一种提高铂金坩埚在引下管中装配精度的装置及方法
技术领域
本发明属于人工晶体生长设备领域，具体涉及一种提高铂金坩埚在引下管中装配精度的装置及方法。
背景技术
采用坩埚下降法生长单晶的过程中，为了获得所需取向的单晶，常常要控制几个方面的影响因素：1)籽晶本身的取向，根据要求需选用与所需晶体取向偏差较小的籽晶；2)晶体生长炉以及坩埚升降平台应经过水平校正；3)下降轨道应经过垂直校正。然而在实际的晶体生长过程中即使严格控制了以上几方面的影响因素，仍会发生晶体取向与所需取向偏差较大的情况，这通常是由于在铂金坩埚装入引下管时所产生的装配误差造成的。如图1所示，常见的铂金坩埚的装配失误有倾斜、水平偏移和垂直偏移等几种，这都是由于在铂金坩埚装入引下管时，二者的装配精度不足造成的。如图1中(b)所示，倾斜的装配失误将导致单晶生长后与所需晶体取向的较大偏角；如图1中(c)所示，水平偏移装配失误将使得单晶生长处于偏离单晶生长炉热场中心的情况，一侧靠近加热棒，而另一侧则远离加热棒，会使得单晶生长温场不均匀，易产生杂晶等缺陷；如图1中(d)所示，垂直装配失误将导致坩埚与测温热电偶的直接接触或远离。热电偶直接接触铂金坩埚会损伤铂金坩埚，造成漏埚；热电偶远离则会造成测量温度偏低，从而影响单晶接种质量。
为了避免由于铂金坩埚装入引下管时所产生的装配误差，达到提高单晶生长质量的目的，需要对现有的铂金坩埚装配方法进行改进，设计出能提高铂金坩埚与引下管装配精度的坩埚装配装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高铂金坩埚在引下管中装配精度的装置及方法，解决现有坩埚装配方法装配精度差的问题，本发明可以有效调节铂金坩埚与引下管之间的相对位置，以达到晶体生长对二者装配精度的要求。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种提高铂金坩埚在引下管中装配精度的装置，包括装配平台，装配平台的一侧设置有垂直支撑杆，垂直支撑杆上从下至上依次活动连接有第一水平支撑杆和第二水平支撑杆，第一水平支撑杆和第二水平支撑杆上均设置有刻度，第一水平支撑杆的端部通过引下管夹连接有引下管，第二水平支撑杆的端部通过铂金坩埚定位管夹连接有铂金坩埚定位管，所述铂金坩埚定位管下部穿插在引下管中，铂金坩埚定位管中活动连接有铂金坩埚。
进一步地，第一水平支撑杆上设置有第一气泡水平仪，第二水平支撑杆上设置有第二气泡水平仪，装配平台上设置有第三气泡水平仪。
进一步地，铂金坩埚定位管内部装配有定位管标尺。
进一步地，垂直支撑杆、第一水平支撑杆和第二水平支撑杆均为方形管结构，且第一水平支撑杆和第二水平支撑杆穿插在垂直支撑杆上。
进一步地，铂金坩埚定位管由两个半圆管组成，两个半圆管通过铂金坩埚定位管夹调节松紧。
一种提高铂金坩埚在引下管中装配精度的方法，包括以下步骤：
步骤一：将装配平台、第一水平支撑杆和第二水平支撑杆调整水平；
步骤二：通过引下管夹将引下管固定在装配平台上侧，固定并记录第一水平支撑杆的刻度；
步骤三：通过第一水平支撑杆和第二水平支撑杆的刻度计算出铂金坩埚定位管准确的位置，根据结果调整第二水平支撑杆位置并固定，继而通过铂金坩埚定位管夹固定铂金坩埚定位管，使铂金坩埚定位管和引下管保证精确的同轴度；
步骤四：将铂金坩埚通过铂金坩埚定位管装入引下管；
步骤五：在铂金坩埚与引下管之间的缝隙中填充氧化铝粉，并确保氧化铝粉填充紧密，不会导致铂金坩埚移动；
步骤六：取出铂金坩埚定位管，将氧化铝粉没过铂金坩埚并完全填满引下管，即完成铂金坩埚的装配。
进一步地，第一水平支撑杆上设置有第一气泡水平仪，第二水平支撑杆上设置有第二气泡水平仪，装配平台上设置有第三气泡水平仪，步骤一中通过第一气泡水平仪、第二气泡水平仪和第三气泡水平仪进行调平。
进一步地，铂金坩埚定位管内装配有定位管标尺，步骤四中通过调节铂金坩埚在铂金坩埚定位管中的上下位置，实现铂金坩埚垂直装料位置的精确调节。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明在装配平台上安装有垂直支撑杆和两个水平支撑杆，两个水平支撑杆上分别装有引下管夹和铂金坩埚定位管夹，用来对引下管和铂金坩埚进行定位，通过调节引下管夹和铂金坩埚定位管夹的位置可以改变铂金坩埚与引下管之间的相对位置，实现二者装配同轴度的准确调节，两个水平支撑杆上标有刻度，可以准确调整位置，确保铂金坩埚定位管与氧化铝陶瓷引下管的同轴度，从而提高铂金坩埚的装配精度；通过调节铂金坩埚在铂金坩埚定位管中的上下位置，实现铂金坩埚垂直装料位置的精确调节，以确保满足晶体生长对铂金坩埚装配精度需要，克服了传统坩埚装配进入引下管过程中装配精度低，易造成单晶质量低下的问题，可以有效调节铂金坩埚与引下管之间的相对位置，以达到晶体生长对二者装配精度的要求。
