保温结构的异常监测方法

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，特别是涉及一种保温结构的异常监测方法。

背景技术

在人工生产晶体的过程中，精确的温度控制对于获得高质量的晶体至关重要。在晶体生长阶段，通过减小温度波动范围，可以确保晶体在最适宜的温度条件下生长，避免温度的剧烈波动对晶体质量造成影响。当保温结构异常时，温度波动范围会增大。如果不能及时发现保温结构出现异常，那生产出来的晶体很可能存在多种缺陷。为了能及早地发现保温结构出现异常以及早应对处理，有必要监测保温结构的状态。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种保温结构的异常监测方法，该方法能够监测保温结构是否存在异常。

为了解决上述问题，本发明提供技术方案如下：

一种保温结构的异常监测方法，应用于晶体生长炉，所述晶体生长炉包括坩埚、加热装置、保温结构，所述保温结构包括气体循环装置、内保温体和套设于所述内保温体的外保温体，所述内保温体具有容纳所述坩埚和所述加热装置的保温腔；所述内保温体与所述外保温体之间设有空腔，所述气体循环装置连通所述空腔；所述内保温体和所述外保温体中的至少一者由碳毡制成，所述保温结构的异常监测方法包括如下步骤：

a.使保温结构内的温度维持在T并设定气体循环装置的功率为P

b.判断p是否在范围p

c.若p＜p

本发明至少具有以下有益效果：

碳毡在高温下会析出颗粒物。对于内保温体和外保温体中的至少一者由碳毡制成的保温结构，其主要的异常是：在长期使用后，碳毡已经析出了太多颗粒物，气密性会降低，这导致保温结构的气密性降低、保温效果变差。该保温结构的异常监测方法通过监测保温结构空腔内的气压是否处于正常气压波动范围内，来判断保温结构的气密性是否依然良好。若p不在正常气压波动范围p

在其中一个实施例中，所述空腔连通所述气体循环装置出气端的一端的开口为进气口，所述空腔连通所述气体循环装置进气端的一端的开口为出气口；

在步骤a中，还包括步骤：

a1.实时检测进气口的气压p

在步骤b中，还包括步骤：

b1.判断Δp

在步骤c中，还包括步骤：

c1.若p

如此设置，通过监测进气口和出气口之间的气压差是否过大，能够获知沿着空腔的延伸路径气压是否降低过多，从而判断保温结构的气密性是否严重降低。若进气口和出气口之间的气压差Δp

在其中一个实施例中，所述空腔内设有过滤网，所述过滤网沿着所述空腔内气体流动方向的两侧依次为进风侧、出风侧；

在步骤a中，还包括步骤：

a2.实时检测进风侧的气压p

在步骤b中，还包括步骤：

b2.判断Δp

在步骤c中，还包括步骤：

c2.若p

如此设置，通过监测进风侧和出风侧之间的气压差是否过大，能够获知过滤网上是否积聚了太多颗粒物，从而判断空腔是否在过滤网处发生堵塞，保温结构中的碳毡是否析出了太多颗粒物。空腔在过滤网处发生堵塞和保温结构的气密性降低通常都是由碳毡析出颗粒物导致的，空腔堵塞通常意味着碳毡过快地析出颗粒物，这说明碳毡的气密性已经严重降低。若Δp

在其中一个实施例中，所述保温结构内的温度梯度被设计为沿着竖直方向近似线性；

在步骤a中，还包括步骤：

a3.实时检测空腔内第一位置和第二位置处的压强p

在步骤a之后，还包括步骤：

d.使保温结构的温度升高至T

在步骤d之后，还包括步骤：

e.使保温结构的温度升高至T

在步骤b中，还包括步骤：

b3.判断k是否在正常波动范围0.95至1.05之间，其中，k=f

在步骤c中，还包括步骤：

c3.若0.95≤k≤1.05，则判定保温结构正常；若k＜0.95或k＞1.05，则判定保温结构异常。

如此设置，保温结构内的温度梯度被设计为沿着竖直方向近似线性，这意味着：在保温结构内，下方的温度高于保温结构内上方的温度，且温度分布近似线性。对于未出现异常的保温结构，其空腔内的容积几乎是不变的，而一定质量的气体在体积不变时，它的压强跟热力学温度成正比。因此，在该实施例中，如果保温结构正常，那么随着加热的进行，保温结构内上下各个位置的温度几乎同比例升高。若0.95≤k≤1.05，则说明保温结构内上方的第一位置和下方的第二位置处的温度几乎同比例升高，保温结构依然能够使其内的温度梯度处于正常状态，则可以判定保温结构正常。反之，则判定保温结构异常。

