用于长晶设备的过渡腔腔体、过渡腔腔门和过渡腔

摘要

本公开涉及一种用于长晶设备的过渡腔腔体、过渡腔腔门和过渡腔，包括柱状部、真空管和凸缘，柱状部被构造为中空状且轴向贯通，以形成腔体的腔壁，真空管从腔壁径向向外延伸，以用于与真空装置连接，真空管与腔体的内部连通，凸缘形成在柱状部的第一轴端，凸缘从腔壁径向向外延伸以与与腔门对接，其中，腔体构造为一体成型件。通过上述技术方案，过渡腔腔体一体化成型设计，其结构的集成度高，方便生产加工，降低了密封的难度，同时也降低密封泄露的风险。真空管了满足长晶设备在作业时需要的真空状态。凸缘使得过渡腔腔体以及过渡腔腔门能够对接，以形成一个能够密封作业的过渡腔。

说明书

技术领域

本公开涉及长晶领域，具体地，涉及一种用于长晶设备的过渡腔腔体、过渡腔腔门和过渡腔。

背景技术

长晶设备用于晶体的制备，在长晶反应套管中一般需要提供晶体生长的高温以及具有特定气体的低压或真空环境，长晶平台设置在长晶反应套管内，用作晶体析出后所依附的基板。长晶反应套管为了便于高温的传导，相关技术中一般选择石英管，但是石英管难以直接与用于控制晶体成长环境的设备、例如真空装置连接。因此需要设计有过渡腔方便调节长晶反应套管中的环境。

在相关技术的长晶设备中，过渡腔包括相对接的腔体、腔门。其中，腔体包括圆柱状的腔壁、安装在腔壁上的连接管等多个部件，腔门包括用于密封过渡腔和用于安装长晶平台的多个部件。在装配时，这些加工件通过焊接、打磨、抛光成型或密封组装形成过渡腔整体，但是由于过渡腔对真空环境要求较高，对焊接密封工艺和表面要求都提出了较高要求，装配过程难以确保各环节都满足要求，影响设备的真空装配和抽真空过程。

实用新型内容

本公开目的是提供一种用于长晶设备的过渡腔腔体、过渡腔腔门，以及过渡腔，以至少部分地解决相关技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种用于长晶设备的过渡腔腔体，包括：

柱状部，包括围合成为中空状且轴向贯通的腔壁；

真空管，从所述腔壁径向向外延伸，以用于与真空装置连接，所述真空管与所述腔体的内部连通；以及

凸缘，形成在所述柱状部的第一轴端，所述凸缘从所述腔壁径向向外延伸以与腔门对接，

其中，所述腔体构造为一体成型件。

可选地，还包括形成在所述柱状部的第二轴端的安装板，所述安装板从所述腔壁径向向外延伸。

可选地，所述安装板的背离所述柱状部的端面开设有与所述柱状部同轴的凹槽，所述凹槽用于放置密封环，其中，所述密封环用于在长晶反应套管与所述腔体对接后将二者密封。

可选地，所述腔壁中形成有第一冷却通道。

可选地，所述腔壁中形成有与所述柱状部同轴的环形的第一隔断，以将所述腔壁分隔为第一外层冷却室和第一内层冷却室，所述第一外层冷却室和所述第一内层冷却室通过所述第一隔断上的缺口连通，以形成所述第一冷却通道；所述腔壁的外侧径向凸出有用于接入冷媒的第一接头和第二接头，所述第一接头与所述第一外层冷却室连通，所述第二接头穿过所述第一外层冷却室并与所述第一内层冷却室连通。

可选地，所述柱状部的第一轴端的内侧壁面形成有用于与长晶反应套管对接的第一台阶。

可选地，所述凸缘的外边缘形成有背离所述柱状部凸出的挡边。

根据本公开的第二个方面，提供一种用于长晶设备的过渡腔腔门，包括用于对接腔体的板状的门体以及从所述门体的内侧板面凸出延伸的轴套，所述腔门构造为一体成型件。

可选地，所述腔门中形成有从所述门体延伸至所述轴套的第二冷却通道。

可选地，所述腔门中形成有第二隔断，以将所述腔门分隔为第二外层冷却室和第二内层冷却室，所述第二隔断包括位于所述门体中的板状的横隔板和位于所述轴套中的环形的纵隔板，所述第二外层冷却室和所述第二内层冷却室在所述的纵隔板的末端连通，以形成所述第二冷却通道；所述门体的外侧向凸出有用于连接接入冷媒的第三接头和第四接头，所述第三接头与所述第二外层冷却室连通，所述第四接头穿过所述第二外层冷却室并与所述第二内层冷却室连通。

