一种碲化镉多晶料的制备装置

技术领域

本发明涉及碲化镉多晶制备技术领域，具体为一种碲化镉多晶料的制备装置。

背景技术

碲化镉是一种无机化合物，化学式为CdTe，是一种重要的Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体材料，碲化镉多晶料是由碲和镉二者共同组成的物质，具体的制备过程是将高纯度的碲和镉按照一定的化学计量比例混合均匀放置于高温的石英坩埚中，接着通入惰性气体并在惰性气氛下进行坩埚熔炼，当温度升至约850℃时，混合物开始熔融，并且开始生长单晶种子，稳定温度并保持熔融状态至少10分钟，然后降温至室温获得碲化镉多晶料。

其中制备过程中通入惰性气体这一步骤为了保证碲和镉的碲和镉效果需要等待装置内部的惰性气体浓度达到一定的浓度后才能够开始进行熔炼，一般通过单根管子将惰性气体通入到装置中，但是这种方式需要等待一定的时间才能够将惰性气体充满在装置中，而且通入过程中还容易出现惰性气体分布不均匀的情况，部分区域惰性气体浓度达不到合格标准，容易导致碲和镉熔炼质量差。

此外，对于将碲和镉通入到石英坩埚中进行混合时都是将碲和镉直接倒石英坩埚中进行混合，容易出现碲和镉混合不充分进而致使后续碲化镉多晶料制备效果差。

发明内容

本发明提供了一种碲化镉多晶料的制备装置，解决了碲化镉多晶料制备过程中通入惰性气体时需要等待一定的时间才能够将惰性气体充满在装置中，而且通入过程中还容易出现惰性气体分布不均匀的情况，部分区域惰性气体浓度达不到合格标准，容易导致碲和镉熔炼质量差，以及熔炼时碲和镉直接倒入到石英坩埚中混合不充分的技术问题。

本发明提供的一种碲化镉多晶料的制备装置，包括支台，所述支台上端面固定连接有箱体，所述箱体侧腔壁通过固定杆固定连接有熔炼皿，所述箱体内腔安装有用于将惰性气体通入其内部的注气机构，所述箱体上腔壁安装有注料机构，所述注气机构包括嵌接在箱体侧腔壁上的矩形盒、开设在矩形盒前后相对侧腔壁上的滑移槽、滑动连接在滑移槽内部的滑柱、固定连接在前后两个滑柱之间的卷轮、缠绕设置在卷轮外部的注气软管及若干个嵌接在注气软管外部的阀组件，滑动设置在矩形盒后腔壁上用于控制卷轮将注气软管收卷复位的复位组件。

在一种可能的实现方式中，所述注料机构包括嵌接在箱体上部壁板中的安装板、通过连接杆左右对称安装在安装板上部的注入管、转动连接在注入管下端的L形管，L形管下部贯穿安装板并伸入到箱体内部，两个所述L形管竖向段外部均固定连接有相互啮合的齿圈，L形管横向段端部安装有触动阀单元。

在一种可能的实现方式中，所述箱体右部安装有用于对碲化镉多晶料表面清洗的清洗机构，所述清洗机构包括连通在箱体右部的圆筒、若干个等距转动连接在圆筒内部的驱动环、周向等距固定连接在驱动环内壁上的刷条及若干个固定连接在圆筒内部且位于相邻的两个驱动环之间的环形管，且环形管外部周向等距连通有若干个喷头。

在一种可能的实现方式中，所述阀组件包括嵌接在注气软管管壁上的阀管、通过滑环滑动连接在阀管外部的阀柱，且阀柱和滑环之间共同固定连接有顶簧，阀柱远离熔炼皿的一端固定连接有堵头，阀柱靠近熔炼皿的一端固定连接有一号磁环，矩形盒靠近熔炼皿的一侧等距开设有若干个与阀管对应的通孔，且每个通孔内部均固定连接有与一号磁环配合的二号磁环。

在一种可能的实现方式中，所述复位组件包括通过滑槽滑动连接在矩形盒后腔壁上的矩形框及共同固定连接在矩形框和滑柱之间的复位发条。

在一种可能的实现方式中，所述触动阀单元包括通过复位弹簧滑动连接在L形管横向段中的顶柱、顶柱位于L形管内部的一端固定连接有阀片及固定连接在L形管横向段中用于与阀片配合的环片。

