一种大尺寸蓝宝石单晶炉的籽晶杆结构
技术领域
本实用新型涉及一种大尺寸蓝宝石单晶炉的籽晶杆结构，具体涉及一种泡生法生长大尺寸蓝宝石单晶用籽晶杆结构。
背景技术
蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能及化学稳定性，强度高、硬度大，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作，因而被广泛地应用于红外激光器等光学元器件上；其独特的晶格结构、优异的力学性能使蓝宝石在LED衬底材料得到广泛的应用。随着LED产业的发展，对蓝宝石晶体材料的尺寸、质量提出了更高的要求，对蓝宝石晶体材料的需求量也逐渐增大。大尺寸蓝宝石单晶在出材率和控制成本方面有明显优势。因此，开展研发大尺寸、高质量蓝宝石单晶的生长装备与技术成为目前发展的首要任务。
蓝宝石晶体尺寸越大，材料的利用率越高，但大尺寸单晶在炉内生长过程中，晶体质量逐渐增加，轴向拉力逐渐增大，易出现晶体掉落、籽晶夹变形等问题。出现这些问题的主要原因是：在长晶过程中，籽晶夹与籽晶受较大的轴向拉力，籽晶夹的外轮廓易变形，导致晶体掉落，严重影响成品率。并且籽晶夹变形后，不能继续使用，降低了籽晶夹的寿命。另一方面，传统用于籽晶杆和籽晶夹的连接方式是螺纹连接，晶体的质量转化为轴向工作载荷，螺纹结构承受全部载荷，使其变形且连接稳定性不佳，导致籽晶杆的整体寿命下降。为了提高籽晶杆与籽晶夹的寿命，提高成品率，降低成本，有必要研究一种新型的籽晶杆结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连接稳定性强、寿命较高、利于生长大尺寸蓝宝石单晶炉的籽晶杆结构。
本发明的目的是这样实现的：该结构包括籽晶杆、籽晶夹总成、籽晶杆内螺纹套筒和籽晶夹内螺纹套筒，籽晶夹总成由籽晶连杆和籽晶夹组成，籽晶夹总成的上端设有倒三角型镂空结构，籽晶杆的下端设有倒三角型结构，籽晶杆的下端与籽晶夹总成的上端结构插接，通过籽晶杆内螺纹套筒连接两结构螺纹，籽晶与籽晶夹装配，通过籽晶夹内螺纹套筒固定两结构螺纹。
本实用新型还有这样一些特征：
1、所述的籽晶杆整体为圆柱形中空结构，材料为不锈钢，籽晶杆设有内管和外管，内管位于外管正中位置，冷却水从内管注入，到达籽晶杆底端由外管排出；籽晶杆的上端设有与单晶炉顶端伺服电机连接的结构；籽晶杆的下端设有倒三角型结构，其中两个角进行倒圆角处理，并且整体表面焊接1-2mm铜材料。籽晶杆下端的圆柱外表面设有螺纹，螺纹材料为铜；
2、所述的籽晶杆直径为20-50mm，籽晶杆下端的倒三角型结构的高度为30-70mm，其倒圆角半径为5-15mm；
3、所述的籽晶夹总成由籽晶连杆和籽晶夹组成，整体材料为钼；籽晶夹总成的上端外圆表面设有螺纹，内部为倒三角型的镂空结构，其中两个角进行倒圆角处理，此结构可与籽晶杆下端进行插接；籽晶连杆为圆台形，将籽晶连杆的圆柱直径缩小，籽晶连杆的下端连接籽晶夹。籽晶夹整体为圆柱形，外表面设有螺纹；其中一侧设有倒梯形凹槽，梯形的两个底角进行倒圆角处理，可与蓝宝石籽晶装配；
4、所述的籽晶夹上端的倒三角型结构的高度为30-70mm，其倒圆角半径为5-15mm；籽晶夹上端的外圆直径为20-50mm。所述的籽晶连杆的直径为10-40mm；