可选地，所述第二外层冷却室和所述第二内层冷却室中分别设置有多个肋板，所述多个肋板构造为使冷媒以螺旋环绕所述轴套的轴线的方式流动。

可选地，所述门体的内侧板面凸出形成有能够与所述腔体的内腔壁抵接的凸台。

根据本公开的第三个方面，提供一种用于长晶设备的过渡腔，包括：

腔体，所述腔体为以上任意一个方案中的用于长晶设备的过渡腔腔体；和

腔门，所述腔门为以上任意一个方案中的用于长晶设备的过渡腔腔门。

可选地，所述腔体和所述腔门的对接处嵌入设置有第一密封圈。

通过上述技术方案，过渡腔腔体一体化成型设计，其结构的集成度高，方便生产加工，同时不需要通过焊接、打磨、抛光成型或密封组装形成过渡腔，降低了对过渡腔密封的难度，同时也降低了密封泄露的风险。进一步地过渡腔上直接一体成型地设置有能够直接与真空装置连接的真空管，满足长晶设备在作业时需要的真空状态。凸缘使得过渡腔腔体以及过渡腔腔门能够对接，以形成一个能够密封作业的过渡腔。过渡腔腔门的门体与和轴套采用一体化设计，结构的集成度高，方便生产加工，同时不需要通过焊接、打磨、抛光成型或密封组装形成过渡腔，降低了对过渡腔密封的难度，同时也降低了密封泄露的风险。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开示例性实施方式提供的过渡腔腔体的结构示意图；

图2和图3是本公开示例性实施方式提供的过渡腔腔体的剖面图；

图4是本公开示例性实施方式提供的过渡腔腔门的结构示意图；

图5是本公开示例性实施方式提供的过渡腔腔门的剖面图；

图6是图5中A部分的放大图；

图7和图8是本公开示例性实施方式提供的过渡腔的结构示意图。

附图标记说明

1-柱状部，12-安装板，13-凹槽，131-密封环，14-长晶反应套管，15-第一冷却通道，151-第一外层冷却室，152-第一内层冷却室，16-第一台阶，17-第一接头，18-第二接头，2-真空管，3-凸缘，31-挡边，4-门体，5-轴套，6-第二冷却通道，61-第二外层冷却室，62-第二内层冷却室，63-横隔板，64-纵隔板，65-肋板，66-第三接头，67-第四接头，7-凸台，8-第一密封圈，100-腔体，200-腔门。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指以相关部件在实际使用状态的方位，具体可参照图2的图面方向。“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。

本公开提供一种用于长晶设备的过渡腔腔体，由图1至图8所示，包括柱状部1、真空管2和凸缘3，其中，柱状部1包括围合成中空状且轴向贯通的腔壁，以形成腔体100的腔壁，真空管2从腔壁径向向外延伸，以用于与真空装置连接，真空管2与腔体100的内部连通，凸缘3形成在柱状部1的第一轴端，凸缘3从腔壁径向向外延伸以与腔门200对接，腔体100构造为一体成型件。

在本公开中，柱状部1的第一轴端表示的是柱状部1与腔门200对接的一端，下述提到的第二轴端表示的是柱状部1与长晶反应套管14对接的一端，具体地，参照图8，柱状部1在图面方向的下端表示第一轴端，柱状部1在图面方向的上端表示第二轴端。

通过上述技术方案，过渡腔腔体一体化成型设计，其结构的集成度高，方便生产加工，同时不需要通过焊接、打磨、抛光成型或密封组装形成过渡腔，降低了过渡腔密封的难度，同时也降低了密封泄露的风险。过渡腔上直接一体成型地设置有能够直接与真空装置连接的真空管2，满足长晶设备在作业时需要的真空状态。凸缘3使得过渡腔腔体以及过渡腔腔门能够对接，以形成一个能够密封作业的过渡腔。

