一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統的制作方法

本發明涉及晶體生長工藝技術領域，尤其涉及一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統。

背景技術：

晶體是最重要一類基礎材料，常用的晶體材料包括單晶硅、藍寶石、YAG、水晶等等。對晶體材料的要求一般都比較嚴格，高質量的晶體應具有極少的缺陷和較大的尺寸。因此晶體生長技術的進步往往是以晶體尺寸的提高體現的。以藍寶石為例，它是世界上硬度僅次于金剛石的晶體材料，由于具有優良的物理、機械、化學及紅外透光性能，一直是微電子、航空航天、軍工等領域急需的材料，尤其是光學級大尺寸藍寶石材料，由于其具有性能穩定、市場需求量大、綜合利用率及產品附加值高等特點，生長高質量大尺寸藍寶石的技術，一直是國內外研究開發和產業化熱點，目前最大的藍寶石材料已達到300kg，但高質量的晶體重量不超過120kg。于此類似的還有單晶硅材料，16英寸晶片目前已經成熟。

要實現大尺寸的高質量晶體生長，高精度大量程的稱重系統是其中不可或缺的組成部分。晶體生長原理的要求，在晶體生長的初期（主要指引晶過程），需要晶體生長的速率很低，才能保證缺陷的消除。一般通過控制溫度的方式實現，但任然需要通過稱重系統體現出晶體的生長速率，在最開始階段這個速率往往不超過0.1g/min，特別是超高溫（2000度以上）生長的晶體材料，如藍寶石甚至只能依靠重量以及目測的方式完成晶體的初期生長。因此要獲得高質量的大尺寸晶體材料即要有較大的量程，同時也要有足夠的精度。而實際使用中，稱重傳感器的精度與量程是無法兼顧的，一般在10kg以下好的傳感器勉強能達到0.1g的精度。本發明采用的高精度稱重的量程放大系統，采用杠桿原理用高精度低量程的傳感器，可稱量重量超過量程10倍的大尺寸晶體材料，結構簡單，能有效提高晶體生長過程的穩定性與可靠性，提高成品率。

技術實現要素：

（一）要解決的技術問題

本發明的主要目的在于提供一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統，能夠在保持傳感器精度不降低的條件下，實現量程的放大從而實現在保證晶體質量的條件下，提高晶體生長的尺寸。

（二）技術方案

為實現上述目的，本發明公開了一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統，包括高精度稱重傳感器（1），量程調節滑軌（2），滑軌支架（3）量程調節旋鈕（6），限位卡（4），懸掛平臺（5），鎖死旋鈕（7）。其中高精度傳感器（1）為高精度（0.1g）低量程（10-30kg）稱重傳感器(1)，固定在量程調節滑軌（2）的一端并與滑軌支架(3)保持行平，并且兩者距離保持恒定；量程調節滑軌（2）為高強度合金制品，由絲桿、軌道以及量程調節旋鈕(6)構成滑移結構，軌道兩端分別為滑軌支架(3)和稱重傳感器(1)，軌道下方固定放置懸掛平臺（5），為保持懸掛平臺(5)的位置不變，還設置了限位卡（4）。當調節量程調節旋鈕（6），絲桿帶動滑軌相對懸掛平臺(5)移動，懸掛平臺(5)與稱重傳感器(1)和滑軌支架(3)的距離L1，L2發生變化，根據力學平衡的原理，稱重傳感器(1)的顯示重量m1與懸掛平臺(5)的重量m2的比為：L2：L1。那么通過調節支架距離的比值，就可以調節整個稱重系統的量程。在不影響精度的條件下，量程可放大到10倍以上。在晶體生長的控制過程中，稱重系統的精度對晶體生長的可靠性及穩定性都有非常重要的影響，但是傳感器精度在重量超過30kg后不能得到保持。通過量程放大系統的引入，在生長大尺寸的晶體時，稱重精度可保持在0.5g以內。幾乎可以生長任意重量的晶體，能有效提高晶體生長的一致性和成品率。結構簡單，配合步進電機還可實現量程的自動調節，容易保證大尺寸晶體生長的一致性和可靠性。

（三）有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明提供的高精度稱重的量程放大系統，只需要調節滑軌支架的位置，就能利用一種低量程高精度的傳感器實現各種重量的晶體生長，其放大調節范圍超過10倍。整個系統結構簡單可靠。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

圖1是本發明提供的一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統示意圖。

圖2是本發明提供的一種晶體生長用高精度稱重的量程放大系統的側面示意圖，從側面進一步展示系統的結構和關鍵部件的具體位置。

附圖標記說明

1稱重傳感器 2量程調節滑軌

3滑軌支架 4限位卡

5懸掛平臺 6量程調節旋鈕

7鎖死旋鈕。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。需要指出的是，本發明所要求保護的結構并不限于實施例及說明書附圖中的具體結構。對于本領域普通技術人員可以推知的其他結構形式，亦屬于本發明所要求保護的范圍之內。

在本發明中，在未作用相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指如圖1所示的上下左右。

在本發明的實施例中,如圖1所示，圖1是本發明提供的高精度稱重的量程放大系統結構示意圖。包括高精度稱重傳感器1，量程調節滑軌2，滑軌支架3量程調節旋鈕6，限位卡4，懸掛平臺5，鎖死旋鈕7。其中高精度傳感器1為高精度（0.1g）低量程（10-30kg）稱重傳感器1，固定在量程調節滑軌2的一端并與滑軌支架3保持行平，并且兩者距離保持恒定；量程調節滑軌2為高強度合金制品，由絲桿、軌道以及量程調節旋鈕6構成滑移結構，軌道兩端分別為滑軌支架3和稱重傳感器(1)，軌道下方固定放置懸掛平臺5，為保持懸掛平臺5的位置不變，還設置了限位卡4和鎖死旋鈕7。當調節量程調節旋鈕6，絲桿帶動滑軌相對懸掛平臺5移動，懸掛平臺與稱重傳感器1和滑軌支架3的距離L1，L2發生變化，根據力學平衡的原理，稱重傳感器1的顯示重量m1與懸掛平臺5的重量m2的比為：L2：L1。那么通過調節支架距離的比值，就可以調節整個稱重系統的量程。在不影響精度的條件下，量程可放大到10倍以上。在晶體生長的控制過程中，稱重系統的精度對晶體生長的可靠性及穩定性都有非常重要的影響，但是傳感器精度在重量超過30kg后不能得到保持。通過量程放大系統的引入，在生長大尺寸的晶體時，稱重精度可保持在0.5g以內。

在本發明的實施例中,調節過程:首先使用標準的砝碼，標定各個位置對應的放大系數，并確定相對誤差；根據所需生長的晶體重量乘以2后確定所需的量程以及放大系數，調節滑軌位置達到所需的放大系數；鎖死旋鈕，固定懸掛平臺，完成系統的初始設置工作，即可進行晶體的生長。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。