CN110219041A - 一种拉制管状材料的简易装置 - Google Patents
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Abstract
一种拉制管状材料的简易装置，涉及新材料技术领域，本发明通过在坩埚(7)的中部设置辅助加热孔A(7.2)，在坩埚的外部设置外加热器(5)，工作时外加热器在对坩埚外圈加热时，热量还可以通过辅助加热孔A进入坩埚的中部，进而实现坩埚内外圈的同时加热，使坩埚的温度梯度控制更加简单便捷，即坩埚的内圈和外圈温度高，使坩埚上部拉晶部位温度低，从而形成可生长管状材料的温度梯度，当放置在坩埚内的材料熔化后，设置在籽晶座上的管状籽晶插入坩埚内并与坩埚内的熔液接触实现管状材料的拉制，本发明具有操作简单，生产效率高、成本低、结构设计合理等特点，特别适合大范围的推广和应用。
Description
【技术领域】
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种拉制管状材料的简易装置。
【背景技术】
已知的，新材料产业具有技术高度密集，研究与开发投入高，产品的附加值高，生产与市场的国际性强，以及应用范围广，发展前景好等特点，其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济，社会发展，科技进步和国防实力的重要标志，世界各国特别是发达国家都十分重视新材料产业的发展。以靶材为例，基于物理气相沉积原理的溅射镀膜工艺，已广泛应用于液晶显示设备、太阳能电池、太阳能真空管、半导体芯片等技术领域；而旋转型靶材是溅射镀膜工艺中常用的一种镀膜耗材，旋转型靶材一般由管状金属基材和镀膜材料层构成，正常做法是在管状金属基材外表面进行表面清洗或者吹砂完后就直接喷涂镀膜材料层，这种产品存在的问题是镀膜材料层与管状金属基材外表面结合强度较差，会影响旋转型靶材在溅射镀膜工艺中的正常使用。
另一种工艺是在一个完整的锭型或棒形材料上用掏料装置掏出一个空心管料，然后将管料绑定在管状金属基材上，该工艺具有生产效率低，生产成本高及管料长度小等缺点，无法得到大范围的推广和应用，因此如何提供一种拉制管状材料的装置就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
【发明内容】
鉴于背景技术中存在的不足，本发明公开了一种拉制管状材料的简易装置，本发明通过在坩埚的中部设置辅助加热孔A，在坩埚的外部设置外加热器，工作时外加热器在对坩埚外圈加热时，热量还可以通过辅助加热孔A进入坩埚的中部，进而实现坩埚内外圈的同时加热，使坩埚的温度梯度控制更加简单便捷，当放置在坩埚内的材料熔化后，设置在籽晶座上的管状籽晶插入坩埚内并与坩埚内的熔液接触实现管状材料的拉制，本发明具有操作简单，生产效率高、成本低等优点。
为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种拉制管状材料的简易装置，包括籽晶座、外加热器和坩埚，在坩埚的中部设有向上延伸的立柱A，在所述立柱A的中部设有辅助加热孔 A，在坩埚外缘面的外围套接有外加热器，所述外加热器连接电源，在立柱A的上方设有籽晶座，所述籽晶座的上端连接上轴，在籽晶座的下端设有管状籽晶形成所述的拉制管状材料的简易装置。
所述的拉制管状材料的简易装置，所述辅助加热孔A内设有内加热器 A。
所述的拉制管状材料的简易装置，所述立柱A的外围设有至少一个立柱B，在每个立柱B的中部分别设有辅助加热孔B，在每个立柱B的上方分别设有籽晶座，每个籽晶座的上端分别连接上轴。