其中，根据腔体的造型的实际需求，本公开腔体的一体成型方式可以是基于激光立体成形等的增减材制造工艺。

上述腔体100还可以包括形成在柱状部1的第二轴端的安装板12，安装板12从腔壁径向向外延伸。安装板12能够将腔体100固定，防止腔体100受力发生晃动或者错位，避免影响腔体100与长晶反应套管14对接位置的密封性。安装板12与柱状部1一体成型设置，这样安装板12与腔体100形成一个整体，减少了由安装过程所带来的位置关系上的误差，因为两个部件相互连接必然会产生安装误差。安装板12与柱状部1一体成型后，腔体100可直接通过安装板12安装固定到指定位置，不需要先将腔体100与安装板12连接，再将安装板12固定到指定位置。

此外，安装板12的背离柱状部1的端面可以开设有与柱状部1同轴的凹槽13，凹槽13用于放置密封环，其中，密封环用于在长晶反应套管14与腔体100对接后将二者密封。凹槽13能够对密封环起到定位以及固定作用。密封环的材质可以具有一定弹性并且密封环可以通过螺栓紧固。安装板12可以与凹槽13过盈配合，这样密封环可以抵住长晶反应套管14与腔体100的对接位置，同时因为密封环具有一定弹性，凹槽13可以给予密封环一个压力使得连接处的空隙被填补，提高了长晶反应套管14与腔体100的对接位置的密封效果。

如图3所示，腔壁中可以形成有第一冷却通道15。进一步地，腔壁中可以形成有与柱状部1同轴的环形的第一隔断，以将腔壁分隔为第一外层冷却室151和第一内层冷却室152，第一外层冷却室151和第一内层冷却室152通过第一隔断上的缺口连通，以形成第一冷却通道15，例如该缺口可以设置在第一隔断的轴端，也可以如图3所示的沿轴向延伸的断缝。腔壁的外侧径向凸出有用于接入冷媒的第一接头17和第二接头18，第一接头17与第一外层冷却室151连通，第二接头18穿过第一外层冷却室151并与第一内层冷却室152连通。参照图3，第一接头17和第二接头18可以与柱状部1一体成型设置，其中第二接头18可以为柱状并设置在第一隔断上以与第一内层冷却室152连通，第二接头18向外延伸穿过第一外层冷却室151以及柱状部1的外周并且与第一外层冷却室151隔绝，第一接头17可以设置在柱状部1的外周与第一外层冷却室151连通。长晶设备在作业时需要保证长晶反应套管14中处于真空并且高温的状态，为了稳定腔体100的温度，需要设计有冷却通道，相关技术中，由于腔体100由多个部件组装而成，如果需要设计冷却通道，只能每个部件中设计一部分，这样并不能起到均匀的降温效果，且容易泄露。并且冷却通道的位置也无法涵盖到整个腔壁，在本公开中，因为腔体100为一体成型件，因此第一冷却通道15可以在腔壁中形成为一个整体进行设计，减少了进冷媒口出冷媒口的数量并且冷却通道的设计范围也能够涵盖到整个腔壁，其冷却效果更加均匀，同时双层冷却通道的设计也保障了均匀冷却的要求。

本公开对第一冷却通道15所采用的冷却方式不做特别限定，例如，可以选择风冷或水冷，或者其他具有冷却作用的介质流经第一冷却通道15。只要能满足第一冷却通道15的使用效果即可。在一些实施方式中，可以选择水冷的方式，这样第一接头17可以作为进水口，第二接头18可以作为出水口，这样冷却水先流经第一外层冷却室151，降低腔壁外周的温度，防止作业人员不小心接触到腔壁时被烫伤，再经由第一外层冷却室151流经第一内层冷却室152，位于第一内层冷却室152的冷却水由于先吸收了一部分热量，位于第一内层冷却室152的冷却水与腔体100内部的温度差距较小，使得腔体100的内壁不会由于温差较大而发生热胀冷缩，避免腔体100可能发生的形变，避免不均匀的结构变形带来的密封泄露风险，增加了腔体100的使用寿命，并且冷却水先流经第一外层冷却室151再流经第一内层冷却室152，保证了稳定均匀的降温效果，能够更好的维持腔体100的温度，不会出现内部温度下降的过于迅速的情况。