在其中一个实施例中，在引晶阶段之前执行步骤a。

如此设置，能够在引晶阶段前监测到保温结构是否存在异常，以避免在保温结构存在异常的情况下引晶、长晶，从而防止生长出不合格的晶体，降低晶体的不合格率，降低生产成本。

在其中一个实施例中，在预热阶段执行步骤a。

如此设置，能够避免在保温结构存在异常的情况下煮料，从而避免在发现保温结构出现异常后需要更换保温结构而重新煮料，从而避免无效操作，避免浪费。

在其中一个实施例中，在取出晶体之后且在停机之前执行步骤a。

如此设置，能够利用晶体生长炉中的余热来执行步骤a，能够降低监测保温结构的成本。

在其中一个实施例中，所述保温结构包括多个相同的气体循环装置,所述内保温体与所述外保温体之间设有多个相同的空腔，每一所述气体循环装置对应连通一个所述空腔；

在步骤a中，还包括步骤：

a4.将所有气体循环装置的功率均设定为P

在步骤b中，还包括步骤：

b4.判断p

在步骤c中，还包括步骤：

c4.若p

如此设置，在启动晶体生长炉时且在打开加热装置之前，晶体生长炉内尚未形成温度梯度，若保温结构正常，则各个空腔内各处的气压应该相同。因此，若p

一种保温结构的异常监测方法，应用于晶体生长炉，所述晶体生长炉包括坩埚、加热装置和保温结构，所述保温结构包括气体循环装置、内保温体和套设于所述内保温体的外保温体，所述内保温体具有容纳所述坩埚和所述加热装置的保温腔；所述内保温体与所述外保温体之间设有空腔，所述气体循环装置连通所述空腔；所述内保温体和所述外保温体中的至少一者由碳毡制成，所述空腔内设有过滤网，所述保温结构的异常监测方法包括如下步骤：

a.使保温结构内的温度维持在T并设定气体循环装置的功率为P

b.使保温结构内的温度维持在T并使气体循环装置的功率维持在P

c.判断v与v

d.若v＞v

该保温结构的异常监测方法通过监测碳毡析出颗粒物的速度是否过快，来判断碳毡是否已经严重老化、气密性是否已经严重降低，从而监测保温结构是否存在异常。

一种保温结构的异常监测方法，应用于晶体生长炉，所述晶体生长炉包括坩埚、加热装置和保温结构，所述保温结构包括气体循环装置、内保温体和套设于所述内保温体的外保温体，所述内保温体具有容纳所述坩埚和所述加热装置的保温腔；所述内保温体与所述外保温体之间设有空腔，所述气体循环装置连通所述空腔；所述空腔设有多个且至少两个所述空腔共用同一个出气口，所述保温结构在这一出气口正下方开设有承接槽；所述内保温体和所述外保温体中的至少一者由碳毡制成，所述保温结构的异常监测方法包括如下步骤：

a.启动气体循环装置和加热装置，并设定气体循环装置的功率为P

b.判断V与V

c.若V＞V

该保温结构的异常监测方法通过监测碳毡在时间t内析出颗粒物是否过多，来判断碳毡是否已经严重老化、气密性是否已经严重降低，从而监测保温结构是否存在异常。

附图说明

图1为本发明一个实施例的晶体生长炉的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的保温结构的结构示意图；