所述的拉制管状材料的简易装置，所述辅助加热孔B内设有内加热器 B。
所述的拉制管状材料的简易装置，所述坩埚包括立柱A、辅助加热孔 A、；熔液槽和坩埚本体，所述坩埚本体为圆形结构，在坩埚本体的中部设有向下凹陷的熔液槽，在熔液槽的中部设有向上延伸的立柱A，在所述立柱A的中部设有辅助加热孔A。
所述的拉制管状材料的简易装置，所述坩埚的替换结构为坩埚包括立柱A、辅助加热孔A、熔液槽、坩埚本体、辅助加热孔B和立柱B，所述坩埚本体为圆形结构，在坩埚本体的中部设有向下凹陷的熔液槽，在熔液槽的中部设有向上延伸的立柱A，在所述立柱A的中部设有辅助加热孔A，在立柱A的外围设有至少一个立柱B，在每个立柱B的中部分别设有辅助加热孔B。
所述的拉制管状材料的简易装置，所述内加热器A的外缘面与辅助加热孔A内缘面之间的距离为5～30mm。
所述的拉制管状材料的简易装置，所述外加热器的内缘面与坩埚的外缘面之间的距离为5～30mm。
所述的拉制管状材料的简易装置，所述内加热器B的外缘面与辅助加热孔B内缘面之间的距离为5～30mm。
所述的拉制管状材料的简易装置，所述坩埚的下部设有底部加热器。
由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明通过在坩埚的中部设置立柱A，在立柱A上设置辅助加热孔A，在坩埚的外部设置外加热器，工作时外加热器在对坩埚外圈加热时，热量还可以通过辅助加热孔A进入坩埚的中部，进而实现坩埚内外圈的同时加热，使坩埚的温度梯度控制更加简单便捷，即坩埚的内圈和外圈温度高，使坩埚上部拉晶部位温度低，从而形成可生长管状材料的温度梯度，当放置在坩埚内的材料熔化后，设置在籽晶座上的管状籽晶插入坩埚内并与坩埚内的熔液接触实现管状材料的拉制，本发明具有操作简单，生产效率高、成本低、结构设计合理等特点，特别适合大范围的推广和应用。
【附图说明】
图1是本发明的简易结构示意图；
图2是本发明的俯视结构示意图；
图3是本发明中坩埚的结构示意图；
图4是本发明中坩埚的替换结构示意图；
图5是本发明中坩埚替换结构的应用示意图；
图6是本发明图5的俯视结构示意图；
在图中：1、上轴；2、籽晶座；3、管状籽晶；4、管状材料；5、外加热器；6、内加热器A；7、坩埚；7.1、立柱A；7.2、辅助加热孔A； 7.3、熔液槽；7.4、坩埚本体；7.5、辅助加热孔B；7.6、立柱B；8、内加热器A支撑座；9、外加热器支撑座；10、内加热器B；11、内加热器B 支撑座。
【具体实施方式】
参考下面的实施例，可以更详细地解释本发明；但是，本发明并不局限于这些实施例。
首先需要说明的是，本发明在描述结构时采用的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
结合附图1～6所述的一种拉制管状材料的简易装置，包括籽晶座2、外加热器5和坩埚7，所述坩埚7设置在下轴的支撑座上，在坩埚7的中部设有向上延伸的立柱A7.1，在所述立柱A7.1的中部设有用于辅助加热的辅助加热孔A7.2，具体实施时，外加热器5对坩埚7的外部加热时，热量可以通过辅助加热孔A7.2进入到坩埚7的中部，进而实现坩埚7内外圈的均匀受热；进一步，为了提高加热均匀及温度梯度的效果，可以在辅助加热孔A7.2内设置内加热器A6，所述内加热器A6的下端设有内加热器A支撑座8，通过内加热器A6和外加热器5同时对坩埚7进行加热，这样可以更加准确的控制坩埚7各部位的温度，具体实施时，若拉制管状材料的直径较小，内加热器A6可下移出辅助加热孔A7.2，使内加热器A6 