进一步地，装配平台和两个水平支撑杆上均有校准水平的气泡水平仪，可以确保坩埚装配平台有一个基准平台，以减少坩埚位置误差的产生。
进一步地，铂金坩埚定位管上配有标尺，可以通过调节铂金坩埚在铂金坩埚定位管内的垂直位置，实现铂金坩埚垂直装料位置的精确调节。
进一步地，垂直支撑杆、第一水平支撑杆和第二水平支撑杆均为方形管结构，方形管设计可以防止水平支撑杆在水平平面上的旋转，保证铂金坩埚、引下管以及垂直支撑杆的轴线在同一平面内。
进一步地，铂金坩埚定位管由两个半圆管组成，可以通过调整铂金坩埚定位管夹的松紧将铂金坩埚固定在铂金坩埚定位管中，当铂金坩埚装配完毕后，松开铂金坩埚定位管夹，则可将铂金坩埚定位管的两个半圆管与铂金坩埚分开并取出。
附图说明
图1是铂金坩埚装配位置示意图。(a)正确装配位置，(b)倾斜式装配失误，(c)水平偏移式装配失误，(d)垂直偏移式装配失误。
图2是本发明的铂金坩埚装配装置结构图。
图3是本发明的铂金坩埚装配过程示意图。
其中，1、装配平台；2、垂直支撑杆；3、第一气泡水平仪；4、第一水平支撑杆；5、引下管夹；6、第三气泡水平仪；7、铂金坩埚定位管；8、第二气泡水平仪；9、第二水平支撑杆；10、铂金坩埚定位管夹；11、定位管标尺；12、引下管支座；13、引下管；14、热电偶；15、氧化铝粉；16、铂金坩埚。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图2，一种提高铂金坩埚在引下管中装配精度的装置，包括装配平台1、垂直支撑杆2、第一水平支撑杆4，第二水平支撑杆9、引下管夹5、铂金坩埚定位管夹10和铂金坩埚定位管7组成。装配平台1上安装有垂直支撑杆2、第一水平支撑杆4和第二水平支撑杆9，组成本坩埚装配装置的主体。第一水平支撑杆4和第二水平支撑杆9上分别装有引下管夹5和铂金坩埚定位管夹10，用来对引下管13和铂金坩埚16进行定位。通过调节引下管夹5和铂金坩埚定位管夹10的位置可以改变引下管13与铂金坩埚16之间的相对位置，实现二者装配同轴度的准确调节；铂金坩埚定位管7由两个半圆管组成，可以通过调整铂金坩埚定位管夹10的松紧将铂金坩埚16固定在铂金坩埚定位管7中，当铂金坩埚16装配完毕后，松开铂金坩埚定位管夹10，则可将铂金坩埚定位管7的两个半圆管与铂金坩埚16分开并取出，通过调节铂金坩埚16在铂金坩埚定位管7中的上下位置，实现铂金坩埚垂直装料位置的精确调节，以确保满足晶体生长对铂金坩埚装配精度需要。
引下管13的底部设置有引下管支座12，引下管支座12上固定设置有热电偶14，装配平台1、第一水平支撑杆4和第二水平支撑杆9上均有校准水平的气泡水平仪。通过调节装配平台1定位螺丝的位置以及水平支撑杆的位置，可以将装配平台1、第一水平支撑杆4和第二水平支撑杆9调水平。气泡水平仪的设置可以确保装配平台1有一个基准平台，防止造成坩埚装配位置误差的产生，第一水平支撑杆4和第二水平支撑杆9上标有刻度，通过调节引下管夹5和铂金坩埚定位管夹10的位置可以改变铂金坩埚16与引下管13之间的相对位置，实现二者装配同轴度的准确调节。铂金坩埚定位管7内配有定位管标尺11，可以通过调节铂金坩埚16在定位管7内的垂直位置，实现铂金坩埚垂直装料位置的精确调节。所述垂直支撑杆2、第一水平支撑杆4和第二水平支撑杆9均为方管形结构，第一水平支撑杆4和第二水平支撑杆9由垂直支撑杆2中穿过。方形管设计可以防止水平支撑杆在水平平面上的旋转，保证铂金坩埚16、引下管13以及垂直支撑杆2的轴线在同一平面内，固定铂金坩埚16的铂金坩埚定位管7的长度应大于坩埚长度的一半，以防止铂金坩埚安装倾斜时产生的同轴度误差。
使用时，将铂金坩埚16准确装配入引下管13的步骤如下：
1)通过第一气泡水平仪3、第三气泡水平仪6和第二气泡水平仪8将装配平台1、第一水平支撑杆4和第二水平支撑杆9调整水平；
2)通过引下管夹5将引下管13固定在装配平台1上，固定并记录第一水平支撑杆4的刻度；
3)通过第一水平支撑杆4和第二水平支撑杆9的刻度计算出铂金坩埚定位管7准确的位置，根据结果调整第二水平支撑杆8位置并固定；
4)通过铂金坩埚定位管夹10固定铂金坩埚定位管7；
5)将铂金坩埚16通过铂金坩埚定位管7装入引下管13；
6)在铂金坩埚16与引下管13之间的缝隙中填充氧化铝粉15，通过敲击和震动等方式确保氧化铝粉15填充紧密，不会导致铂金坩埚的移动即可；
7)取出铂金坩埚定位管7，将氧化铝粉15没过铂金坩埚16并完全填满引下管13，最终完成铂金坩埚的装配。
作为本发明的实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，也是本发明的保护范围。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
