用于悬浮坩埚的调节支架以及坩埚套装
技术领域
本实用新型涉及锗单晶生长技术领域，尤其是涉及一种用于悬浮坩埚的调节支架以及坩埚套装。
背景技术
悬浮坩埚在生长太阳能锗单晶中起到重要作用，而悬浮坩埚需要处理的重要问题是如何使坩埚很好的悬浮于熔体中，同时处于外坩埚的中心位置。
现有技术中，悬浮坩埚一般会利用配合的支架装配在外坩埚内腔的中心位置，以在外坩埚内腔的中心位置进行锗单晶的生长。但是，虽然悬浮坩埚可以通过现有的支架处于外坩埚内腔的中心位置，锗单晶的生长效果仍然不理想。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于悬浮坩埚的调节支架以及坩埚套装，以解决现有技术中存在的锗单晶生长效果较差的技术问题。
经过对现有技术中悬浮坩埚使用的支架进行研究后，发现现有采用的支架是固定支架，固定支架在与悬浮坩埚装配使用时，是将悬浮坩埚固定在外坩埚的内腔中，由于悬浮坩埚与外坩埚之间固定设置，会使得悬浮坩埚中的熔体深度随着拉晶过程逐渐降低，进而使得悬浮坩埚内部热场发生变化，影响锗单晶的生长。
而为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案。
本实用新型提供的一种用于悬浮坩埚的调节支架，包括：
坩埚套；
至少两个支撑杆；
伸缩结构，所述支撑杆的一端通过所述伸缩结构安装在所述坩埚套的外部，以能够沿着所述支撑杆的长度方向相对于所述坩埚套伸缩。
进一步的，所述坩埚套的内侧壁的底部一周开设有用于与悬浮坩埚嵌套的凹槽。
进一步的，所述坩埚套的外侧壁设置有螺纹孔，所述支撑杆的一端设置有与其配合的螺纹接头；所述螺纹接头与所述螺纹孔螺纹连接；
所述螺纹接头和所述螺纹孔构成所述伸缩结构。
进一步的，所述螺纹孔为通孔。
进一步的，所述支撑杆的材质为石墨；
和或，所述坩埚套的材质为石墨。
进一步的，所述支撑杆的数量为4，4个所述支撑杆沿着所述坩埚套的外侧壁周向均布。
本实用新型还提供了一种坩埚套装，包括所述调节支架。
本实用新型还提供了一种坩埚套装，包括所述调节支架；还包括：
底部具有通孔的悬浮坩埚，所述坩埚套的凹槽嵌套至所述悬浮坩埚的坩埚口外沿；
外坩埚，所述悬浮坩埚和所述调节支架位于所述外坩埚的内腔；通过所述调节支架与所述外坩埚的内壁相抵接，以使所述悬浮坩埚处于所述内腔的中央位置。
进一步的，所述悬浮坩埚和所述坩埚套的横截面均为圆形；
所述悬浮坩埚的外径与所述坩埚套的外径之差在8mm至16mm之间；和/或，所述坩埚套的高度在48mm至60mm之间。
进一步的，所述外坩埚的横截面为圆形；所述坩埚套的外径与所述外坩埚的内径之比在1/3至2/3之间。
基于上述技术方案，在锗单晶生长的过程中，随着锗单晶的生长悬浮坩埚内腔的熔体会减少，由于支撑架与外坩埚的内侧壁相抵接但不连接，所以悬浮坩埚能够继续通过浮力作用而悬浮在熔体中，并随着熔体的减少悬浮坩埚也会随之下降，从而使外坩埚内的熔体通过悬浮坩埚上的通孔补入至悬浮坩埚的内腔中。所以，在悬浮坩埚随着熔体的减少而下降的过程中，支撑架依然会通过与外坩埚内侧壁之间的抵接将悬浮坩埚保持在外坩埚的内腔中，同时保证悬浮坩埚内的熔体深度稳定，使悬浮坩埚内部热场不发生变化，保证锗单晶的生长环境稳定，能够良好的生长。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一个实施例提供的调节支架的装配图；
图2为图1所示的坩埚套的局部装配图；
图3为图1所示的支撑杆的示意图；
图4为本实用新型另一实施例提供的坩埚套的示意图；
图5为本实用新型一个实施例提供的坩埚套装的使用状态示意图。
附图标记：
1、坩埚套；
2、支撑杆；
3、伸缩结构；
4、悬浮坩埚；
5、外坩埚；
11、凹槽；
