单晶炉机械传动系统综述
单晶炉资料范文范文
单晶炉资料范文范文单晶炉是现代工业生产中的一项重要设备，具有高效、精确的特点，在许多行业中都有广泛应用。
单晶炉技术是一种通过控制熔融的材料在特定温度条件下逐渐形成单晶体的方法。
下面是一份关于单晶炉的资料范文，详细介绍了单晶炉的原理、结构和应用。
单晶炉（Monocrystalline Furnace）是一种利用溶液的化学性质和温度控制来合成单晶体的设备。
其工作原理是通过控制熔融的材料在特定温度条件下逐渐形成单晶体。
单晶炉可以用于生产各种单晶材料，例如硅片、蓝宝石、锗单晶等。
单晶炉的结构一般包括炉体、温度控制系统、搅拌装置、冷却系统等组成部分。
炉体是单晶炉的主体，通常由石英、陶瓷等材料制成，具有良好的耐高温性能。
温度控制系统用于控制单晶炉的工作温度，保证单晶材料的生长质量。
搅拌装置用于搅拌熔融的溶液，防止其中的杂质和气泡对单晶材料的生长产生不良影响。
冷却系统则用于对熔融材料进行降温，使其逐渐形成单晶体。
单晶炉广泛应用于半导体、光电子、光学、化学等领域。
在半导体领域，单晶炉用于制造硅片，是IC芯片生产过程中的关键设备。
硅片是集成电路的基础材料，单晶炉通过高温熔融和凝固技术，将硅材料逐渐生长成为单晶体，再通过切割和加工，制成晶圆用于芯片制造。
在光电子和光学领域，单晶炉用于制造蓝宝石和其他光学单晶材料，用于制造高亮度LED和激光器等器件。
在化学领域，单晶炉用于合成有机无机杂化材料和无机单晶材料，用于研究材料的结构和性质。
单晶炉的主要优点是生产效率高和生长质量好。
由于单晶炉可以通过控制温度和其他条件，使得单晶材料在特定方向上逐渐生长，因此可以实现高效的生产。
其次，单晶炉可以消除晶界和颗粒间的结构缺陷，使得单晶材料具有良好的物理和化学性质。
此外，单晶炉还可以通过控制溶液的成分和掺杂，制备出特定性能的单晶材料，满足不同领域的需求。
然而，单晶炉也存在一些挑战和限制。
首先，单晶炉的设备成本和运行成本较高，需要高温、高压和复杂的控制系统。
单晶炉技术说明书
单晶炉技术说明书1000字单晶炉是一种用于生产高品质单晶体的设备，它是半导体产业的重要设备之一。
下面我将为大家介绍单晶炉的技术说明书。
一、单晶炉的结构单晶炉主要由炉体、加热系统、制冷系统、控制系统等组成。
1. 炉体：炉体是单晶炉的主要组成部分，主要由炉体本体、电极、隔热材料和炉内环境构成。
炉体内部需要保持一定的真空或惰性气氛，以确保单晶生长的质量和稳定性。
2. 加热系统：加热系统是单晶炉的关键部分之一，它主要由加热元件、加热源、温度控制等组成。
加热源可以是电阻丝、感应加热、火焰等形式，但大多数单晶炉使用的是电阻丝。
3. 制冷系统：制冷系统是单晶炉的另一个重要部分，它主要用于保持单晶生长的过程，在单晶炉内部形成适宜的温度梯度和温度分布。
制冷系统主要由冷却水系统和压缩机组成。
4. 控制系统：控制系统是单晶炉的核心，它主要由计算机控制系统和温度控制系统组成。
计算机控制系统主要用于控制整个单晶炉的运行和生长过程，包括加热、真空、气氛等参数，而温度控制系统则主要用于精确控制单晶生长过程中的温度。
二、单晶生长过程单晶生长是单晶炉最重要的功能之一，主要通过以下步骤进行：1. 清洗晶体：将要生长的晶体进行表面清洗，去除表面杂质、油脂等污物和氧化物，确保晶体表面的干净度。
2. 落合：将准备好的晶种和熔融的材料放到炉体中，让晶种和熔融材料相遇，然后慢慢拉出晶种，使熔融的材料附着在晶种上。
3. 晶体生长：炉体内部形成的温度梯度和温度分布，使得材料开始在晶种上生长，形成单晶体。