在一种可能的实现方式中，所述L形管横向段下部等距固定连接有若干个搅拌棒。

在一种可能的实现方式中，所述滑移槽从下至上逐渐向靠近熔炼皿的一侧倾斜。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明中，通过向注气软管中通气使其膨胀鼓起并展开，利用若干个纵向布置在注气软管外部的阀组件将惰性气体通入到箱体中，使得惰性气体能够快速充满在箱体中且分布均匀，能够将熔炼皿完全笼罩，提高碲和镉的熔炼质量。

本发明中，通过两个L形管同时旋转并在旋转过程中带动两个触动阀单元间歇抵触到一起，从而能够将碲和镉间歇投入到熔炼皿中，保证碲和镉能够有着充足的混合时长，提高了碲化镉多晶料的制备质量。

本发明中，通过将成形后的碲化镉多晶料放入到圆筒中，利用相邻的两个刷条异向旋转运动将碲化镉表面上的杂质彻底的清除下来，从而便于对制备出来的碲化镉多晶料更深入的分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的碲化镉多晶料的制备装置结构示意图。

图2为本发明提供的注气机构剖视结构示意图。

图3为本发明提供的复位组件安装结构示意图。

图4为本发明提供的阀组件安装剖视结构示意图。

图5为本发明提供的图4中的A部分结构放大示意图。

图6为本发明提供的注料机构结构示意图。

图7为本发明提供的触动阀单元安装结构示意图。

图8为本发明提供的清洗机构剖视结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：1、支台；2、箱体；3、熔炼皿；4、注气机构；41、矩形盒；42、滑移槽；43、滑柱；44、卷轮；45、注气软管；46、阀组件；461、阀管；462、阀柱；463、顶簧；464、堵头；465、一号磁环；466、二号磁环；47、复位组件；471、矩形框；472、复位发条；5、注料机构；51、安装板；52、注入管；53、L形管；54、齿圈；55、触动阀单元；551、顶柱；552、阀片；553、环片；6、清洗机构；61、圆筒；62、驱动环；63、环形管；64、刷条；7、搅拌棒。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种碲化镉多晶料的制备装置，包括支台1，支台1上端面固定连接有箱体2，箱体2侧腔壁通过固定杆固定连接有熔炼皿3，箱体2内腔安装有用于将惰性气体通入其内部的注气机构4，箱体2上腔壁安装有注料机构5。

请参阅图2、图3和图4，本实施例中，注气机构4包括嵌接在箱体2侧腔壁上的矩形盒41、开设在矩形盒41前后相对侧腔壁上的滑移槽42、滑移槽42从下至上逐渐向靠近熔炼皿3的一侧倾斜，滑动连接在滑移槽42内部的滑柱43、固定连接在前后两个滑柱43之间的卷轮44、在卷轮44上移旋转将注气软管45铺开过程中缠绕在其外部的注气软管45厚度会逐渐变薄，通过倾斜状态的滑移槽42能够保证卷轮44外部的注气软管45始终贴合在矩形盒41腔壁上，缠绕设置在卷轮44外部的注气软管45及若干个嵌接在注气软管45外部的阀组件46，滑动设置在矩形盒41后腔壁上用于控制卷轮44将注气软管45收卷复位的复位组件47，复位组件47包括通过滑槽滑动连接在矩形盒41后腔壁上的矩形框471及共同固定连接在矩形框471和滑柱43之间的复位发条472。

请参阅图5，阀组件46包括嵌接在注气软管45管壁上的阀管461、通过滑环滑动连接在阀管461外部的阀柱462，且阀柱462和滑环之间共同固定连接有顶簧463，阀柱462远离熔炼皿3的一端固定连接有堵头464，阀柱462靠近熔炼皿3的一端固定连接有一号磁环465，矩形盒41靠近熔炼皿3的一侧等距开设有若干个与阀管461对应的通孔，且每个通孔内部均固定连接有与一号磁环465配合的二号磁环466。

将外部的装有惰性气体的管道与注气软管45下端相连通，接着再由泵体将惰性气体通入到注气软管45中，被通入惰性气体的注气软管45逐渐鼓起进而顶动卷轮44上移，卷轮44通过滑柱43沿着滑移槽42的路径缓缓上升，展开伸直后的注气软管45上的阀组件46同步运行，第二磁环和与其对应的第一磁环相互吸引并拽动第一磁环移动，直至第一磁环和第二磁环贴合在一起，第一磁环移动带动阀柱462移动，阀柱462接着带动堵头464移动，由于阀管461内腔截面为锥形状，堵头464移动与贴合在阀管461中的内壁分离，使得阀管461和注气软管45变为连通的状态，被通入到注气软管45中的惰性气体接着再从阀管461中进入到箱体2内部，通过注气软管45完全展开伸直后若干个纵向分布在其外部的阀管461将惰性气体从不同高度同时注入到箱体2中，使得惰性气体能够快速均匀的充斥在箱体2内部，保证了碲和镉在熔炼过程中能够完全被笼罩在惰性气体中，提高了熔炼效果。