图3为图2所示保温结构中内保温体的结构示意图；

图4为图3所示内保温体中第一上分体的结构示意图；

图5为图3所示内保温体中第一下分体的结构示意图；

图6为保温结构中外保温体的结构示意图；

图7为本发明另一个实施例的晶体生长炉的结构示意图；

图8为与图7对应的俯视图；

图9为本发明一个实施例的保温结构的异常监测方法的流程图。

附图标记：

200、保温结构；210、保温体；211、空腔；212、内保温体；2121、第一上分体；2122、第一下分体；2123、密封部；2124、保温腔；213、外保温体；2131、容置腔；2132、第二上分体；2133、第二下分体；220、气体循环装置；221、进气管路；222、出气管路；230、气体过滤装置；240、气压调节装置；241、进气装置；2411、储气容器；2412、吸气泵；242、抽气装置；2421、抽气泵；

301、炉体；302、炉盖；

400、坩埚；

500、加热装置。

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。

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”、“右”、“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”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”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本发明提供一种应用于晶体生长炉的保温结构200，该保温结构200所应用的晶体生长炉包括坩埚400和加热装置500，坩埚400用于盛放晶体生长材料，加热装置500用于对坩埚400加热，以使晶体生长材料熔化成熔汤。请一并参阅图1至图6，本发明提供的保温结构200包括保温体210，保温体210具有保温腔2124，保温腔2124用于容纳上述的坩埚400和加热装置500。

参阅图1至图6，保温体210包括内保温体212和外保温体213，保温腔2124设置于内保温体212，外保温体213套设于内保温体212外。参阅图1和图2，内保温体212与外保温体213之间设有空腔211。空腔211的存在使得保温体210的一部分是空心的。由此，保温腔2124内一部分热量通过保温体210散失到外界的过程如下：首先，这些热量通过保温体210上相对靠近保温腔2124的实体部分以热传导的方式传递到空腔211；然后，这些热量在空腔211内以热辐射（对应空腔211内为真空环境的情形）或热对流（对应空腔211内通有气体的情形）的方式传递到保温体210上相对远离保温腔2124的实体部分；之后，这些热量通过保温体210上相对远离保温腔2124的实体部分以热传导的方式散失到外界。

因为在该过程中，这些热量要经过空腔211这一空心部分内的气体，换言之，将要散失到外界的热量不会全部只经过保温体210的实体部分以热传导的方式直接散失到外界，至少一部分热量需要在空腔211内发生热辐射或热对流后才能散失到外界。相比于实体中的热传导，空腔211内的热辐射或空腔211内的热对流的热传导率较低，因此，空腔211能够减缓这些热量的传递速度以提高保温体210的保温性能，从而提高保温结构200的保温性能，进而达到如下技术效果：该保温结构200具有良好的保温性能，有利于加强炉内热场的保温，从而提高晶体的生长质量，有利于大直径单晶的生长，还能够降低晶体生长炉的能量损耗，提高晶体生长炉的加热效率。而且，空腔211的设置改变了保温结构200的导热系数，有助于改善保温结构200内的温度梯度，从而减少坩埚400中的熔汤在晶体生长过程中产生的气泡，提高晶体的生长质量。

在一些实施例中，空腔211内的环境为真空环境，空腔211内热量的传递方式为热辐射。在另一些实施例中，空腔211内通有气体，空腔211内热量的传递方式为热对流。

在空腔211内通有气体的实施例中，空腔211内气体的导热系数小于常见保温材料的导热系数。优选地，空腔211内通入的气体为氩气或氮气。氩气和氮气具有较小的导热系数，有利于提高保温体210的保温性能。在0℃时，氩气的导热系数为0.0173W/(m·℃)，氮气的导热系数为0.0228W/(m·℃)。而且，氩气和氮气的化学性质稳定，使用氩气和氮气有利于保证保温结构200的安全性。

参阅图2至图5，空腔211呈螺旋形。由此可以增大空腔211槽壁的表面积，从而使将要散失到外界的热量更多地经过空腔211，减小只经过保温体210的实体部分散失到外界的热量的比例，这样便能使更多的热量被空腔211减缓传递速度，从而提高保温体210的保温性能。