4. 结晶完成：当晶体完成生长后，将晶体缓慢升温，淬火，将单晶从晶棒上取下。
三、单晶生长常见问题及解决办法1. 晶体表面不平整：可能是晶体过快生长，或熔融液中杂质太多。
解决办法：加大温度梯度，降低熔融材料的污染。
2. 晶体裂纹：可能是晶体过快生长，晶体内部应力过大。
解决办法：控制生长速度，减小温度梯度。
3. 不均匀生长：可能是炉内温度不均匀，或者晶种准备不足。
单晶炉系统规范说明共39页文档
15、机会是不守纪律的。——雨果
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
单晶炉系统规范说明
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
23、一切节省，Байду номын сангаас根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
6直拉单晶炉及热系统
6直拉单晶炉及热系统
答：
一、直拉单晶炉及热系统简介
直拉单晶炉是一种特殊的热处理装置，由于浸入单晶热处理过程较长，受热均匀性要求极高，而传统热处理方法又决无法满足此类要求，因此采
用了直拉单晶炉。
直拉单晶炉以其独特的结构和装置安排，使得热处理均
匀性大大提高，更特别是对于那些极难满足浸温处理要求的材料，有着特
别重要的意义。
直拉单晶炉采用直拉式排单晶加热系统，可以产生稳定的及均匀的温度，可靠性好。
它的加热系统包括主泵、水冷壁、热导管系统、真空管、
热量交换器、湿度传感器等，主要通过热量交换器、湿度传感器的控制，
精确控制循环水的温度。
二、直拉单晶炉及热系统的工作原理
直拉单晶炉安装的水冷壁以及泵确保了单晶炉在运行过程中受热均匀
性极高，其水冷壁构成的水冷循环系统，配合高效的水泵，通过热量交换
器把热量传递到容器中，实现容器加热，从而实现温度的控制。
单晶炉DRF95使用说明书(机械-最新)
机械部分目录
1．
1.1 1.2 1.3 1.4
综述〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃1
7.13 拉晶过程中速度记录曲线出现尖刺 7.14 欧陆表显示断偶（or） 7.15 非故障报警 7.16 加热过程中电流突然下降 7.17 加热电压加至 0V 突然回零 7.18 过流
〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃19
晶体直径（mm） 6″(φ154)
单晶等径尺寸（mm） 1900 1060 1400 900
20″(φ505×375)
90 8″(φ206) 8″(φ206) 10″(φ257)
22″(φ555×400)
120
3
2．设备安装与要求
2．1 设备的工作环境: 本设备应放臵在专用混凝土基础上, 环境条件应选择恒温、恒湿车间。应在清洁、减 振的工作环境中工作,也可选择在与空气中粉尘、振动和冲击波隔离的较好环境中工作。地 面应尽量平整,并有自然排水孔,使清理下的泄水能自然排放及回收处理。 外界突然较强烈的冲击振动,可能会影响晶体的内在质量。 因此, 厂房应尽量选择在避 开震源的地方。当条件限制不能避开时,则要作必要的隔振措施。其具体要求条件为: 室温 相对湿度 外界震源: 205℃ ≤65% 当大于 10HZ 时,振幅值应小于 0.10mm
直拉单晶炉总结
直拉单晶炉总结概述直拉单晶炉是一种用于生产高纯度单晶材料的设备。
它采用了先进的加热和冷却技术，能够实现高质量的单晶生长。
