[0008] 为了批量快速生产高质量大尺寸磷酸二氢钾晶体,本发明提供了一种晶体高质量快速生长控制方法。
[0009] 本发明所采用的技术方案是:
[0010] 一种晶体高质量快速生长控制方法,该控制方法是采用晶体生长系统实现的,所述晶体生长系统包括生长装置、控制装置和基于视觉的尺寸检测装置:生长装置包括带夹套的育晶罐、测量育晶罐中生长溶液温度的热电阻、安装在育晶罐内的载晶架、带动载晶架正反转动的直流伺服电机、安装在育晶罐夹套内的电加热器;控制装置包括PLC、触摸屏、直流伺服驱动器、输入输出接口、计时器;基于视觉的尺寸检测装置包括光源、相机和计算机。所述方法具体包括以下步骤:
[0011] (1)育晶罐中装入生长溶液,晶核放到载晶架上后,晶体生长系统进入运行准备状态,在触摸屏上进行初始设定值的设定:生长溶液温度TEM(0),单位为℃,二位小数;生长溶液温度上限TEMmax,生长溶液温度下限TEMmin;生长溶液降温速率ΔTEM(0),单位为℃/小时,二位小数;生长溶液降温速率上限ΔTEMmax,生长溶液降温速率下限ΔTEMmin;晶体比生长速率E(0),单位为%,二位小数,晶体比生长速率上限Emax,晶体比生长速率下限Emin;晶体比体积生长速率F(0),单位为%,二位小数,晶体比体积生长速率上限Fmax,晶体比体积生长速率下限Fmin;晶体总高度H1(0)、晶体的下半部立方体的高度H2(0)和宽度D(0),单位为mm,一位小数;生长晶体的表面积S(0),单位为mm2,二位小数;生长晶体的体积V(0),单位为mm3,二位小数;k=0,k是自然数,代表离散时刻,k∈[0,7200];
[0012] (2)晶体生长系统进入自动运行状态,计时器T开始计时;
[0013] (3)PLC控制直流伺服电机带动载晶架以每分钟n1转的速度顺时针旋转N1圈,然后停止T1秒,再以每分钟n2转的速度逆时针旋转N2圈,停止T2秒;以此方法顺时针旋转、停止、逆时针旋转、停止,循环运行,使生长溶液与晶核充分接触;
[0014] 顺时针旋转停止和逆时针旋转停止时通过基于视觉的尺寸检测装置在线检测晶体的尺寸:总高度H1(k)、晶体的下半部立方体的高度H2(k)和宽度D(k),单位为mm,一位小数;
[0015] PLC检测生长溶液的温度,通过控制育晶罐夹套内的电加热器先加热夹套中的水,再通过罐壁热交换使育晶罐内生长溶液的温度控制为TEM(k),控制精度为±0.01℃;
[0016] 其中:TEM(k)为k时刻的生长溶液温度设定值,H1(k)为k时刻的晶体总高度检测值,D(k)为k时刻的晶体宽度检测值,H2(k)为k时刻的晶体下半部立方体的高度;
[0017] 计算k时刻生长晶体的表面积k时刻生长晶体的体积
[0018] (4)判断计时器T等于1小时是否成立,不成立则转到步骤(3);成立则转到步骤(5);
[0019] (5)判断计时器k≥24是否成立,不成立则转到步骤(11);成立则计算k时刻晶体比生长速率 晶体比体积生长速率转到步骤(6);
[0020] (6)判断计时器k<7200或TEM(k)>TEMmin是否成立,不成立则转到步骤(12);成立则转到步骤(7);
[0021] (7)判断E(k)≥Emax是否成立,成立则当ΔTEM(k)<ΔTEMmin则ΔTEM(k)=ΔTEMmin,转到步骤(8);不成立则转到步骤(8);
[0022] (8)判断E(k)≤Emin是否成立,成立则当ΔTEM(k)>ΔTEMmax则ΔTEM(k)=ΔTEMmax,转到步骤(9);不成立则转到步骤(9);
[0023] (9)判断F(k)≥Fmax是否成立,成立则 当ΔTEM(k)<ΔTEMmin则ΔTEM(k)=ΔTEMmin,转到步骤(10);不成立则转到步骤(10);
[0024] (10)判断F(k)≤Fmin是否成立,成立则当ΔTEM(k)>ΔTEMmax则ΔTEM(k)=ΔTEMmax,转到步骤(11);不成立则转到步骤(11);
[0025] (11)计时器T清零,TEM(k+1)=TEM(k)-ΔTEM(k),k=k+1,计时器T开始计时;转到步骤(3);
[0026] (12)晶体生长结束。
[0027] 本发明专利的有益技术效果是:载晶架旋转停止时通过视觉系统在线检测晶体的尺寸,根据晶体的生长速度来对降温速率进行调整,以维持晶体稳定的生长速度,这样可以避开过饱和度的检测,通过晶体的生长速率来反映生长溶液的过饱和状态,既能够保证晶体能够有着稳定的快速的生长速度,又能保证晶体的质量,