在一些实施例中，空腔211设有多个，多个空腔211平行地间隔设置。由此，可以增加所有空腔211槽壁的总面积，以使将要散失到外界的热量更多地经过空腔211，从而提高保温体210的保温性能。在另一些实施例中，空腔211设有多个，每个空腔211呈环形，多个空腔211平行地间隔设置，这同样能增加所有空腔211槽壁的总面积以提高保温体210的保温性能。

在空腔211设有多个的实施例中，为了增加所有空腔211的总容积，空腔211的宽度大于相邻两个空腔211之间的间隔。增加所有空腔211的总容积有利于使将要散失到外界的热量更多地经过空腔211，从而提高保温体210的保温性能。

参阅图2至图5，内保温体212的外壁上设有凹槽，以在内保温体212和外保温体213之间形成空腔211。当然，在其他实施例中，可以在外保温体213的内壁上设置凹槽，以在内保温体212和外保温体213之间形成空腔；也可以在内保温体212的外壁和外保温体213的内壁上的对应位置均设置凹槽，以在内保温体212和外保温体213之间形成空腔。

优选地，内保温体212的外壁与外保温体213的内壁贴合设置。由此，有利于提高保温体210的整体稳定性，有利于提高保温体210的整体强度，同时，也便于在组装内保温体212和外保温体213时将两者对齐而方便保温体210的组装。

在一些实施例中，内保温体212由碳毡制成。一方面，碳毡的内部具有微小气孔，这些微小气孔起着类似于空腔211的作用，能够减缓热量的传递速度，从而提高保温体210的保温性能；另一方面，碳毡是非金属材料，密度小，采用碳毡制成内保温体212，这既便于安装内保温体212，也能够降低内保温体212的成本。

在上述实施例中，外保温体213也可以是由碳毡制成。内保温体212和外保温体213均由碳毡制成，这便于安装内保温体212和外保温体213，且能够降低内保温体212和外保温体213的成本。

碳毡在高温环境下会析出颗粒物，如果这些颗粒物通过内保温体212内部的微小气孔析出至空腔211，可能导致空腔211的一部分区域被这些颗粒物填满，这会导致空腔211被填满的区域的热传递方式变为热传导，导致保温结构200的保温性能降低。为了解决这一问题，在内保温体212由碳毡制成的一些实施例中，内保温体212的外壁面涂设有致密材料或者做硬化处理，以将空腔211与内保温体212内部的微小气孔隔绝。

如果空腔211内的气体通过内保温体212内部的微小气孔泄漏至晶体生长区域，则会将内保温体212析出的颗粒物一同带入晶体生长区域，导致晶体和晶体生长材料被空腔211内的气体和内保温体212析出的颗粒物污染。在内保温体212由碳毡制成的一些实施例中，为了防止内保温体212向晶体生长区域析出颗粒物，内保温体212的内壁面涂设有致密材料或者做硬化处理。

参阅图3至图5，内保温体212包括保温盖（图中未示出）、第一上分体2121以及第一下分体2122。第一上分体2121和第一下分体2122组合式设置且均位于外保温体213内，第一上分体2121、第一下分体2122与保温盖共同围设形成保温腔2124。第一下分体2122固设于外保温体213，第一上分体2121可分离地连接于外保温体213，保温盖盖设于第一上分体2121以盖封保温腔2124。由此，便于取出位于保温腔2124内的坩埚400或者将坩埚400放入保温腔2124内。具体地，在取出坩埚400的过程中，先取下保温盖，再取出第一上分体2121，这样，坩埚400便露出以便于被坩埚400钳这类工具夹住取出。放入坩埚400的过程与取出坩埚400的过程相反。

可以理解，因为保温盖本身较重，所以保温盖可以在自身重力作用下盖紧第一上分体2121，从而密封保温腔2124。

进一步地，参阅图2和图6，为了便于取出位于保温腔2124内的坩埚400或者将坩埚400放入保温腔2124内，外保温体213包括第二上分体2132和第二下分体2133，第二上分体2132可分离地连接于第二下分体2133，第一下分体2122固设于第二下分体2133。在取坩埚400的过程中，先取下保温盖，再取下第二上分体2132，之后取出第一上分体2121，从而使坩埚400露出以便于被坩埚400钳这类工具夹住取出。放入坩埚400的过程与取出坩埚400的过程相反。