本文将对直拉单晶炉进行总结，包括工作原理、设备特点、应用领域以及未来发展趋势等方面进行介绍。
工作原理直拉单晶炉的工作原理基于熔融单晶生长技术。
其基本过程包括：先将材料的原料加入炉膛，然后通过加热使之熔化。
接下来，通过适当的处理将熔融材料降温并形成单晶种子。
最后，利用拉扩力将单晶晶体从熔融材料中拉出并使之加长。
直拉单晶炉的关键组件包括加热系统、冷却系统和拉升系统。
加热系统采用了高温电阻加热器，可以通过控制加热功率和加热位置来控制炉内温度。
冷却系统则通过导热和传导技术来控制炉内温度梯度，从而实现单晶的生长。
拉升系统则通过调整拉升速度来控制晶体生长速度。
设备特点直拉单晶炉具有以下几个特点：1.高纯度：直拉单晶炉可以在无氧或低氧环境下进行单晶生长，从而获得高纯度的单晶材料。
这种高纯度的材料在电子器件制造、光学器件制造和半导体工业等领域中应用广泛。
2.高生产率：直拉单晶炉具有较高的生长速度和较大的生长尺寸范围，可以满足大规模单晶生产的需求。
这在提高产能和降低成本方面具有重要意义。
3.稳定性强：直拉单晶炉采用了先进的温度和压力控制技术，能够实现稳定的生长过程。
这方面的优势使得直拉单晶炉在高温条件下依然能够保持较好的工作效率和稳定性。
4.自动化程度高：直拉单晶炉采用了先进的自动化控制系统，可以实现全自动控制和监测。
这方面的优势使得操作人员可以更加方便地对设备进行操作和维护。
应用领域直拉单晶炉在许多领域中具有重要的应用价值，主要包括以下几个方面：1.半导体制造：直拉单晶炉可以用于生产硅、镓、锗等半导体材料的单晶。
这些单晶材料被广泛应用于集成电路、太阳能电池和光电器件等领域。
2.光学器件制造：直拉单晶炉可以用于生产包括激光晶体、光纤晶体、液晶基板和光学透镜等光学器件的单晶材料。
这些材料在激光技术、光通信和成像技术等领域中具有重要应用。
直拉单晶炉设备简介结构
6
1961年，在中国科学院半导
体物理所林兰英院士的亲自指
导下，北京机械学院工厂（西
安理工大学工厂的前身）的技
术人员与半导体物理所的技术
人员共同研制出了我国第一台
人工晶体生长设备，TDK-36
型单晶炉，并且成功拉制出了
我国第一根无位错的硅单晶，
单晶质量接近当时的国际先进
水平。
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7
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20世界80年代后期，我国半导体材料工业迅速 发展，国内半导体材料制造厂家大量引进美国 KAYEX CG3000型软轴提拉单晶炉。为满足我国半 导体材料工业不断发展的需要，1988年西安理工大 学工厂承担了国家七五科技攻关项目，研制成功了 TDR－62系列软轴单晶炉
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5
国内最早生产直拉单晶炉的专业厂家是西 安理工大学工厂，该厂技术力量雄厚，机加工能 力很强，从事直拉单晶炉主要有TDR-70、TDR80、TDR-90、TDR-120等多种炉型。其中， TDR-120炉是2007年面世的，设计装料量120kg， 实现了全过程自动控制，设计上有较大的改进。
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服务中心。
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16