位于坩埚7底部以下，距离为5～100mm；在坩埚7外缘面的外围套接有外加热器5，所述外加热器5的下端设有外加热器支撑座9，所述外加热器5连接电源，所述电源通过控制系统进行控制，由于电源和控制系统不是本发明保护的重点，而且电源和控制系统也可以采购市面上常用的标准设备，在此为了节约审查资源，故对其结构不做详细描述，在立柱A7.1 的上方设有籽晶座2，具体实施时，籽晶座2可与立柱A7.1同心设置，这样便于管状材料的拉制，所述籽晶座2的上端连接上轴1，所述上轴可以做旋转运动，上轴连接上轴控制机构，需要说明的是上轴控制机构不是本发明保护的重点，其具体结构也可以直接选用现有的技术方案来实现，因此，在此不做具体累述，在籽晶座2的下端设有管状籽晶3形成所述的拉制管状材料的简易装置。
进一步，为了使本发明一次可同时拉制多根管状材料，可以在所述立柱A7.1的外围设有至少一个立柱B7.6，具体如图4所示，在每个立柱B7.6 的中部分别设有辅助加热孔B7.5，在每个立柱B7.6的上方分别设有籽晶座2，每个籽晶座2分别与对应的立柱B7.6同心设置，每个籽晶座2的上端分别连接上轴1。在实施时，可以在所述辅助加热孔B7.5内设有内加热器B10，内加热器B10的下部设有内加热器B支撑座11，这样可以有效的保证坩埚7各个部位的受热均匀性和实现温度梯度的目的。
进一步，在具体实施时，可以在所述坩埚7的下部设有底部加热器，这样使坩埚7的温度梯度更加明显，所述底部加热器可以设置为平面结构，外形设置为与坩埚7的形状一致，即底部加热器与外部加热器配合到一起后形成桶状结构，但是底部加热器与外部加热器不实际接触。
进一步，所述坩埚7包括立柱A7.1、辅助加热孔A7.2、；熔液槽7.3 和坩埚本体7.4，所述坩埚本体7.4为圆形结构，在坩埚本体7.4的中部设有向下凹陷的熔液槽7.3，在熔液槽7.3内设有碎料，在熔液槽7.3的中部设有向上延伸的立柱A7.1，在所述立柱A7.1的中部设有辅助加热孔 A7.2。
进一步，所述坩埚7的替换结构为坩埚7包括立柱A7.1、辅助加热孔A7.2、；熔液槽7.3、坩埚本体7.4、辅助加热孔B7.5和立柱B7.6，所述坩埚本体7.4为圆形结构，在坩埚本体7.4的中部设有向下凹陷的熔液槽7.3，在熔液槽7.3的中部设有向上延伸的立柱A7.1，在所述立柱A7.1 的中部设有辅助加热孔A7.2，在立柱A7.1的外围设有至少一个立柱B7.6，在每个立柱B7.6的中部分别设有辅助加热孔B7.5。
进一步，所述内加热器A6的外缘面与辅助加热孔A7.2内缘面之间的距离为5～30mm。所述外加热器5的内缘面与坩埚7的外缘面之间的距离为5～30mm。所述内加热器B10的外缘面与辅助加热孔B7.5内缘面之间的距离为5～30mm。
本发明在具体应用时，整套装置设置在密闭的炉室内，炉室的具体结构对于本领域技术人员来说直接可以选用现有的炉室结构，其不是本发明保护的重点，故对炉室的结构以及其它配套使用的装置和机构的具体结构不做累述。
本发明的具体使用方法以拉制多晶硅管为例，首先将清洗干净的多晶硅碎料加入坩埚7的熔液槽7.3内，启动真空泵将炉室抽至要求的真空度，流氩，同时开启外加热器5升温，使熔液槽7.3内的多晶硅碎料达到熔化状态，降低熔液温度，达到合适拉晶温度后，下降上轴1，使管状籽晶3 下降至熔液上表面使管状籽晶3的下端面与熔液上表面接触，此时，上轴 1带动管状籽晶3做旋转运动，当管状籽晶3的下端面与熔液融为一体后，缓慢提升上轴1，此时管状籽晶3带动熔液上升，在上升的过程中，随着温度的降低，熔液便重新结晶形成新的管状材料4，进而实现管状材料4 的拉制。在拉制时，为了使加热温度均匀和实现坩埚下部温度高于上部温度(即实现上低下高的温度梯度)，可以在辅助加热孔A7.2内设置内加热器A6，用内加热器A6与外加热器5同时对坩埚7进行加热。