卷轮44在上移的过程中复位组件47同步运行，卷轮44旋转带动滑柱43旋转，滑柱43接着带动复位发条472进行扭转形变，与此同时，上移中的滑柱43还会再通过复位发条472顶动矩形框471同步上移，当碲化镉多晶料制备完成后，将与注气软管45连通的管道断开，复位发条472翻转复位带动滑柱43旋转，进而再带动卷轮44旋转将注气软管45缠绕在卷轮44外部，直至完全将注气软管45缠绕起来，复位至初始状态。

请参阅图1、图6和图7，本实施例中，注料机构5包括嵌接在箱体2上部壁板中的安装板51、通过连接杆左右对称安装在安装板51上部的注入管52、转动连接在注入管52下端的L形管53，L形管53下部贯穿安装板51并伸入到箱体2内部，两个L形管53竖向段外部均固定连接有相互啮合的齿圈54，L形管53横向段端部安装有触动阀单元55，触动阀单元55包括通过复位弹簧滑动连接在L形管53横向段中的顶柱551、顶柱551位于L形管53内部的一端固定连接有阀片552及固定连接在L形管53横向段中用于与阀片552配合的环片553，L形管53横向段下部等距固定连接有若干个搅拌棒7。

将储存有碲的容器与其中一个注入管52上端连通，再将储存有镉的容器与另一个注入管52连通，接着通过外部的驱动设备带动其中一个L形管53旋转，被带动旋转的L形管53再通过两个啮合连接的齿轮来带动另一个L形管53旋转，两个L形管53共同旋转过程中位于其横向段上的触动阀单元55会间歇抵触到一起，两个顶柱551相互抵触在一起并挤压使得其缩入到L形管53横向段中，顶柱551接着带动阀片552移动与环片553分离，使得L形管53横向段与外部处于连通状态，随后即可将碲和镉则分别投入到熔炼皿3中，L形管53横向段转动至脱离未抵触到一起时，复位弹簧带动顶柱551移动伸出到L形管53横向段外部，顶柱551移动的同时带动阀片552与环片553贴合在一起，将L形管53关闭，L形管53停止向熔炼皿3中注料，通过触动阀单元55间歇抵触到一起运行来控制L形管53间歇出料，控制碲和镉间歇投入到熔炼皿3中，使得碲和镉能够有充足的混合时间，保证了碲和镉可以充分均匀的混合，提高了碲化镉多晶料制备质量。

请参阅图8，本实施例中，箱体2右部安装有用于对碲化镉多晶料表面清洗的清洗机构6，清洗机构6包括连通在箱体2右部的圆筒61、若干个等距转动连接在圆筒61内部的驱动环62、周向等距固定连接在驱动环62内壁上的刷条64及若干个固定连接在圆筒61内部且位于相邻的两个驱动环62之间的环形管63，且环形管63外部周向等距连通有若干个喷头。

碲和镉在熔炼皿3中混合制备成碲化镉多晶料后还需要对碲化镉多晶料进行清洗处理以便进行更深入的分析和实验，通过外部的机械爪从熔炼皿3中抓取碲化镉多晶料放入到清洗机构6中，接着控制清洗机构6运行，将外部的水源接入到环形管63中，水接着从环形管63进入到喷头中雾化喷向碲化镉多晶料表面上，接着控制自带动力的驱动环62旋转，相邻的两个驱动环62转向相异，驱动环62接着带动刷条64旋转，又由于圆筒61为左高右低的倾斜状态，因而被放入到圆筒61中的碲化镉多晶料会在斜面的作用下缓缓向右滚动，滚动的过程中通过旋转中的刷条64将碲化镉表面上的杂质彻底的清除下来，从而便于对制备出来的碲化镉多晶料更深入的分析。

工作时，首先将碲和镉分别通入到注料机构5中，同时再将惰性气体通入到注气机构4中，通过注气机构4将惰性气体充斥到箱体2中，直至惰性气体完全充满在箱体2内部，然后通过注料机构5将碲和镉间歇投入到熔炼皿3中进行混合加热熔炼，随后制备出碲化镉多晶料，接着通过外部的机械爪将碲化镉多晶料取出放入到清洗机构6中来对其表面进行刷洗，取出杂质，便于对制备出来的碲化镉多晶料更深入的分析。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“一号”、“二号”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“一号”、“二号”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故；凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。