21、螺纹接头；
31、螺纹孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
由前文可知，由于现有的固定支架在与悬浮坩埚4装配使用时，是将悬浮坩埚4固定在外坩埚5的内腔中，悬浮坩埚4与外坩埚5之间固定设置，会使得悬浮坩埚4中的熔体深度随着拉晶过程逐渐降低，进而使得悬浮坩埚4内部热场发生变化，影响锗单晶的生长。而为了将解决锗单晶生长效果差的技术问题，本实用新型提供了如下技术方案。
如图1所示，并参考图2和图3所示，本实施例提供的一种用于悬浮坩埚4的调节支架，包括：
坩埚套1，
至少两个支撑杆2；
伸缩结构3，所述支撑杆2的一端通过所述伸缩结构3安装在所述坩埚套1的外部，以能够沿着所述支撑杆2的长度方向相对于所述坩埚套1伸缩。
所述调节支架包括了坩埚套1、支撑杆2和伸缩结构3。所述坩埚套1可以用来嵌套在适配的悬浮坩埚4上，当坩埚套1与悬浮坩埚4嵌套后，所述支撑杆2便可以向外延伸。同时，所述支撑杆2和所述坩埚套1之间通过伸缩结构3相活动连接，该伸缩结构3能够使所述支撑杆2沿着其长度方向相对于坩埚套1伸缩，以调整支撑杆2相对于所述坩埚套1伸出的长度。
基于所述调节支架的结构，其能够与悬浮坩埚4相互嵌套装配使用，以调整悬浮坩埚4在外坩埚5内腔中的位置。在锗单晶生长操作时，适配的外坩埚5的内腔中会盛装用于锗单晶生长的熔体，将悬浮坩埚4置于外坩埚5的内腔中，并悬浮在外坩埚5内腔盛装的熔体中。通过悬浮坩埚4上的通孔可以使熔体进入到悬浮坩埚4的内腔，从而在悬浮坩埚4的内腔进行锗单晶的生长。
悬浮坩埚4悬浮在熔体中时，装配在悬浮坩埚4上的调节支架可以通过其向外延伸的支撑杆2与外坩埚5的内侧壁相抵接，该抵接是与外坩埚5的内侧壁相接触但不连接，从而通过在悬浮坩埚4周向的均匀抵接使悬浮坩埚4保持在外坩埚5内腔的中央位置，保证锗单晶的生长效果。
支撑杆2通过伸缩结构3可以调节向外延伸的长度，所以在将悬浮坩埚4放入外坩埚5内腔时可以将支撑杆2缩短，放入后可以根据外坩埚5内腔的大小来调整支撑杆2伸缩的长度，以能够与外坩埚5的内侧壁触碰到，起到抵接以调整悬浮坩埚4的位置即可。另外，通过伸缩结构3对支撑杆2向外延伸的长度的调节，还可以适配不同大小、规格的外坩埚5，扩大使用的范围。
在锗单晶生长的过程中，随着锗单晶的生长悬浮坩埚4内腔的熔体会减少，由于支撑架与外坩埚5的内侧壁相抵接但不连接，所以悬浮坩埚4能够继续通过浮力作用而悬浮在熔体中，并随着熔体的减少悬浮坩埚4也会随之下降，从而使外坩埚5内的熔体通过悬浮坩埚4上的通孔补入至悬浮坩埚4的内腔中。
所以，在悬浮坩埚4随着熔体的减少而下降的过程中，支撑架依然会通过与外坩埚5内侧壁之间的抵接将悬浮坩埚4保持在外坩埚5的内腔中，同时保证悬浮坩埚4内的熔体深度稳定，使悬浮坩埚4内部热场不发生变化，保证锗单晶的生长环境稳定，能够良好的生长。
除此之外，所述调节支架还可以作为配重装置使用，由于坩埚套1和支撑杆2均具有一定重量，当调节支架嵌套在悬浮坩埚4上时，能够调节悬浮坩埚4的整体重量(此时加入了调节支架的重量)，通过增加配重对进入到悬浮坩埚4内腔中的熔体深度进行调节，以适合锗单晶的生长。并且，还可以通过设定支撑杆2的粗细以微调调节支架的整体重量，对进入到悬浮坩埚4内腔中的熔体深度进行微调。
同时，由于坩埚套1嵌套在悬浮坩埚4的坩埚口外沿，在悬浮坩埚4悬浮于外坩埚5内腔的熔体过程中，若悬浮坩埚4整体过重并使外坩埚5的熔体达到坩埚套1时，坩埚套1还可以通过浸入到熔体内以增加悬浮坩埚4的整体浮力。此时，可以通过坩埚套1排开熔体，防止悬浮坩埚4过度下沉到外坩埚5内腔的熔体中。
所以，坩埚套1和支撑杆2具有共同调整悬浮坩埚4在外坩埚5内腔中的悬浮深度，使悬浮坩埚4的在外坩埚5内腔中熔体内的悬浮深度保持稳定，保证锗单晶的生长。