当需要同时拉制多根管状材料4时，同时启动外加热器5、内加热器 A6和内加热器B10，通过外加热器5、内加热器A6和内加热器B10同时对坩埚7进行加热，进而实现坩埚7加热均匀和温度梯度的目的。
以上内容中未细述部份为现有技术，故未做细述。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (10)
1.一种拉制管状材料的简易装置，包括籽晶座(2)、外加热器(5)和坩埚(7)，其特征是：在坩埚(7)的中部设有向上延伸的立柱A(7.1)，在所述立柱A(7.1)的中部设有辅助加热孔A(7.2)，在坩埚(7)外缘面的外围套接有外加热器(5)，所述外加热器(5)连接电源，在立柱A(7.1)的上方设有籽晶座(2)，所述籽晶座(2)的上端连接上轴(1)，在籽晶座(2)的下端设有管状籽晶(3)形成所述的拉制管状材料的简易装置。
2.如权利要求1所述的拉制管状材料的简易装置，其特征是：所述辅助加热孔A(7.2)内设有内加热器A(6)。
3.如权利要求1所述的拉制管状材料的简易装置，其特征是：所述立柱A(7.1)的外围设有至少一个立柱B(7.6)，在每个立柱B(7.6)的中部分别设有辅助加热孔B(7.5)，在每个立柱B(7.6)的上方分别设有籽晶座(2)，每个籽晶座(2)的上端分别连接上轴(1)。
4.如权利要求3所述的拉制管状材料的简易装置，其特征是：所述辅助加热孔B(7.5)内设有内加热器B(10)。
5.如权利要求1所述的拉制管状材料的简易装置，其特征是：所述坩埚(7)包括立柱A(7.1)、辅助加热孔A(7.2)、；熔液槽(7.3)和坩埚本体(7.4)，所述坩埚本体(7.4)为圆形结构，在坩埚本体(7.4)的中部设有向下凹陷的熔液槽(7.3)，在熔液槽(7.3)的中部设有向上延伸的立柱A(7.1)，在所述立柱A(7.1)的中部设有辅助加热孔A(7.2)。
6.如权利要求1所述的拉制管状材料的简易装置，其特征是：所述坩埚(7)的替换结构为坩埚(7)包括立柱A(7.1)、辅助加热孔A(7.2)、熔液槽(7.3)、坩埚本体(7.4)、辅助加热孔B(7.5)和立柱B(7.6)，所述坩埚本体(7.4)为圆形结构，在坩埚本体(7.4)的中部设有向下凹陷的熔液槽(7.3)，在熔液槽(7.3)的中部设有向上延伸的立柱A(7.1)，在所述立柱A(7.1)的中部设有辅助加热孔A(7.2)，在立柱A(7.1)的外围设有至少一个立柱B(7.6)，在每个立柱B(7.6)的中部分别设有辅助加热孔B(7.5)。
7.如权利要求2所述的拉制管状材料的简易装置，其特征是：所述内加热器A(6)的外缘面与辅助加热孔A(7.2)内缘面之间的距离为5～30mm。
8.如权利要求1所述的拉制管状材料的简易装置，其特征是：所述外加热器(5)的内缘面与坩埚(7)的外缘面之间的距离为5～30mm。
9.如权利要求4所述的拉制管状材料的简易装置，其特征是：所述内加热器B(10)的外缘面与辅助加热孔B(7.5)内缘面之间的距离为5～30mm。
10.如权利要求1所述的拉制管状材料的简易装置，其特征是：所述坩埚(7)的下部设有底部加热器。
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