一種泡生法藍寶石長晶設備的冷卻水壓力閉環控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本專利涉及泡生法藍寶石晶體制造領域，尤其涉及一種泡生法藍寶石長晶設備的冷卻水壓力閉環控制系統，同時可適用于其他相似領域。
【背景技術】
[0002]藍寶石又稱白寶石，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，成為近年國內外研宄開發和產業化熱點。
[0003]藍寶石晶體制造的一般過程是將一根受冷的籽晶與熔體接觸，如果界面的溫度低于凝固點，則籽晶開始生長，為了使晶體不斷長大，就需要逐漸降低熔體的溫度，同時旋轉晶體，以改善熔體的溫度分布。也可以緩慢的(或分階段的)上提晶體，以擴大散熱面。晶體在生長過程中或生長結束時不與坩禍壁接觸，這就大大減少了晶體的應力。不過，當晶體與剩余的熔體脫離時，通常會產生較大的熱沖擊。目前常用的高溫溶液頂部籽晶法是該泡生法的改良和發展。
[0004]由于溫度梯度很小，泡生法藍寶石晶體生長過程是一個及其緩慢的降溫過程，每小時的功率降幅低于50W，而加熱功率則高達50KW。生長過程中微小的波動就對晶體生長過程產生影響。長晶設備中影響功率的因素除了熱場外，還有水冷系統，多余的熱量需要通過水冷帶走，由于水冷系統的水量很大，一般可達到6000升/小時，微小水壓偏差就意味著水流量的變化，那么水冷系統攜帶的熱量的就有明顯變化，這對晶體生長過程將有顯著的影響，為此采用一種可自動控制水壓的裝置對于生長高質量的晶體非常重要，自動控制過程對于提高工作效率也非常有利。

【發明內容】

[0005](一)要解決的技術問題
[0006]本發明的主要目的在于提供一種泡生法藍寶石長晶設備的冷卻水壓力控制裝置，抑制水壓波動，提高了晶體生長的質量。
[0007](二)技術方案
[0008]為達到上述目的，本發明提供了一種泡生法藍寶石長晶設備的冷卻水壓力閉環控制系統，包括安裝在冷卻出水口的壓力傳感器，安裝在冷卻進水口的電子流量閥，進行集中控制的PLC控制器，其中，所述的壓力傳感器、電子流量閥與所述的PLC控制器通過信號線連接和通信。
[0009]所述的壓力傳感器的精度達到0.01兆帕，具有數字接口可與所述的PLC控制器進行數字通信。
[0010]所述的電子流量閥的調節精度達到I升/秒，具有數字接口可與所述的PLC控制器進行數字通信。
[0011]所述的PLC控制器內部設置冷卻水壓力自動控制算法，所述的冷卻水壓力自動控制算法包括以下步驟:
[0012]步驟一:調節所述的電子流量閥的流量為Q，使所述的壓力傳感器達到P。；
[0013]步驟二:檢測所述的壓力傳感器，獲得出水壓力匕，并計算壓力偏差ΛΡ= P1-Ptl,如果Λ P的絕對值大于0.01兆帕，則進入步驟三；
[0014]調節所述的電子流量閥的流量，調節量Λ Q=-S2A P/ ( P Q),然后返回步驟二，其中，S為所述的冷卻進水口的截面積，P為冷卻水的密度。
[0015](三)有益效果
[0016]從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果:利用該冷卻水水壓自動控制裝置，可以使泡生法藍寶石長晶設備的冷卻水系統進出水壓力變化控制在0.01度以內，減少了水壓波動對晶體生長過程的影響，提高了晶體生長的質量。
【附圖說明】
[0017]圖1為長晶設備的原理框圖；
[0018]圖2為冷卻水壓力自動控制算法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體的實施例對本發明作進一步展開說明，但需要指出的是，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。
[0020]一種泡生法藍寶石長晶設備的冷卻水壓力閉環控制系統，包括安裝在冷卻出水口3的壓力傳感器4，可以檢測冷卻水的出口壓力，還包括安裝在冷卻進水口 2的電子流量閥5，可調節冷卻水的流量大小，以及進行集中控制的PLC控制器，其中，所述的壓力傳感器4、電子流量閥5與所述的PLC控制器通過信號線連接和通信。
[0021]所述的壓力傳感器4的精度達到0.01兆帕，具有數字接口可與所述的PLC控制器進行數字通信。所述的電子流量閥5的調節精度達到I升/秒，具有數字接口可與所述的PLC控制器進行數字通信。
[0022]所述的PLC控制器內部設置冷卻水壓力自動控制算法，所述的冷卻水壓力自動控制算法包括以下步驟:
[0023]步驟一:調節所述的電子流量閥5的流量為Q，使所述的壓力傳感器4達到P。；
[0024]壓力值P。為額定工作壓力。
[0025]步驟二:檢測所述的壓力傳感器4，獲得出水壓力P1，并計算壓力偏差Λ P= P1-P0,如果Λ P的絕對值大于0.01兆帕，則進入步驟三；
[0026]在步驟二中，所述的壓力傳感器4不間斷地檢測冷卻水的出口壓力，如果壓力發生偏離，則進入步驟三進行處理。
[0027]步驟三:調節所述的電子流量閥的流量，調節量Λ Q=-S2A P/ ( P Q),然后返回步驟二，其中，S為所述的冷卻進水口的截面積，P為冷卻水的密度。
[0028]根據伯努利方程，P+P gh+P V2/2=C，其中，g為重力加速度，V為流速，h為所在高度，C是一個常量，而管道的高度是固定的，所以也可以認為h是一個常量。對該公式進行兩w )
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【主權項】
1.一種泡生法藍寶石長晶設備的冷卻水壓力閉環控制系統，其特征在于，包括安裝在冷卻出水口的壓力傳感器，安裝在冷卻進水口的電子流量閥，進行集中控制的PLC控制器，其中，所述的壓力傳感器、電子流量閥與所述的PLC控制器通過信號線連接和通信。
2.根據權利要求1所述的一種泡生法藍寶石長晶設備的冷卻水壓力閉環控制系統，其特征在于:所述的壓力傳感器的精度達到0.0l兆帕，具有數字接口可與所述的PLC控制器進行數字通信。
3.根據權利要求1所述的一種泡生法藍寶石長晶設備的冷卻水壓力閉環控制系統，其特征在于:所述的電子流量閥的調節精度達到I升/秒，具有數字接口可與所述的PLC控制器進行數字通信。
【專利摘要】本實用新型公開了一種泡生法藍寶石長晶設備的冷卻水壓力閉環控制系統，該裝置包括壓力傳感器、電子流量閥、PLC控制器，其中，壓力傳感器，電子流量閥與PLC控制器通過信號線連接和通信，壓力傳感器安裝在冷卻出水口位置，電子流量閥安裝在冷卻進水口。出水壓力變化通過壓力傳感器傳輸給PLC控制器，PLC控制器調節電子流量閥就能使水壓自動保持在所需壓力的±0.01兆帕度，從而形成冷卻水壓力的閉環控制。利用本專利能在使泡生法藍寶石長晶設備冷卻水系統進出水壓力變化控制在0.01兆帕以內，減少了水壓波動對晶體生長過程的影響，提高了晶體生長的質量。
【IPC分類】C30B17-00, C30B29-20
【公開號】CN204281887
【申請號】CN201420705326
【發明人】劉瑜, 陳曉玲
【申請人】杭州晶一智能科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月22日