需要说明的是，所述坩埚套1与适配的悬浮坩埚4之间可以以合适的方式装配，例如可以嵌套在所述悬浮坩埚4的外侧壁，也可以嵌套在所述悬浮坩埚4的内侧壁，能够将坩埚套1与适配的悬浮坩埚4相互嵌套装配在一起后，使支撑杆2向外延伸以起到支撑作用即可，具体的嵌套方式不做限定。
另外，所述支撑杆2向外延伸中所述的“向外”方向即自所述坩埚套1的内侧壁至外侧壁的方向，例如若该坩埚套1为圆形，便可以沿着圆形的坩埚套1的径向方向。向外延伸的目的是能够在悬浮坩埚4位于外坩埚5内腔中后通过支撑架与外坩埚5的内侧壁相抵接，保证悬浮坩埚4位于外坩埚5内腔的中央位置。向外延伸时支撑杆2的延伸角度不做限定，只要不与熔体发生反应，不影响锗单晶的生长即可。所述坩埚套1的形状除了圆形以外，还可以是方形、三角形等，只要能够与适配的悬浮坩埚4相嵌套即可。
进一步的，所述坩埚套1的内侧壁的底部一周开设有用于与悬浮坩埚4嵌套的凹槽11。
当将调节支架与适配的悬浮坩埚4相配合装配时，所述坩埚套1还可以通过凹槽11与适配的悬浮坩埚4嵌套。准备好配合的悬浮坩埚4后，由于所述凹槽11开设在所述坩埚套1的内侧壁底部一周，所以在与悬浮坩埚4装配时可以嵌套在悬浮坩埚4的坩埚口外沿。
如图4所示，并参考图1和图2所示，如此装配后，坩埚套1可以位于悬浮坩埚4的上部，且由于二者之间通过凹槽11相互装配，可以通过开设的凹槽11缩小坩埚套1外侧壁与悬浮坩埚4外侧壁之间的距离，使坩埚套1的外侧壁更靠近悬浮坩埚4。由此而通过凹槽11节省出来的空间，可以使悬浮坩埚4置于外坩埚5内时减少坩埚套1对外坩埚5的封盖，从而减少对热场中气体对流的影响。
在通过凹槽11对坩埚套1和悬浮坩埚4装配时，可以采用粘接的方式、过盈配合的方式或者其他方式使二者固定连接，在此便不做限定。
优选的，所述坩埚套1的外侧壁设置有螺纹孔31，所述支撑杆2的一端设置有与其配合的螺纹接头21；所述螺纹接头21与所述螺纹孔31螺纹连接；
所述螺纹接头21和所述螺纹孔31构成所述伸缩结构3。
如图1至图4所示，由于所述坩埚套1的外侧壁设置有螺纹孔31，所述支撑杆2的一端设置有与其配合的螺纹接头21，所以可以将螺纹接头21螺纹旋合在螺纹孔31内，通过二者之间的螺纹旋合作用实现支撑杆2与坩埚套1之间的活动连接，并调整支撑杆2向外延伸的长度。其中，所述螺纹孔31可以为通孔也可以为盲孔。
所述伸缩结构3除了通过螺纹孔31和螺纹接头21实现之外，还可以采用伸缩杆结构、滑轨结构或卡接结构等实现对支撑杆2伸出长度的调节，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的结构，在此便不做赘述。
优选的，所述螺纹孔31为通孔。由于通孔结构会使螺纹孔31的孔深更深，所以当螺纹接头21旋入该螺纹孔31内后，该螺纹接头21可以在螺纹孔31内可伸缩的距离会更长，使支撑杆2的可调节范围更大。
进一步的，所述支撑杆2的材质为石墨；和或，所述坩埚套1的材质为石墨。
石墨材料具有耐高温的特性，且在锗单晶生长过程中能够保证不与熔体发生反应，不污染熔体，保证锗单晶能够正常生长。所以所述支撑杆2或者所述坩埚套1都可以选择石墨材料制作。
除此之外，所述支撑杆2或者所述坩埚套1还可以采用石英等材料制作，只要能够保证不与熔体发生反应，不污染熔体即可。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料制作所述支撑杆2或者所述坩埚套1，在此便不再限定。
继续参考图1，优选的，所述支撑杆2的数量为4，4个所述支撑杆2沿着所述坩埚套1的外侧壁周向均布。通过周向4个支撑杆2可以实现对悬浮坩埚4位置的调整，除此之外，所述支撑杆2的数量还可以选择5个、6个、7个甚至更多，多个支撑杆2均可以沿着所述坩埚套1的外侧壁周向均布。