生产基地位于宁夏国家 级工业开发区石嘴山市，生 产车间包括金属加工车间、 产品总装调试车间、硅单晶 炉、铸锭炉试机车间、电气 组立车间以及石英坩埚生产 线车间。主要的检验、检漏 设备从德国引进。加工设备 有数控加工中心，龙门刨床， 龙门铣床，立车，镗床，油 压机，抛光机及各种通用机 床加工，焊接设备有自动氩 弧焊机，埋弧焊机等。
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TDR－62系列软轴单晶炉,投料量增至30kg， 拉制单晶直径125mm。该炉采用软轴提拉机构,大大 降低了设备高度。等径控制采用IRCON光学高温计、 计算机对直径信号进行控制。我国区熔硅单晶的发 展也非常快,特别是75~100mm区熔硅单晶的需求量 在不断上升，为此，1989年年我们研制成功TDLFZ35型区熔炉。
6直拉单晶炉及热系统
6直拉单晶炉及热系统直拉单晶炉及热系统是一种用于生产单晶材料的设备，它具有高温加热、单晶生长和热管冷却三个功能。
下面将详细介绍直拉单晶炉及热系统的工作原理和结构。
直拉单晶炉及热系统的工作原理是通过高温加热使原料溶解，然后通过单晶生长的方式逐渐冷却，最后形成一块完整的单晶材料。
整个过程需要精确控制温度、压力和速度等参数。
直拉单晶炉及热系统的主要结构包括炉体、加热设备、单晶生长设备和热管冷却设备等。
炉体是直拉单晶炉及热系统的基础部分，它由炉膛、炉管和炉盖等组成。
炉膛是用于容纳原料的部分，通常是一个圆柱形的容器，可以承受高温和高压。
炉管是连接炉膛和单晶生长设备的通道，它负责将原料输送到单晶生长区域。
炉盖则是覆盖在炉膛上的部分，主要用于调节炉内的压力和加热设备的接入口。
加热设备是直拉单晶炉及热系统的核心部分，它负责将炉膛中的原料加热到需要的温度。
常见的加热设备包括电阻加热、电子束加热和感应加热等。
电阻加热是通过将电流通过炉体内的电阻丝使之发热，从而加热炉膛。
电子束加热是利用高速电子束撞击原料的表面，将其加热至高温。
感应加热是通过电磁感应原理使炉膛中的原料发热，从而提高温度。
单晶生长设备是直拉单晶炉及热系统的关键部分，它负责将加热后的原料逐渐冷却形成单晶材料。
单晶生长设备通常由单晶生长炉、拉伸装置和控制系统组成。
单晶生长炉是用于控制温度和压力的设备，通常由石墨制成，具有很好的导热性和化学稳定性。
拉伸装置则是用于拉伸形成的单晶材料，使其保持一定的形状和尺寸。
控制系统则是用于监测和调节单晶生长过程中的温度、压力和速度等参数，保证单晶材料的质量。
热管冷却设备是直拉单晶炉及热系统的辅助部分，它负责冷却单晶生长设备和炉体。
热管冷却设备由热管、冷却介质和冷却系统组成。
热管是一种基于液-气相变原理的传热装置，具有高热传导性和低温度梯度的特点。
冷却介质通常是水或空气，通过与热管接触，将其中的热量带走。
冷却系统则是用于调节冷却介质的温度和流量等参数，保证热管冷却设备的正常工作。
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文章编号:1004-2539(2005)06-0075-04单晶炉机械传动系统综述(西安理工大学, 陕西西安 710048) 高利强摘要 机械传动系统是单晶炉的重要组成部分,它主要包括坩埚升降与旋转系统、籽晶升降与旋转系统等等。
本文详细论述了这两种传动系统的典型方案及其传动机理,最后阐明各单晶体生长方法所要求的传动系统。
关键词 单晶炉 机械传动 升降与旋转绪论单晶炉是单晶体生长设备,按照晶体生长方法可分为提拉法单晶炉、坩埚下降法单晶炉、区熔法单晶炉等等。