参阅图2和图3，为了提高保温体210的保温性能，可以在第一上分体2121和第一下分体2122上均设置空腔211。

参阅图2和图3，在空腔211呈螺旋形的实施例中，如果让同一个空腔211的一部分位于第一上分体2121，另一部分位于第一下分体2122，那么在取出坩埚400侧过程中，由于第一上分体2121和第一下分体2122分离，空腔211便会在第一上分体2121和第一下分体2122分界处断开，空腔211位于第一上分体2121的部分的下端和位于第一下分体2122的上端便会敞开。在这种情况下，如果空腔211内通有气体，那么空腔211内的气体和杂质会泄漏而导致未使用完的晶体生长材料受到污染；如果空腔211内为真空环境，那么真空环境会被破坏，在下一次使用时便需要重新制造真空环境，且同样存在空腔211内的杂质泄漏而导致未使用完的晶体生长材料受到污染的问题。空腔211内的杂质包括但不限于内保温体212在高温环境下析出的颗粒物。而且，在重新将第一上分体2121组装至第一下分体2122的过程中，很难将空腔211位于第一上分体2121的部分的下端和位于第一下分体2122的部分的上端对齐连通。为了解决这些问题，在图2所示实施例中，空腔211的数量为两个，一个空腔211位于外保温体213和第一上分体2121之间，另一个空腔211位于外保温体213和第一下分体2122之间。这样，两个空腔211各自独立，不会受第一上分体2121与第一下分体2122之间连接状态的影响而导致空腔211敞开；在重新将第一上分体2121组装至第一下分体2122的过程中，也不需要将两个空腔211对齐。

当然，在其他实施例中，空腔211的数量也可以多于两个，其中，至少一个空腔211位于外保温体213和第一上分体2121之间，至少一个空腔211位于外保温体213和第一下分体2122之间。

参阅图3、图4和图6，外保温体213具有用于容置内保温体212的容置腔2131，内保温体212包括密封部2123，密封部2123环设于第一上分体2121的外壁且搭接于容置腔2131的边缘。由此，密封部2123可以在自身和第一上分体2121的重力作用下密封第一上分体2121和外保温体213之间的间隙。

如前所述，空腔211的设置改变了保温结构200的导热系数，有助于改善保温结构200内的温度梯度。值得一说的是，通过调整空腔211的形状、空腔211的宽度、空腔211的数量、相邻空腔211的间距，可以调整保温结构200内各处的保温效果，从而调整保温腔2124内的温度梯度，调整保温腔2124内的热场分布。在设计晶体生长炉时，将该调整方式与通过加热装置500调整保温腔2124内热场的调整方式相配合，有利于调整出最佳热场，从而提高晶体的生长质量。

参阅图1和图2，保温结构200还包括气体循环装置220，气体循环装置220和空腔211连通以向空腔211供给气体，从而使空腔211内通有气体。可以理解，空腔211内的温度越高，越不利于保温腔2124内的热量通过内保温体212传递至空腔211。因此，通过升高空腔211内的温度可以减少保温腔2124内热量的损失，从而提高保温结构200的保温效果。优选地，气体循环装置220向空腔211供给的气体的温度与晶体的熔点持平，或者稍高于晶体的熔点，或者稍低于晶体的熔点，换言之，空腔211内气体的温度接近晶体的熔点。因为保温腔2124内的温度接近晶体的熔点，所以，这也意味着空腔211与保温腔2124之间的温度接近，这便能减少保温腔2124内热量的损失，从而提高保温结构200的保温效果。

示例性地，保温结构200应用于蓝宝石晶体生长炉，蓝宝石晶体生长炉用于生长蓝宝石晶体（蓝宝石晶体的熔点约为2050℃），气体循环装置220给空腔211供给的气体的温度T满足：1800℃≤T≤2100℃，换言之，T接近蓝宝石晶体的熔点。因为保温腔2124内的温度接近蓝宝石晶体的熔点，所以，这也意味着空腔211与保温腔2124之间的温度接近，这便能减少保温腔2124内热量的损失，从而提高保温结构200的保温效果。