如图5所示，本实用新型还提供了一种坩埚套1装，包括所述调节支架。由于所述调节支架的具体结构、功能原理以及技术效果均在前文详述，在此便不再赘述。任何有关于所述调节支架的技术内容均可参考前文。需要说明的是，所述坩埚套1装可以包括适配的悬浮坩埚4，以能够在适配的外坩埚5内使用，三者的尺寸结构相互配合即可。
继续参考图5，本实用新型还提供了一种坩埚套1装，包括所述调节支架；还包括：
底部具有通孔的悬浮坩埚4，所述坩埚套1的凹槽11嵌套至所述悬浮坩埚4的坩埚口外沿；
外坩埚5，所述悬浮坩埚4和所述调节支架位于所述外坩埚5的内腔；通过所述调节支架与所述外坩埚5的内壁相抵接，以使所述悬浮坩埚4处于所述内腔的中央位置。
由上可知，所述坩埚套1由于设置了凹槽11，所以可以通过该凹槽11将坩埚套1嵌套在悬浮坩埚4的坩埚口外沿位置。这种装配结构可以通过开设的凹槽11缩小坩埚套1外侧壁与悬浮坩埚4外侧壁之间的距离，使坩埚套1的外侧壁更靠近悬浮坩埚4。由此而通过凹槽11节省出来的空间，可以使悬浮坩埚4置于外坩埚5内时减少坩埚套1对外坩埚5的封盖，从而减少对热场中气体对流的影响。
进一步的，所述悬浮坩埚4和所述坩埚套1的横截面均为圆形；所述悬浮坩埚4的外径与所述坩埚套1的外径之差在8mm至16mm之间；和/或，所述坩埚套1的高度在48mm至60mm之间。
由上可知，通过凹槽11对坩埚套1和悬浮坩埚4相互嵌套以后，坩埚套1上能够封盖外坩埚5的部分即为所述悬浮坩埚4的外径与所述坩埚套1的外径之间的厚度，所以限制该厚度即可以减少坩埚套1对外坩埚5的封盖，减少对热场中气体对流的影响。经过设计，可以将所述悬浮坩埚4的外径与所述坩埚套1的外径之差设置在8mm至16mm之间的范围，例如二者的外径之差可以设置为10mm、12mm、14mm等，该厚度可以保证坩埚套1与悬浮坩埚4之间的装配牢靠性，同时可以保证对热场中气体对流起到较小的影响。
同时，由于坩埚套1嵌套在悬浮坩埚4的坩埚口外沿，当悬浮坩埚4悬浮在熔体中时，若熔体的水位达到坩埚套1的位置，坩埚套1可以排开更多体积的熔体。此时，若坩埚套1浸入至熔体内的体积越大则排开的熔体越多。
所以，为了弥补坩埚套1厚度减少而对浸入体积的损失，此时将坩埚套1的高度设置在48mm至60mm之间，例如坩埚套1的高度可以为52mm、54mm、56mm等，从而可以使得整个悬浮坩埚4和调节支架所受浮力增大，有效的防止悬浮坩埚4下沉到外坩埚5内腔的熔体中。
进一步的，所述外坩埚5的横截面为圆形；所述坩埚套1的外径与所述外坩埚5的内径之比在1/3至2/3之间。
为了保证坩埚套1减少对外坩埚5的封盖，所以在坩埚套1嵌套在悬浮坩埚4上并置于外坩埚5的内腔后，也可以设置所述坩埚套1的外径与所述外坩埚5的内径之间的比例，例如所述坩埚套1的外径与所述外坩埚5的内径之比在1/3至2/3之间。此时，可以将所述坩埚套1的外径设置为182mm，将所述外坩埚5的内径设置为418mm。或者，将所述坩埚套1的外径设置为196mm，将所述外坩埚5的内径设置为456mm。或者，将所述坩埚套1的外径设置为208mm，将所述外坩埚5的内径设置为486mm。在此便不再赘述。
在一个实施例中，所述坩埚套1的内径可设置为158mm，所述坩埚套1的外径可设置为182mm。所述坩埚套1的外侧壁高度可设置为52mm，所述坩埚套1的内侧壁高度(除去凹槽11的高度)可设置为27mm，所述凹槽11的高度可设置为25mm，所述凹槽11的深度可设置为9mm。悬浮坩埚4的内径可设置为140mm。外坩埚5的内径可设置为418mm。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