参照图2，柱状部1的第一轴端的内侧壁面可以形成有用于与长晶反应套管14对接的第一台阶16。这样当长晶反应套管14与第一轴端对接后，第一台阶16起到对长晶反应套管14的定位作用，并且由于台阶面的存在。长晶反应套管14不会进入到腔体100过深的位置，在正常作业的情况下不会上下移位和左右晃动，保证使用时的稳定性。

凸缘3的外边缘可以形成有背离柱状部1凸出的挡边31。能够对腔门200的外周起到保护的作用，避免腔门200的外周受到冲击。

本公开的第二个目的是提供一种用于长晶设备的过渡腔腔门，包括用于对接腔体100的板状的门体4以及从门体4的内侧板面凸出延伸的轴套5，腔门200构造为一体成型件。腔门200一体化成型设计，其结构的集成度高，方便生产加工，同时不需要通过焊接、打磨、抛光成型或密封组装形成过腔门200，降低了对腔门200密封的难度，同时也降低了密封泄露的风险，轴套5使得长晶平台可以直接通过轴套5安装到长晶反应套管14中，用于安装并固定长晶平台的转动轴与轴套5配合链接，然后长晶平台安装到转动轴的端部。充分利用了过渡腔内的空间，减少长晶设备的安装体积。

其中，根据腔门的造型的实际需求，本公开腔门的一体成型方式可以是基于激光立体成形等的增减材制造工艺。

腔门200中形成有从门体4延伸至轴套5的第二冷却通道6。进一步地，腔门200中形成有第二隔断，以将腔门200分隔为第二外层冷却室61和第二内层冷却室62，第二隔断包括位于门体4中的板状的横隔板63和位于轴套5中的环形的纵隔板64，第二外层冷却室61和第二内层冷却室62在的纵隔板64的末端连通，以形成第二冷却通道6；门体4的外侧向凸出有用于连接接入冷媒的第三接头66和第四接头67，第三接头与第二外层冷却室61连通，第四接头67穿过第二外层冷却室61并与第二内层冷却室62连通。参照图4，第三接头和第四接头67可以直接与门体4一体成型设置，其中第四接头67可以为柱状并设置在横隔板63上用于与第二内层冷却室62连通，第四接头67向下延伸穿过第二外层冷却室61以及柱门体4的底面并且与第二外层冷却室61隔绝，第三接头66可以设置在门体4的底面与第二外层冷却室61连通。

长晶设备在作业时需要保证长晶反应套管14中处于真空并且高温的状态，为了稳定腔门200的温度，需要设计有冷却通道，相关技术中，由于腔门200需要由多个部件组装而成，因此如需设计冷却通道，只能每一个部件中设计一部分，且容易泄露。一般是门体4中和轴套5中分别设置有冷却通道，这样并不能起到均匀的降温效果，冷却通道也无法流经门体4与轴套5的连接位置，这样可能会导致门体4与轴套5之间的连接处受热膨胀影响转动轴的活动，并且长时间受热膨胀也会使得连接处产生缝隙，影响密封效果。

在本公开中，因为腔门200为一体成型件，因此第二冷却通道6可以在腔壁中形成为一个整体进行设计，第二隔断将位于门体4和轴套5内的第二冷却通道6分别分为第二外层冷却室61和第二内层冷却室62，使得门体4和轴套5内均为双层冷却通道并且可以相互连通，冷却通道的设计范围也能够涵盖到整个腔门200，其冷却效果更加均匀，同时分别位于门体4和轴套5内的双层冷却通道的设计也保障了均匀冷却的要求。

本公开对第二冷却通道6所采用的冷却方式不做特别限定，例如，可以选择风冷或水冷，或者其他具有冷却作用的介质流经第二冷却通道6。只要能满足第二冷却通道6的使用效果即可。在一些实施方式中，可以选择水冷的方式，这样第三接头可以作为进水口，第四接头67可以作为出水口，对于门体4来说，第二冷却通道6中靠近过渡腔腔外的一侧为第二外层冷却室61，靠近过渡腔腔内空间的一侧为第二内层冷却室62，对于轴套5来说，第二冷却通道6中远离过渡腔腔内空间的一侧为第二外层冷却室61，靠近过渡腔腔内空间的一侧为第二内层冷却室62。