参阅图1和图2，气体循环装置220包括进气管路221和出气管路222，出气管路222、空腔211、进气管路221依次连通。

值得一说的是，在图2所示实施例中，因为空腔211呈螺旋形且内保温体212的外壁与外保温体213的内壁贴合设置，换言之，内保温体212和外保温体213之间只存在空腔211，不存在间隙，所以，在气体循环装置220的作用下，空腔211内的气体会沿着空腔211的螺旋路径朝着固定的方向流动，从而使空腔211内的杂质在气体的带动下汇聚至气体过滤装置230而被过滤。

优选地，可以在图2所示的气体循环装置220中设置风扇或气泵，以驱使气体在出气管路222、空腔211和进气管路221中朝着固定方向循环流动。通过改变气体循环装置220的功率（即风扇或气泵的功率）能够改变空腔211内气体的流速。需要说明的是，气体在流过空腔211的过程中，气体的热量会通过外保温体213散失于外界。气体流速越慢，气体在空腔211内停留的时间越长，气体散失的热量便越多，气体的温度便越低，空腔211内的温度便越低，保温腔2124内的热量便越容易传递至空腔211，换言之，保温结构200的保温效果越差；反之，气体流速越快，气体在空腔211内停留的时间越短，气体散失的热量便越少，气体的温度下降得越少，空腔211内的温度便下降得越少，保温腔2124内的热量越难以传递至空腔211，换言之，保温结构200的保温效果越好。因此，在不改变加热装置500加热功率的情况下，可以通过改变气体循环装置220的功率来改变空腔211内气体的流速，从而改变保温结构200的保温效果，进而调整保温腔2124内热场的温度梯度。将该调整方式与通过加热装置500调整保温腔2124内热场的调整方式相配合，有利于更精准地调整保温腔2124内的热场，实现更精准的温度控制。

优选地，气体循环装置220向空腔211供给的气体为氩气或氮气等低导热气体。

参阅图1和图2，保温结构200还包括气体过滤装置230，气体过滤装置230设置于进气管路221，用于过滤气体中的杂质。一方面，这可以避免空腔211的部分区域被杂质填满；另一方面，这也可以防止杂质损耗保温体210，从而延长保温结构200的使用寿命。

示例性地，气体过滤装置230可以包括净化柱。

在其他实施例中，也可以将气体过滤装置230设置于出气管路222，或者在进气管路221和出气管路222均设置气体过滤装置230。

可以理解，在内保温体212由碳毡制成的一些实施例中，内保温体212的外壁面和内壁面可以均不涂设致密材料，也都不做硬化处理，而是利用气体循环装置220和气体过滤装置230来过滤保温体210在高温下向空腔211析出的颗粒物。

参阅图1和图2，保温结构200还包括气压调节装置240，气压调节装置240用于调节空腔211内的气压以使空腔211内的气压处于预设的气压范围内，这可以使保温结构200的保温效果保持稳定，从而使保温腔2124内的热场几乎保持恒定。

具体地，参阅图1和图2，气压调节装置240包括用于向空腔211内充入气体的进气装置241和用于抽出空腔211内气体的抽气装置242，进气装置241包括储气容器2411和吸气泵2412，抽气装置242包括抽气泵2421，储气容器2411、吸气泵2412、空腔211、抽气泵2421依次相连。当空腔211内的气压低于预设气压范围的下限时，吸气泵2412将储气容器2411内的气体吸入空腔211，以使空腔211内的气压上升至预设气压范围内；当空腔211内的气压高于预设气压范围的上限时，抽气泵2421将空腔211内的部分气体抽出至外界，从而使空腔211内的气压下降至预设气压范围内。吸气泵2412和抽气泵2421上均设有控制气体流动的阀门。

优选地，储气容器2411内装的是氩气或氮气等低导热气体。

优选地，抽气泵2421的出气端连通气体回收装置，以实现气体的回收利用。

优选地，抽气泵2421的出气端连通储气容器2411，以实现气体的回收利用。当然，在抽气泵2421的出气端和储气容器2411之间还可以设置气体处理装置，以将抽气泵2421抽出的气体处理至达到再使用的标准后再通入储气容器2411。