5、所述的籽晶杆内螺纹套筒整体材料为铜，外部为六边形，内部设有螺纹，高度为40-60mm。当蓝宝石晶体公斤级增大时，对应的籽晶尺寸增大，籽晶连杆和籽晶夹的直径随之增大。籽晶杆内螺纹套筒可更换成阶梯型内螺纹套筒，保证同直径籽晶杆与大直径籽晶夹总成的稳定连接；
6、所述的籽晶夹内螺纹套筒整体材料为钼，外部为六边形，内部设有螺纹。高度为籽晶夹高度的1/2。
本实用新型可以提高籽晶杆与籽晶夹总成的连接强度，保证晶体的稳定生长，同时提高籽晶夹总成的寿命，从而降低综合成本。
本实用新型有益效果：
1.籽晶杆下端与籽晶夹总成上端的结构进行插接连接，再使用螺纹套筒将两结构固定，可减少传统连接方式对螺纹的轴向工作载荷，增强螺纹寿命，从而增加整体籽晶杆的寿命。
2.籽晶杆下端的倒三角型结构，其中两个角进行倒圆角处理，可减小工作时的局部应力，减小形变，提高寿命。
3.使用籽晶夹内螺纹套筒对籽晶夹和籽晶进行固定，减小了籽晶夹纵向的形变，增强了籽晶夹的强度，保证了籽晶夹与籽晶连接的稳定性。
传统的籽晶杆与籽晶夹总成的尺寸，随单晶尺寸的增大而成套增大，对生长其它尺寸晶体适应性不强。本发明中籽晶杆内螺纹套筒可设计为直筒型或阶梯型。阶梯型内螺纹套筒可应变多种籽晶尺寸、晶体重量的变化，同一型号的籽晶杆可连接多种尺寸的籽晶夹总成，可减少籽晶杆设计和制造的费用，从而降低生产成本。
附图说明
图1为籽晶杆结构示意图；
图2为籽晶杆内冷却水流动示意图；
图3为本实用新型结构示意图；
图4为籽晶杆内螺纹套筒结构示意图；
图5为籽晶夹内螺纹套筒结构示意图；
图6为籽晶杆装配示意图；
图7为籽晶杆与套筒装配示意图；
图8为籽晶杆连接大尺寸籽晶夹总成装配示意图；
图9为阶梯内螺纹套筒结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明：
结合图1-9，本实施例
图1为籽晶杆结构示意图，该籽晶杆1的上端设有与单晶炉顶端伺服电机连接的结构2。籽晶杆的下端设有倒三角型结构3，此结构焊接一层铜材料，且外圆表面焊接铜材料制成的螺纹结构4。图2为籽晶杆内冷却水流动示意图，籽晶杆为圆管结构，内部设有外管5和内管6结构，冷却水由内管流入，从外管流出。图3为籽晶夹总成结构示意图，该籽晶夹总成7由籽晶连杆8和籽晶夹9组成，其中籽晶连总成上端设有倒三角型镂空结构10，且外圆表面焊接铜材料制成的螺纹结构11。籽晶夹的外圆表面设有螺纹结构12。图4为籽晶杆内螺纹套筒结构示意图，籽晶杆内螺纹套筒13的内径设有螺纹结构。图5为籽晶夹内螺纹套筒结构示意图，籽晶夹内螺纹套筒14的内径设有螺纹结构。图6为籽晶杆装配示意图，安装时，将籽晶杆的下端与籽晶夹总成的上端结构进行插接，图7为籽晶杆与套筒装配示意图，使用籽晶杆内螺纹套筒将两结构螺纹连接。安装籽晶时，籽晶与籽晶夹进行装配，使用籽晶夹内螺纹套筒将两结构螺纹固定，保证籽晶与籽晶夹连接的稳定性。图8为籽晶杆连接大尺寸籽晶夹总成装配示意图。当增大单晶尺寸时，籽晶夹总成的直径增大。此时，更换为阶梯内螺纹套筒连接紫荆港与籽晶夹总成结构，保证了不同尺寸籽晶杆与籽晶夹总成的稳定连接。图9为阶梯内螺纹套筒结构示意图，阶梯内螺纹套筒15的内径均设有螺纹结构。
