右的溫度，融化粉體形成融帽，進而生長晶體。這種兩管燃燒器的缺點在于三個方面：首先提供的火焰集中在融帽頂部，而融帽徑向溫度梯度大，使晶體闊肩生長困難，不易長成大尺寸晶體，僅靠增大中心噴嘴直徑以降低徑向溫度梯度是不行的,因為中心噴嘴直徑增大后，為防止回火，必須保持氧氣的流量，致使發熱量超過需要，造成局部溫度過高；其次，過于集中的氣流導致爐體內融冒周圍軸向和徑向壓力分布存在較大梯度，導致生長的晶體成份不均勻，影響晶體質量；最后，由于一些氧化物晶體生長缺陷很大程度上取決于晶體中的氧空位，如硅酸釔镥晶體，如果氧氣分布不均勻或者缺氧環境，會增加晶體氧空位，嚴重影響晶體的光學性能。

在通過焰熔法，使用兩管燃燒器生長晶體時，獲得的晶體往往缺陷較為明顯，物相分布、粒度的不均勻，有明顯裂紋，形成晶體尺寸都比較小，如生長的金紅石晶體尺寸長度為10mm，直接為6mm左右，同時晶體存在氧空位較為嚴重，需要進行很好的高溫有氧退火處理。

實用新型內容

為解決現有技術中的不足，本實用新型提供一種焰熔法生長晶體的燃燒器。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種焰熔法生長晶體的燃燒器，包括：錐形送料口、中心管、氫氣入口、外部氧氣入口、氫氣環形管道、外部氧氣環形管道、晶體生長室以及晶體生長基座，所述錐形送料口與中心管連接，粉體和氧氣從錐形送料口送入中心管，所述中心管外同軸設置氫氣環形管道，氫氣環形管道通過與其連接的氫氣入口充入氫氣，氫氣環形管道外同軸設置外部氧氣環形管道，外部氧氣環形管道通過與其連接的外部氧氣入口充入氧氣，所述中心管、氫氣環形管道、外部氧氣環形管道均與所述晶體生長室相連通，生長室內設置晶體生長基座。

進一步，所述中心管下方為漏斗形結構，氫氣環形管道下方與所述中心管下方的漏斗形結構配合形成一環形的氫氣存儲空間。

進一步，所述中心管的出口設置中心管噴嘴，氫氣環形管道的出口設置氫氣環形管道噴嘴，外部氧氣環形管道的出口設置外部氧氣環形管道噴嘴，中心管噴嘴、氫氣環形管道噴嘴、外部氧氣環形管道噴嘴匯合在同一平面內。