无论哪种设备,机械传动系统都是重要的组成部分。
它一般包括坩埚升降与旋转、籽晶升降与旋转部件等等。
为了减少热的不对称性,籽晶和坩埚一般都要旋转。
1 坩埚的升降与旋转系统坩埚升降与旋转部件典型设计有以下形式。
1.1 方案A(如图1a)图1a示出了一种用导柱和直线运动轴承导向用丝杠副传动实现坩埚杆升降功能的传动系统。
正常拉晶时的传动链为18 22 21 20 19 16 15 23 24 9 6。
快速升降时的传动链为27 26 25 24 9 6。
手动升降时的传动链为1 2 4 5 23 24 9 6。
坩埚旋转传动链为11 10 14 12 13 6。
1.2 方案B(对方案A的改进变形)方案A对大多数炉型都适用,但它在速度特别低的时候,容易出现爬行现象。
为了克服上述缺点,可以用滚珠丝杠副代替滑动丝杠副。
然而,滚珠丝杠副的传动效率在90%,不能自锁,必须在丝杠轴上配置相应的自锁装置。
图1b所示方案中谐波减速器(20)可满足要求。
经过上述改动,再根据具体炉型适当变形就是方案B传动系统。
1.3 方案C(如图1b)图1b示出了一种用直线滚动导轨支承导向,精密滚珠丝杆副传动实现坩埚杆升降功能的传动系统。
正常拉晶时的传动链为19 20 23 18 6 3。
快速升降时的传动链为21 20 23 18 6 3。
手动升降时的传动链为1 12 10 11 9 20 23 18 6 3。
坩埚旋转传动链为25 24 3。
1.手轮2.弹性联轴器3.轴承座 4、5.斜齿轮副 6.坩埚杆 7.顶板 8.导柱 9.滑座 10.减速器 11.旋转电机 12、13、14.楔形带传动 15.电磁离合器 16.谐波减速器 17.底座 18.慢速电机 19、20、21.同步带传动 22.减速器 23、24滑动螺旋副 24、25.蜗杆传动 26.弹性联轴器 27.快速电机图1a 坩埚升降与旋转部件参考文献1 鲁守银,马培荪,戚晖等.高压带电作业机器人的研制.电力系统自动化,2003(17)2 荣学文,张志兵,李云江等.一种液压平衡机构的设计与实现.机械设计与研究,2002(5)3 李云江,荣学文,樊炳辉等.大型隧道喷浆机器人液压系统设计.中国机械工程,2001(7)收稿日期:20041227 收修改日期:20050121作者简介:荣学文(1973-),男,山东曹县人,工程师75第29卷 第6期 单晶炉机械传动系统综述由此可见,图1b 中20是多机驱动的协调装置,在设计时,以机械和电气组合的方法使19、21、1形成互锁。
具体要求如下:1前推用手转动的时候分两种情况。
若21、19正在旋转时,则对当前运动状态不产生影响。
!若21、19均为停止状态时,则3随手动而升降。
21工作时也分两种情况。
若19正在旋转时,则对当前运动状态不产生影响。
!若19为停止状态时,按下21的电源及升降按钮,21便通电运转,松开21的升降按钮,21便断电停止。
19工作时的情况。
按下19的电源按钮并给定升降速度,19便通电运转。
两个行程开关(26、27)无论哪个动作,21或19便断电停止。
1.手轮2.行程开关13.坩埚杆4.铜制水套5.冷却水嘴6.滑座7.电刷环8.热偶口9.电磁离合器 10、11、12.滚子链传动 13.支柱1 14.支柱2 15.顶板 16.直线滚动导轨 17.方导柱 18.滚珠丝杆副 19.慢速电机 20.谐波减速器 21.快速电机 22.底板 23.齿轮系 24.楔形带传动 25.旋转电机 26.行程开关2 27.行程开关3 28.行程开关4图1b 埚升降与旋转部件1.4 方案D(对方案C 增加一个虚约束)图1b 用一个直线滚动导轨进行导向,可满足一定的要求。
