一种用于晶体生长的电子秤恒温装置的制作方法

专利检索2022-05-10  123



1.本实用新型涉及晶体生长技术领域,尤其是一种用于晶体生长时保持电子秤恒温测量的电子秤恒温装置。


背景技术:

2.由于晶体生长周期比较长(约2周),且生长过程中对设备的稳定性和可靠性要求比较高等特点,所以现在晶体生长设备大多采用上称重提拉法生长晶体。上称重提拉法生长晶体需要在传统晶体生长设备上增加电子秤,通过电子秤采集重量信号,结合计算机自动控制,最后实现生长的晶体外径可达50mm,等径部分长100mm。
3.目前,晶体生长设备上一般使用的电子秤大多采用电阻式应变片与金属粘合的方式制作,这种结构的原理是通过金属发生微量的形变带动电阻式应变片发生形变,使电阻式应变片的电阻值发生变化,通过电阻式应变片电阻值的变化来标定质量。但是电子秤的致命缺点是温度的变化会引起金属变形,金属的微量形变就是引起电阻式应变片的形变(简单的说,温度的波动会引起电阻式应变片的电阻值的波动),从而造成测量质量的误差。虽然电子秤内部有温度补偿电路,对于精度要求不高的质量测量可以满足要求,但是对于晶体生长来说,温度补偿电路则不能满足质量测量精度的要求,由于测得的微小质量变动(小于0.01g/min的波动)都会影响控制功率的变化,控制功率的波动会导致晶体生长炉内部温场的温度波动,温度波动直接影响晶体的形状(出现生长条纹或者直径均匀),晶体的内部散射颗粒增多。
4.综上,如何保证电子秤的测量精度不受晶体生长温度的影响,是一个有待解决的问题。


技术实现要素:

5.针对现有技术存在的问题,本实用新型的目的在于提供一种用于晶体生长的电子秤恒温装置,以保证电子秤的测量不受晶体生长温度的影响,保证电子秤的测量精度。
6.为实现上述目的,本实用新型的技术方案如下:
7.一种用于晶体生长的电子秤恒温装置,包括:保温箱,温控系统;电子秤中安装有应变片的转换装置装入所述保温箱中;
8.所述温控系统包括:热电偶、温控仪、继电器和绝缘加热带;所述温控仪与所述继电器通过控制线电连接,所述热电偶接入所述温控仪的热电偶输入端,所述继电器还与所述绝缘加热带电连接;其中,所述绝缘加热带设置在所述保温箱内,所述热电偶的感温端安装到所述保温箱内部空间中;
9.所述温控仪用于根据所述热电偶测得的温度信号,控制所述继电器动作,从而控制所述绝缘加热带工作。
10.进一步,所述保温箱包括保温外壳,所述保温外壳的侧壁内侧依次设置保温层、所述绝缘加热带和内筒。
11.进一步,所述电子秤还包括测量装置,所述测量装置伸出所述保温外壳的底壁。
12.进一步,所述热电偶安装到所述保温外壳的顶壁,所述保温外壳的顶壁内侧依次设置所述绝缘加热层和所述内筒。
13.本实用新型用于晶体生长的电子秤恒温装置,将安装有应变片的转换装置装入保温箱,温控仪通过热电偶反馈的温度控制继电器工作,从而控制安装在保温箱内的绝缘加热带工作,达到调节保温箱内温度的目的,使电子秤中的应变片处于恒温测量的状态,提高了电子秤的测量精度,同时,也提高了晶体生长设备的稳定性和可靠性。
附图说明
14.图1为本实用新型示例提供的用于晶体生长的电子秤恒温装置示意图;
15.图中:
16.1—保温外壳;2—保温层;3—绝缘加热带;4—内筒;5—电子秤;5

1—转换装置;5

2—测量装置;6—热电偶。
具体实施方式
17.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的方案,下面结合本实用新型示例中的附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的示例仅仅是本实用新型的一部分示例,而不是全部的示例。基于本实用新型中的示例,本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下,所获得的所有其他实施方式都应当属于本实用新型保护的范围。
18.如图1所示的示例,提供了本实用新型一种用于晶体生长的电子秤恒温装置,包括:保温箱,温控系统;电子秤5中安装有应变片的转换装置5

1装入保温箱中;
19.温控系统包括:热电偶6、温控仪、继电器和绝缘加热带3;温控仪与继电器通过控制线电连接,热电偶6接入温控仪的热电偶输入端,继电器还与绝缘加热带3电连接;其中,绝缘加热带3设置在保温箱内,热电偶6的感温端安装到保温箱内部空间中;
20.温控仪用于根据热电偶6测得的温度信号,控制继电器动作,从而控制绝缘加热带3工作。
21.本示例用于晶体生长的电子秤恒温装置,将安装有应变片的转换装置5

