摘要：针对直径4英寸碲锌镉单晶材料生长的需求,在研究国外碲锌镉晶体材料生长取得的成果基础上,自主设计了一种基于移动炉体技术的碲锌镉晶体生长炉。炉体由4种规格的六段温控加热单元组成,采用工控机控制伺服电机来驱动滚珠丝杆直线导轨实现炉体升降,炉体内腔设置有刚玉陶瓷管及高温金属热管组成的加热炉管,通过高精度铂铑铂热电偶、欧陆、变压器及可控硅控制加热单元,基于模糊+PID控制算法和策略来控制加热炉温的温度分布。开展了加热温度稳定性和加热控温性能实验,结果表明:炉体内腔加热温度持续控温200 h,相同位置的温度波动±0.005℃,加热温度偏差≤±0.1℃;炉腔上、下部恒温区长度分别为400 mm和240 mm,中部温度梯度区长度约136 mm,加热温度1098℃附近的温度梯度为0.92℃·mm^(-1)。上述参数满足碲锌镉晶体生长炉的自主设计与控温性能要求。

摘要：针对人工切割石英管效率低,且容易破碎断裂的问题,基于环形切割均匀方法,设计出一种石英管环切机。该机通过高速旋转的环切砂轮,绕石英管外圆旋转进行切割,由伺服进给机构调节环形切割砂轮的进给量。从而实现石英管均匀环切,避免石英管切割时破碎断裂。本文开展了石英管环切机的设计要求分析和切割效率计算,确定了环切机设计方案,研制出环切机。环切机切割外径Φ40mm和壁厚3.0mm石英管时,环切进给量小且均匀可调,单个切口需要切割时间约为3.5min,满足设计要求。

摘要：针对碲锌镉原材料、半制成品或制成品长时间接触空气后会被氧化染污的问题,设计出一种碲锌镉晶体材料贮存系统,将晶体材料放置在石英管内贮存,通过真空管泵将石英管抽取真空;经贮存系统连接的真空阀和真空表,监测石英管内真空情况;透过透明的石英管,容易观察晶体材料的贮存情况,从而实现晶体材料的防氧化且可视化贮存。基于48h泄漏性实验和防泄漏功能性实验表明,该贮存系统保持真空状态性能良好,一旦发生泄漏,贮存系统能自动报警并启动真空泵,抽走泄漏气体。

摘要：针对远红外探测器衬底制造对高品质碲锌镉单晶材料的需求,为了满足高品质碲锌镉单晶生长对高纯度原材料的需要,基于区熔提纯原理与工艺实现方法设计出一种由区熔炉炉体、移动加热装置、气路系统和电气控制系统等组成的分布式碲锌镉晶体制备材料区熔提纯炉。采用氢气除杂、氮气保护和伺服机构控制加热温度场移动的方法来实现区熔提纯。在区熔窄区宽度为15 mm和倾斜角度为7°的条件下,开展了碲、锌和镉等原材料的区熔提纯实验。结果表明,当加热温度高于材料熔点50 K且移动速度为0.006 mm·s^(-1)时,区熔加热装置往复移动10次以上,可将碲锌镉晶体制备所需的原材料纯度由6N(99.9999%)提高到7N(99.99999%);分布式碲锌镉晶体制备材料区熔提纯炉的加热温度、加热装置移动速度和移动稳定性较好。