有些炉型(如区熔炉)对精度要求较高,为了改善构件的受力情况,增加机构的刚度,我们可以再增加一个直线滚动导轨,增加的移动副带入一个虚约束。
也可以对图1b 作如下改进。
原来用直线滚动导轨支承导向,现改为用导柱和直线运动轴承导向。
具体方法为:图1b 中支柱1(13)和支柱2(14)全部改为圆柱形导柱,兼支柱的功能。
同时,滑座6也要作相应的改进,内部安装两处直线运动轴承。
象这样,用两个导柱和直线运动轴承导向的结构同图1b 比起来,也相当于增加了一个虚约束。
改进后的结构由于有3个支柱,比图1a 刚度好。
1.5 方案E(对方案C 增加两个虚约束)同样的道理,我们可以对图1b作如下改进。
1.拨环 2、3.滑动螺旋副 4.卷筒 5、6.滚动花键副 7.联轴器 8.联轴器 9.蜗轮轴 10.蜗杆传动 11.蜗轮箱体 12.编码器 13.蜗杆传动 14.卡套 15.导向套 16.撞块 17.导杆 18.限位开关 19.插头插座 20.籽晶夹头 21.重锤 22.钢丝绳 23.底板 24.电机 25.卷筒箱体图2a ∀软轴#籽晶升降部件原来用直线滚动导轨支承导向,现改为用导柱和直线运动轴承导向。
具体方法为:图1b 中方导柱17、支柱1(13)和支柱2(14)全部改为圆柱形导柱,兼支柱的功能。
同时,滑座6也要作相应的改进,内部安装3处直线运动轴承。
象这样,用3个导柱和直线运动轴承导向的结构同图1b 比起来,相当于增加了两个虚约束。
比图1a 二导柱结构形式性能好,也广泛用于各种单晶炉传动系统的设计当中(如区熔炉籽晶轴的传动系统)。
1.6 方案F前面5个方案的机架都是组装式。
我们也可以采用整体焊接结构。
由于整体式结构机械加工后的精度就是装配精度,比组装式容易达到精度要求。
其典型76 机械传动 2005年案例就是将要介绍的图2d 所示方案上下倒置变形。
最新研制的TDR-GY652高压炉坩埚传动系统就采用这种方案。
2 籽晶的升降与旋转系统籽晶升降与旋转部件典型设计有以下形式。
2.1 方案A 、B 、C 、D 、E籽晶升降与旋转部件典型设计方案A 、B 、C 、D 、E 就是坩埚升降与旋转部件典型设计方案A 、B 、C 、D 、E 的上下倒置变形.其中方案D 实际上是区熔炉送料轴传动系统的常用选择。
2.2方案F(图2a 、图2b)图2a 示出了一种用∀软轴#实现籽晶升降功能的传动系统。
传统籽晶杆属于刚性体称为硬轴籽晶杆,相对而言,由挠性体钢丝绳和连接于下端的重锤组成的籽晶提拉构件形象地称为∀软轴#籽晶杆。
1.接线柱2.压紧环3.电刷环4.绝缘垫圈5.电刷6.旋转轴7.电刷支架8.调整垫圈9.安装法兰 10.支承座 11、12、13.楔形带传动 14.电动机 15.减速器图2b ∀软轴#籽晶旋转部件籽晶升降由电动机通过精密的蜗轮蜗杆减速器使卷筒旋转,从而使钢丝绳绕上卷筒或使钢丝绳从卷筒上放出以达到籽晶升降的目的。
图2a 升降运动的传动链为24 7 13 10 8 6 5 4 22 21 20。
卷筒(4)由螺纹套(2)和螺母(3)组成的滑动螺旋副实现平移,从而保证卷绕钢丝绳始终在对中位置。
卷筒的平移又带动导杆(17),导杆又带动撞块(16)撞击限位开关(18)实现软轴的极限限位,以保护籽晶升降部件不受损害。
与卷筒同一转速的轴上联接有光电编码器(12),可精确显示晶体长度(或位置)。