这样冷却水先流经门体4中第二外层冷却室61，降低腔门200外周的温度，防止作业人员不小心接触到腔门200时被烫伤，再经由门体4中第二外层冷却室61进入到轴套5中的第二外层冷却室61，可以有效降低转动轴的温度，防止轴套5传递给转动轴过多的热量导致转动轴受热膨胀，再经由轴套5中第二外层冷却室61依次流经轴套5内和门体4内第二内层冷却室62，位于第二内层冷却室62的冷却水由于先吸收了一部分热量，位于第二内层冷却室62的冷却水与腔体100内部的温度差距较小，使得腔门200不会由于温差较大而发生热胀冷缩，避免腔门200可能发生的形变，避免不均匀的结构变形带来的密封泄露风险，增加了腔门200的使用寿命，并且冷却水先流经第二外层冷却室61再流经第二内层冷却室62，保证了稳定均匀的降温效果，能够更好的维持腔门200的温度，不会出现腔门200局部温度下降的过于迅速的情况。

可选地，第二外层冷却室61和第二内层冷却室62中可以分别设置有多个肋板65，多个肋板65构造为使冷媒以螺旋环绕轴套5的轴线的方式流动。以图4中门体4为圆形为例，螺旋环绕轴套5的轴线的方式流动可以最大化的提高第二冷却通道6的流经门体4和轴套5的冷却路径，并且在门体4为圆形的情况下也能够最大程度的覆盖到整个门体4，提高冷却效果。例如，可以从门体4的外周进水，在第二外层冷却室61以直径逐渐变小的方式围绕轴线运动到轴套5内，在轴套5中环绕轴线向轴套5的顶端流动，然后在轴套5的顶端从第二外层冷却室61流通到第二内层冷却室62，再沿着轴套5中环绕轴线向轴套5的底端流动直至流通回门体4中，在第二内层冷却室62中以直径逐渐变大的方式从门体4的外周流出。此外，螺旋状的流通路径对冷媒的阻力最小，更便于冷媒的流动。

参照图4和图7，门体4的内侧板面可以凸出形成有能够与腔体100的内腔壁抵接的凸台7。凸台7能够对腔门200起到定位作用。由于长晶设备在作业完成后，需要打开腔门200将位于长晶反应套管14中的晶体取出，再将腔门200安装回腔体100上进行下一次作业，因此凸台7的设置使得每次安装腔门200的位置均是固定的，避免多次安装腔门200后其位置发生偏移的现象。

本公开的第三个目的是提供一种用于长晶设备的过渡腔，包括腔体100和腔门200，腔体100为以上任意一个方案中的用于长晶设备的过渡腔腔体，并具有其所有的有益效果，此处不再赘述，腔门200为以上任意一个方案中的用于长晶设备的过渡腔腔门，并具有其所有的有益效果，此处不再赘述。本公开提到的一体成型涉及腔体和腔门分别的加工过程，由于腔体和腔门具有组装关系，为了确保连接位置的配合关系以确保密封性，也允许对二者的连接位置进行机械加工工序，即，可以通过增材制造分别得到腔体和腔门，在对二者组装之前，再通过在连接位置进行减材制造得到满足工艺要求的产品，而为了使过渡腔与其他外部结构良好地连接，还可以再进一步进行减材制造。

腔体100和腔门200的对接处可以嵌入设置有第一密封圈。第一密封圈的材质可以具有一定弹性。这样当腔门200和腔体100连接时，会挤压第一密封圈，第一密封圈的弹性使得腔体100和腔门200连接处的空隙被填补，提高了密封效果。

根据一些实施例，腔体100上还可以设置有用于调节内部气压以及检测密封情况的调节孔，调节孔在正常情况下是密封状态，当腔门需要被打开时，可以先将调节孔打开，平衡腔体100内部以及外部的气压，方便腔门打开，同时调节孔还可以跟氦检仪连接，通过不同的检测方法在作业前对过渡腔进行密封性检测，这样不会因为过渡腔出现泄露影响长晶设备作业。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。