[發(fā)明專利]一種新型的晶體連續(xù)快速生長裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010887759.1
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111893552A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘豐
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C30B7/08
• 分類號: C30B7/08;C30B29/14
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤;梅洪玉

本發(fā)明涉及一種新型的晶體連續(xù)快速生長裝置，屬于生產(chǎn)過程設(shè)備領(lǐng)域。裝置包括培養(yǎng)裝置、過熱過濾裝置、溶液配制裝置、高飽和度平衡裝置和生長溶液循環(huán)裝置。溶液配制罐內(nèi)溶劑和溶質(zhì)共存，通過控制溫度進(jìn)行溶解，可使溶液所溶解的溶質(zhì)含量接近溶解溫度下的平衡溶質(zhì)濃度。由于溶液配制罐溫度大于培養(yǎng)罐生長溫度，從而使溶液中溶解的溶質(zhì)濃度高于生長溫度下的平衡溶質(zhì)濃度，保證進(jìn)入培養(yǎng)罐的溶液處于過飽和狀態(tài)。生長溶液輸送泵以可調(diào)節(jié)的流速抽取生長溶液在培養(yǎng)罐、過熱過濾箱、溶液配制罐、高飽和度平衡箱之間循環(huán)。本發(fā)明裝置提高了大尺寸晶體的生長速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶體生長系統(tǒng)，尤其涉及一種新型的晶體連續(xù)快速生長裝置，屬于生產(chǎn)過程設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

KDP(磷酸二氫鉀，KH₂PO₄)型晶體是人們發(fā)現(xiàn)最早的一類性能優(yōu)良的非線性光學(xué)晶體材料，這類晶體材料具有較大的非線性光學(xué)系數(shù)，較寬的透過波段，光學(xué)均勻性優(yōu)良，易于實現(xiàn)相位匹配，最突出的優(yōu)點(diǎn)是易于生長優(yōu)質(zhì)大尺寸單晶體。因其具有較大的電光和非線性光學(xué)系數(shù)、高的光損傷閾值、低的光學(xué)吸收、高的光學(xué)均勻性和良好的透過波段等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于激光、電光調(diào)制和光快速開關(guān)等高技術(shù)領(lǐng)域。

晶體生長是利用對物質(zhì)相變過程的控制，獲得具有一定的尺寸和性能的晶體。溶液法是最悠久的晶體生長方法。它是將原料溶解在溶劑中，通過改變環(huán)境條件使晶體在過飽和狀態(tài)按設(shè)定方式析出，形成單晶，隨著材料的性質(zhì)不同，該方法又可分為數(shù)十種晶體生長技術(shù)。降溫法是通過降低溶液的溫度以獲得晶體生長所需的過飽和度，實現(xiàn)晶體生長的方法。采用降溫法進(jìn)行晶體生長時其過程是非連續(xù)的。隨著生長過程的推移，溶質(zhì)總量不斷減少，當(dāng)溶質(zhì)達(dá)到一定小的值后晶體將終止生長。假如在晶體生長過程中采用一些方法進(jìn)行溶質(zhì)的連續(xù)補(bǔ)充，則可實現(xiàn)晶體的連續(xù)生長。

流動法晶體生長設(shè)備主要由培養(yǎng)罐、過熱過濾箱、溶液配制罐、高飽和度平衡箱組成，低過飽和度的生長溶液回流到溶液配制罐內(nèi)溶解新的原料。流動法中晶體生長、生長溶液過熱過濾、溶液配制和生長溶液高飽和度平衡四個環(huán)節(jié)形成一個閉環(huán)，使晶體一直在相同條件下生長。同時，可以隨時添加原料以彌補(bǔ)溶液配制罐內(nèi)被消耗的溶質(zhì)。

流動法有利于生長大尺寸且質(zhì)量和性能均勻一致的晶體，但是該方法除了要控制各個環(huán)節(jié)的成分和溫度之外，更重要的是控制溶液的流動，所以設(shè)備比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為了批量高速生產(chǎn)大尺寸優(yōu)質(zhì)的KDP晶體，本發(fā)明提供了一種新型的晶體連續(xù)快速生長裝置。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種新型晶體連續(xù)快速生長的裝置包括培養(yǎng)裝置、過熱過濾裝置、溶液配制裝置、高飽和度平衡裝置和生長溶液循環(huán)裝置；

所述的培養(yǎng)裝置包括培養(yǎng)罐1、培養(yǎng)罐熱電阻T1、載晶架5、載晶架交流電機(jī)6、培養(yǎng)罐電加熱器2、培養(yǎng)罐水循環(huán)泵3、培養(yǎng)罐夾套出水口8、培養(yǎng)罐夾套冷卻水進(jìn)口7和培養(yǎng)罐電磁閥9；培養(yǎng)罐1外圍帶有夾套，夾套中裝有水，培養(yǎng)罐1內(nèi)部裝有生長溶液；培養(yǎng)罐電加熱器2設(shè)置于夾套中，用于加熱夾套中的水；培養(yǎng)罐水循環(huán)泵3設(shè)置于培養(yǎng)罐1外側(cè)，用于循環(huán)夾套中的水；載晶架5設(shè)置于培養(yǎng)罐1內(nèi)，用于放置正在生長的晶體4；載晶架交流電機(jī)6設(shè)置于培養(yǎng)罐1頂部，能夠帶動載晶架5正反旋轉(zhuǎn)；培養(yǎng)罐夾套冷卻水進(jìn)口7設(shè)置于夾套底部；培養(yǎng)罐夾套出水口8設(shè)置于夾套上部；總的冷卻水入口10與培養(yǎng)罐夾套冷卻水進(jìn)口7之間設(shè)置培養(yǎng)罐電磁閥9，培養(yǎng)罐電磁閥9用于控制進(jìn)入夾套中的冷卻水；培養(yǎng)罐熱電阻T1設(shè)置于培養(yǎng)罐1上部，用于測量培養(yǎng)罐1中生長溶液的溫度；