1.弹簧2.调整螺钉3.限位开关4.摆臂5.转轴6.限位杆7.过渡副室图2c ∀软轴#上限位机构1.水套2.轴承座3.楔形带传动4.带轮支座 5、6.滚珠丝杠副 7.谐波减速器 8.升降电机 9.立柱 10.滑座 11、12.直线滚动导轨 13.籽晶杆 14.旋转电机 15.电机支座 16.水套挡板 17.冷却水嘴图2d 硬轴籽晶升降与旋转部件图2b 示出了一种与∀软轴#籽晶升降部件相配套的籽晶旋转部件。
籽晶旋转部件由旋转轴(6)、支承座(10)、电刷环组件(1、2、3、4、5、7)、电动机(14)及减速器(15)等组77第29卷 第6期 单晶炉机械传动系统综述成。
图2b旋转运动的传动链为14 15 13 12 11 6。
旋转轴上需安装若干对电刷环,用来提供籽晶升降部件的电能及传递电信号。
另外,炉室(或副室)和∀软轴#籽晶旋转部件之间起过渡作用的过渡副室中设有限位机构,实现∀软轴#的上限位。
如图2c所示。
具体工作原理如下:当∀软轴#钢丝绳提拉籽晶上升到极限位置时,钢丝绳上连接的撞块碰到图2c中限位杆(6),从而使转轴(5)带动摆臂(4)旋转至一定位置,迫使限位开关(3)动作,通过电气控制,使上升运动停止。
2.3 方案G(图2d)图2d为一种用硬轴实现籽晶升降功能的传动系统。
它用直线滚动导轨(长导轨(11)和滑块(12))支承导向,精密滚珠丝杆副(5和6)实现籽晶杆升降功能。
升降运动的传动链为8 7 6 5 10 13。
旋转运动的传动链为14 3 13。
3 机电一体化上述机械传动系统要实现预期目标,尚需一定的电子电气系统相配合,从而实现机电一体化。
对机械传动进行控制的电子电气系统主要包括限位继电控制系统、慢速电机的自动控制系统[1]、特殊运动的计算机控制系统[2]等等。
它们均不在本文的讨论范围,有兴趣的读者可参阅相关文献。
4 结束语总的来说,坩埚升降与旋转部件只能设计成硬轴形式,如方案A、B、C、D、E、F等。
籽晶升降与旋转部件可设计成硬轴形式(如方案A、B、C、D、E、G等),也可设计成软轴形式(如方案F等)。
提拉法单晶炉一般包括坩埚升降与旋转部件、籽晶升降与旋转部件。
部分设备只有籽晶升降与旋转部件。
坩埚下降法单晶炉一般只有坩埚升降与旋转部件。
区熔法单晶炉上、下传动部件分别为送料轴升降与旋转部件、籽晶轴升降与旋转部件,只能采用硬轴形式,结构同籽晶升降与旋转部件、坩埚升降与旋转部件相似。
最后,对不同规格的单晶炉工艺参数汇总如表1,以便为选择传动部件提供方向。
表1T80T70A T62A(B)J50A TDR-46X*TDR-Z Y40C*TD L-FZ35#熔料量/kg或晶体规格/mm60303010601~2.5 105∃1000籽晶(送料轴#)传动方案方案F方案F方案F方案G无无方案D 籽晶升降慢速/(mm/min)0.1~100.2~80.2~80.002~0.2--1~18籽晶升降快速/(mm/min)%400%400>200无-->200籽晶升降手动无无无有--无籽晶转速范围/(r/min)2~402~402~501~50--0.5~15籽晶炉内行程/mm250025002100~2300400--1100坩埚(籽晶轴#)传动方案方案A方案A方案A无方案B方案C方案E 坩埚升降慢速/(mm/min)0.02~10.02~10.02~1-0.002~0.20.01~0.421~14坩埚升降快速/(mm/min)%100%100%100-%100%200>200坩埚升降手动有有有-有有无坩埚转速范围/(r/min)1~301~301~30-1~601~1002~20坩埚炉内行程/mm350400300-4003001150表1说明:凡标注∀*#号者为坩埚下降法单晶炉,标注∀##号者为区熔法单晶炉,其余为提拉法单晶炉。