一种非完美单晶锗片的高温成形装置制造方法及图纸

一种非完美单晶锗片的高温成形装置由加热电炉、温度控制系统、模具系统、加载系统、真空保护系统、操作台、辅助系统部分组成；加热电炉的炉膛为圆柱形且炉口朝下，炉膛且具有垂直升降或开合功能；真空系统由玻璃罩、阻挡法兰、玻璃罩支撑板、真空泵及其附件组成；弯曲模、精整模、碾平模均内置于玻璃罩内。通过操作手套和旋转杆和夹钳，可在高温真空环境下完成单晶片的移位和翻转等操作。本设备原理简单，极大地简化非完美单晶片的生产流程，提高了生产效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种非完美单晶锗片的高温成形装置
本专利技术属于一种锗片的高温成型装置，尤其涉及到一种非完美单晶锗片的高温成形装置。
技术介绍
反应堆和加速器提供的慢中子通常都具有连续的能谱，而中子散射实验须提供某个一个很窄特定波长范围的“单色中子”。利用晶体的Bragg相干散射从白光中子源，通过反射和透射来获得所需“单色中子”，这是中子散射频谱仪最常用的方法。中子单色器就是利用晶体的Bragg反射形成所需“单色中子”。因此，中子单色器是中子散射频谱仪上一种常见的中子光学组件，对频谱仪的分辨率和入射中子束强度有着重要影响，被称为中子散射频谱仪的“心脏”。为提高出射中子的强度，通常采用非完美晶体仍然是中子单色器或中子分析器的首要选择。人工单晶是由尺寸非常小嵌镶块组成，嵌镶块内具有完美的周期分布的点阵结构，但镶嵌块之间存在厚度为几埃的无序原子层。为了获取足够的中子强度，单色器用的嵌镶晶体宽度必须匹配入射束的水平发散，约为0.3-05°。而人工单晶的嵌镶度非常小，需要增加几十倍后才能用作中子单色器。在晶体中引入大的嵌镶结构被称为嵌镶延展技术，增加嵌镶宽度，将极大地提高晶体Bragg反射的强度，满足中子频谱仪对强度的需求。目前，制备中子单色器用非完美晶体片主要采用单晶热压形变技术（肖红文等，锗单晶热压形变装置，专利号：200710151357.X，2007.9.30；肖红文等，锗单晶热压形变工艺，专利号：200710151358.4,2007.9.30）。但本方法制备非完美单晶锗片需要经过正向弯曲、整平、反向弯曲多个循环过程。由于锗片需在真空环境的高温下变形，其每个工位只能完成一个变形工序，其每道次工序需要锗片装片、真空保护、加热、成形、冷却，该设备设计了多个工位，其生产流程长，生产效率低下。同时，已有生产方法，锗片在弯曲成形后，采用两块平板模具直接展平成锗片，这将导致锗片在这过程中变形程度大小不一，非完美单晶锗片的嵌镶度会在平面内产生不均，降低了圆锗片性能的一致性，甚至可能影响中子单色器的性能。
技术实现思路
针对已有设备的不足。本专利技术提供一种非完美单晶锗片的高温成形装置，装置由加热电炉、温度控制系统、模具系统、加载系统、真空保护系统、操作台、辅助系统组成。所述温度控制系统由温度测量和控制仪组成，温度测量采用热电偶形式，温度控制仪采用与热电偶相匹配的温控仪；所述加热电炉的最高加热温度不高于1000°，炉膛为圆柱形且炉口朝下，加热电炉垂直上下升降或设计半圆柱开合型。所述真空系统由玻璃罩、阻挡法兰、玻璃罩支撑板、真空泵及其附件组成；进一步，所述玻璃罩主体为圆柱体，一端为穹顶封闭，另一端为通孔，玻璃罩通孔端朝下立式放置，通孔端被位于操作台水冷套箱内的玻璃罩支撑板支撑。本设备处于工作状态时，水冷套箱内的液面始终高于玻璃罩的通孔端面，在玻璃罩的圆柱面开设有操作口，操作口装配有不透气材质的手套，手套与玻璃罩之间采用法兰+胶接方式密封。所述热电偶的连接线和真空系统的管路从阻挡法兰中引出玻璃罩内腔，其连接线和管路与阻挡法兰的密封形式采用静压密封方法。所述操作台的主体为水冷套箱结构，水冷套箱开设有环形槽，环形槽下安设有玻璃罩支撑板。所述辅助系统包含绝热垫、置放架、保护层、夹具系统、视频监控、模座循环冷却水泵及附件；进一步，所述绝热垫安置于操作口之上，绝热垫开设有便于夹具系统操作和非完美单晶片取放的缺口。进一步，所述置物架处于绝热垫和阻挡法兰之间，绝热垫、置物架、阻挡法兰三者之间位置相对固定。进一步，所述保护层为复合结构包含有绝热的外层、散热的内层、隔离的中间层，在玻璃罩处于被加热状态时，保护层包覆玻璃罩操作口及以下的外壳部分，以免除手套受辐射的影响。进一步，所述模座循环冷却水泵及附件，模座内加工有冷却水道，冷却水道以管接头与水管相连，从阻挡法兰引出玻璃罩内腔，阻挡法兰与水管之间采用胶接或螺纹的密封形式。进一步，所述夹具系统由旋转杆和远端操作机构组成的夹钳组成，旋转杆垂直安装于操作台且具有旋转和垂直升降功能，旋转杆为套管结构，在管内通循环冷却水，旋转杆可绕自身轴线旋转，旋转角度不小于45°，远端操作机构组成的夹钳以铰链形式固定于旋转杆；进一步，所述旋转杆从阻挡法兰引出玻璃罩的内腔，旋转杆与阻挡法兰之间采用动压密封形式。进一步，所述视频监控由摄像头和视频监视器和连接线组成，摄像头安装于内通循环冷却水旋转杆的管壁，连接线从旋转杆内引出玻璃罩内腔与外面视频监视器相连。所述模具系统包含弯曲模、精整模、碾平模、电机及传动附件，三套模具共用模座并从上至下垂直排列，模具分别为圆辊、碾平精整复合模、精整弯曲复合模、弯曲凹模，均内置于玻璃罩。模具材料采用不锈钢、或高温合金、或耐热钢、或陶瓷制成。进一步，所述圆辊同时具有平移和绕自身轴线旋转功能，圆辊平移采用齿轮齿条机构实现，其传动路线为：电机→链轮→链条→链轮→齿轮→齿条→圆辊平动，圆辊两端采用轴承固定于齿条，齿条通过滑动槽装配于模座，齿轮则采用轴承装配于模座；所述模座采用金属材料制成，模座内加工有冷却水道，工作状态时，外接循环冷却水；进一步，所述电机及传动附件包含电机、齿轮齿条传动机构、链条链轮传动机构，电机具有转向变换功能。所述碾平精整复合模装配于圆辊之下，碾平精整复合模的工作面为两个平行面，一个工作面作为碾平下模，另外一个工作面作为精整上模；碾平下模与圆辊配合成碾平模，精整上模与精整弯曲复合模的精整工作面配合成精整模，碾平精整复合模可上下升降，上下升降定位采用导向柱。所述精整弯曲复合模装配于碾平精整复合模具之下，精整弯曲复合模包含精整下模和弯曲凸模，精整下模为与精整上模相对而设形成精整模，弯曲凸模则与弯曲凹模形成弯曲模，精整弯曲复合模具有上下升降和单独加载功能，上下升降定位采用导向柱；所述加载系统为气压或油压加载方式，加载对象为碾平精整复合模、精整弯曲复合模具、弯曲凹模，各模的加载压力、加载速度、加载时间单独调控。本专利技术的优点在于：1.本专利技术集成了碾平、精整和弯曲，可同时让三片锗片参与成型，提高了生产效率；2.采用了操作手套和夹钳，在视频监控系统帮助下，无须等非完美单晶片冷却至室温再进行产品的移位、翻转操作，可极大地减少冷却、玻璃罩卸下和装配、抽真空和加热的时间；3.在玻璃罩内设置有锗片置物架，从而一个生产周期可成型多片非完美单晶片；4.采用了绝热垫，降低了加热区对置物架和操作手套的影响；5.在玻璃罩处于被加热状态时，玻璃罩操作口及以下的外壳部分包覆有绝热层和散热层，进一步保护了操作手套；6.相比已有非完美单晶锗片成型装置及工艺，在弯曲和整平之间多了道圆辊碾平，因此，可完美避免弯曲成型后直接采用平板整平会造成锗片中心和弯曲片两侧变形程度差异过大，导致镶嵌度差异变大的问题，也即采用本装置，非完美单晶片经弯曲、圆辊碾平、平模精整可提高单晶片不会因变形程度差异大导致产品一致性降低的问题；7对模座内加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非完美单晶锗片的高温成形装置由加热电炉、温度控制系统、模具系统、加载系统、真空保护系统、操作台、辅助系统部分组成；其特征在于，/n所述加热电炉的炉膛为圆柱形且炉口朝下，炉膛且具有垂直升降或开合功能；所述真空系统由玻璃罩、阻挡法兰、玻璃罩支撑板、真空泵及其附件组成；所述模具系统包含弯曲模、精整模、碾平模、电机及传动附件，均内置于玻璃罩内。/n