1装入保温箱,温控仪通过热电偶6反馈的温度控制继电器工作,从而控制安装在保温箱内的绝缘加热带3工作,达到调节保温箱内温度的目的,使电子秤5中的应变片处于恒温测量的状态,提高了电子秤6的测量精度,同时,也提高了晶体生长设备的稳定性和可靠性。现有晶体生长设备的电子秤受温度影响较大,使得电子秤测量重量时发生重量信号波动不稳定,引起了晶体质量的下降。通过在晶体生长设备上加入本示例的电子秤恒温装置,完美解决了电子秤受温度影响导致影响晶体质量的问题,大大提高了晶体生长设备制造晶体的成品率。
22.需要说明的是,若热电偶6反馈的温度高于预定温度,温控仪控制继电器关闭,停止绝缘加热带3的加热,若热电偶6反馈的温度低于预定温度,温控仪控制继电器开启,启动绝缘加热带3的加热。温控仪控制继电器动作可以是控制继电器的全部触点动作(开启或关闭),从而控制绝缘加热带3进行加热或停止加热;温控仪也可以控制继电器的部分触点动作,相应地绝缘加热带3设置与继电器各个触点连接的加热带单元,以便通过继电器控制加
热带单元进行加热的数量,从而控制绝缘加热带3对保温箱的加热程度。
23.本示例中安装在转换装置5

1中的应变片可以是电阻应变片。
24.本示例中安装在保温箱的加热装置选用绝缘加热带3,既是出于安全考虑,又考虑到加热带相对于加热丝的加热更加均匀。
25.在本示例中,将市电220v电压分为两路,一路给继电器供电,另一路给温控仪供电。
26.本示例的继电器可以是固态继电器,这是由于固态继电器的相对于触点式的继电器开关的寿命更长,且速度更快,工作更加安静。
27.本示例的保温箱包括保温外壳1,保温外壳1的侧壁内侧依次设置保温层2、绝缘加热带3和内筒4。其中保温外壳1和内筒4的材质可以是不锈钢。保温层2可以是由石棉材料制成的相对安全的石棉保温层。
28.在本示例中,电子秤5还包括测量装置5

2,测量装置5

2伸出保温外壳1的底壁。由于测量装置5

2需要与待测物接触,以便实现电子秤5的测量功能,且安装有应变片的转换装置5

1会受晶体生长温度的影响,测量装置不会受到该温度的影响,考虑到温控系统设置的经济性,只需将转换装置5

1装入保温箱。
29.在本示例中,热电偶6安装到保温外壳1的顶壁,保温外壳1的顶壁内侧依次设置绝缘加热带3和内筒4。由于保温层2的厚度较厚,在保温外壳1的顶壁仅设置绝缘加热带3和内筒4,以便将热电偶6的感温端安装到保温箱的内部空间中。
30.在本实用新型电子秤恒温装置的一个实施方式中,其工作过程可以是:
31.热电偶6检测保温箱中的温度,温控仪器接收到热电偶6反馈的温度信号后,判断如下:
32.当温度低于35℃时,温控仪输出高电平信号,使得固态继电器导通,220v电压通过固态继电器到达绝缘加热带3对保温箱内的空间加热。此时温度开始上升。
33.当温度高于35℃时,温控仪输出低电平信号,使得固态继电器关断,220v电压通过固态继电器与绝缘加热带3断开,绝缘加热带3停止加热。由于室温一般低于保温箱设定的温度,停止加热后,保温箱的温度会缓慢下降。
34.当温度下降到低于35℃时,温控仪再控制绝缘加热带3加热。通过调节温控仪的pid参数,按照上述规律循环控制绝缘加热带3对保温箱加热,10分钟后,可以实现保温箱内温度恒定在(35
±
0.5)℃范围内,从而使电子秤5的转换装置5

1在恒温状态进行测量,保证电子秤5的测量精度。
35.在晶体生长设备上安装本示例的电子秤恒温装置后,电子秤5的温漂得到了有效的抑制,制备的晶体肩部和等直径部分不会出现明显的条纹。
36.使用安装本示例电子秤恒温装置的晶体生长设备进行五次晶体生长所得到的晶体,与现有晶体生长设备生长的晶体相比,有较好晶体的外形和内部质量。
37.最后,可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式,然而本实用新型并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言,在不脱离本实用新型的原理和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
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