可以理解，可以在空腔211内设置压力传感器以检测空腔211内的气压，从而获取空腔211内的气压数值。

值得一说的是，在不改变加热装置500加热功率的情况下，可以通过改变进气装置241中吸气泵2412的功率和抽气装置242中抽气泵2421的功率，来改变空腔211内气体的流速，从而调整保温腔2124内热场的温度梯度。将该调整方式与通过加热装置500调整保温腔2124内热场的调整方式相配合，有利于更精准地调整保温腔2124内的热场，实现更精准的温度控制。

优选地，吸气泵2412和空腔211之间设有气体过滤装置230，空腔211和抽气泵2421之间也设有气体过滤装置230。这能够防止空腔211内的气体中的杂质进入吸气泵2412和抽气泵2421，以保证吸气泵2412和抽气泵2421正常工作。

示例性地，在图2所示实施例中，吸气泵2412连通气体循环装置220，使吸气泵2412工作，便能将储气容器2411内的气体吸入气体循环装置220，从而使储气容器2411内的气体进入空腔211；抽气泵2421连通气体循环装置220，使抽气泵2421工作，便能将气体循环装置220内的气体抽出至外界，从而将空腔211内的气体抽出至外界。当然，在其他实施例中，气压调节装置240与气体循环装置220可以相互独立，气压调节装置240不连接气体循环装置220，而是直接与空腔211连通。

在图2所示实施例中，可以在气体循环装置220内设置第一温度传感器和第一加热器，第一温度传感器用于检测气体循环装置220内气体的温度，第一加热器用于加热气体循环装置220内的气体，以使气体循环装置220内气体的温度维持在接近晶体熔点的范围内。同样地，可以在储气容器2411内设置第二温度传感器和第二加热器，第二温度传感器用于检测储气容器2411内气体的温度，第二加热器用于加热储气容器2411内的气体，以使储气容器2411内气体的温度维持在接近晶体熔点的范围内。

在空腔211设有多个的实施例中，为了给每一空腔211通入气体且使每一空腔211内的气压和气体流速可控，气体循环装置220和气压调节装置240也设有多个，每一空腔211对应连通一个气体循环装置220和一个气压调节装置240。

参阅图1、图7和图8，本发明还提供一种晶体生长炉，该晶体生长炉包括上述的保温结构200。因为该晶体生长炉包括上述的保温结构200，所以该晶体生长炉具有上述保温结构200的技术效果。由于前文已对相关技术效果进行了充分的说明，此处不再赘述。

由于晶体生长炉内的温度很高，在一些实施例中，为了安全起见，也为了延长保温结构200的使用寿命，储气容器2411、气体过滤装置230、吸气泵2412、抽气泵2421全部位于晶体生长炉的炉体301外；进气管路221和出气管路222均穿设于晶体生长炉的炉体301，进气管路221的一部分和出气管路222的一部分均位于炉体301外，如图1所示；进气管路221和出气管路222均穿设于晶体生长炉的炉盖302，进气管路221的一部分和出气管路222的一部分均位于炉盖302外，如图7和图8所示。

上述的晶体生长炉可以但不限于用作蓝宝石晶体生长炉、单晶硅晶体生长炉、碳化硅晶体生长炉。

参阅图9，本发明进一步提供一种保温结构的异常监测方法，应用于上述具有气体循环装置220，且内保温体212和外保温体213中的至少一者由碳毡制成的晶体生长炉。该保温结构的异常监测方法包括如下步骤：

S100：使保温结构200内的温度维持在T并设定气体循环装置220的功率为P

S200：判断p是否在范围p

S300：若p＜p

碳毡在高温下会析出颗粒物。对于内保温体212和外保温体213中的至少一者由碳毡制成的保温结构200，其主要的异常是：在长期使用后，碳毡已经析出了太多颗粒物，气密性会降低，这导致保温结构200的气密性降低、保温效果变差。该保温结构的异常监测方法通过监测保温结构200空腔211内的气压是否处于正常气压波动范围内，来判断保温结构200的气密性是否依然良好。若p不在正常气压波动范围p