【技术特征摘要】
1.一种非完美单晶锗片的高温成形装置由加热电炉、温度控制系统、模具系统、加载系统、真空保护系统、操作台、辅助系统部分组成；其特征在于，
所述加热电炉的炉膛为圆柱形且炉口朝下，炉膛且具有垂直升降或开合功能；所述真空系统由玻璃罩、阻挡法兰、玻璃罩支撑板、真空泵及其附件组成；所述模具系统包含弯曲模、精整模、碾平模、电机及传动附件，均内置于玻璃罩内。


2.根据权利要求1所述玻璃罩，其特征在于，玻璃罩主体为圆柱形，一端穹顶封闭，另一端为通孔，玻璃罩通孔端朝下立式放置，通孔端被位于操作台水冷套箱内的玻璃罩支撑板支撑，玻璃罩的圆柱面并开设有操作口，操作口装配有不透气材质的手套。


3.根据权利要求1所述辅助系统，其特征在于，辅助系统包含绝热垫、置放架、保护层、夹具系统、视频监控、模座循环冷却水泵及附件；
进一步，所述绝热垫安置于操作口之上，绝热垫开设有便于夹具系统操作和非完美单晶片取放的缺口；
进一步，所述置物架处于绝热垫和阻挡法兰之间，绝热垫、置物架、阻挡法兰三者之间位置相对固定；
进一步，所述保护层为复合结构包含有绝热的外层、散热的内层、隔离的中间层，在玻璃罩处于被加热状态时，保护层包覆玻璃罩操作口及以下的外壳部分，以免除手套受辐射的影响；
进一步，所述夹具系统由旋转杆和远端操作机构组成的夹钳组成，旋转杆垂直安装于操作台且具有旋转和垂直升降功能，旋转杆为套管结构，在管内通循环冷却水，旋转杆可绕自身轴线旋转，旋转角度不小于45°，远端操作机构组成的夹钳以铰链形式固定于旋转杆；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢炜，罗奕兵，仝永刚，华熳煜，余小峰，曹太山，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43