需要说明的是，上述保温结构200内的温度指的是保温腔2124内设置温度传感器处的温度。p

在一个实施例中，空腔211连通气体循环装置220出气端的一端的开口为进气口，空腔211连通气体循环装置220进气端的一端的开口为出气口；在步骤S100中，还包括步骤：S101.实时检测进气口的气压p

Δp

在一个实施例中，空腔211内设有过滤网，过滤网沿着空腔211内气体流动方向的两侧依次为进风侧、出风侧；在步骤S100中，还包括步骤：S102.实时检测进风侧的气压p

p

在一个实施例中，保温结构200内的温度梯度（即保温腔2124内的温度梯度）被设计为沿着竖直方向近似线性，这意味着：在保温结构200内，下方的温度高于保温结构200内上方的温度，且温度分布近似线性。对于未出现异常的保温结构200，其空腔211内的容积几乎是不变的，而一定质量的气体在体积不变时，它的压强跟热力学温度成正比。因此，在该实施例中，如果保温结构200正常，那么随着加热的进行，保温结构200内上下各个位置的温度几乎同比例升高。对于该实施例，在步骤S100中，还包括步骤：S103.实时检测空腔211内第一位置和第二位置处的压强p

在一个实施例中，上述保温结构的异常监测方法在引晶阶段之前执行步骤S100。这样，能够在引晶阶段前监测到保温结构200是否存在异常，以避免在保温结构200存在异常的情况下引晶、长晶，从而防止生长出不合格的晶体，降低晶体的不合格率，降低生产成本。

优选地，在预热阶段执行步骤S100，预热阶段指的是预热炉体301和坩埚400的阶段。换言之，在煮料阶段之前便执行步骤S100。这样，能够避免在保温结构200存在异常的情况下煮料，从而避免在发现保温结构200出现异常后需要更换保温结构200而重新煮料，从而避免无效操作，避免浪费。

在一个实施例中，上述保温结构的异常监测方法在取出晶体之后且在停机之前执行步骤S100。其中，停机指的是关闭晶体生长炉。这样，能够利用晶体生长炉中的余热来执行步骤S100，能够降低监测保温结构200的成本。可以理解，较新的保温结构200通常是正常的，在取出晶体之后且在停机之前执行步骤S100，能够在晶体生长炉下次生长晶体前排查保温结构200是否异常并及早应对处理。

在一个实施例中，保温结构200包括多个相同的气体循环装置220，内保温体212与外保温体213之间设有多个相同的空腔211，每一气体循环装置220对应连通一个空腔211；在步骤S100中，还包括步骤：S104.所有气体循环装置220的功率均设定为P

在上述实施例中，可以但不限于在空腔内设置压力传感器，以检测气压。

本发明还提供另一种保温结构的异常监测方法，应用于上述具有气体循环装置220、内保温体212和外保温体213中的至少一者由碳毡制成且空腔211内设有过滤网的晶体生长炉。该保温结构的异常监测方法包括如下步骤：

S1：使保温结构200内的温度维持在T并设定气体循环装置220的功率为P

S2：使保温结构200内的温度维持在T并使气体循环装置220的功率维持在P

S3：判断v与v

S4：若v＞v

该保温结构的异常监测方法通过监测碳毡析出颗粒物的速度是否过快，来判断碳毡是否已经严重老化、气密性是否已经严重降低，从而监测保温结构200是否存在异常。

v

本发明还提供又一种保温结构的异常监测方法，应用于上述晶体生长炉，且该晶体生长炉具有气体循环装置220，内保温体212和外保温体213中的至少一者由碳毡制成，空腔211设有多个且至少两个空腔211共用同一个出气口，保温结构200在这一出气口正下方开设有承接槽。该保温结构的异常监测方法包括如下步骤：

S10：启动气体循环装置220和加热装置500，并设定气体循环装置220的功率为P

S20：判断V与V

S30：若V＞V

该保温结构的异常监测方法通过监测碳毡在时间t内析出颗粒物是否过多，来判断碳毡是否已经严重老化、气密性是否已经严重降低，从而监测保温结构200是否存在异常。

V

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。