日本 西雅衣家 真空電弧熔融單晶設(shè)備 日本 西雅衣家 真空電弧熔融單晶設(shè)備

1. 產(chǎn)品概述

T-01 是 C&A 推出四電弧加熱式 Czochralski 直拉單晶爐，區(qū)別于射頻感應(yīng)加熱機(jī)型，依靠四路對稱電弧等離子體實(shí)現(xiàn)超高溫熔融，專門面向鎢、鉬、鈮、超高熔點(diǎn)陶瓷、稀土難熔氧化物等常規(guī)感應(yīng)爐無法熔融的材料開發(fā)。

設(shè)備全金屬真空密閉腔體，四路電弧對稱布置，坩堝全域溫場均勻無局部過熱點(diǎn)；全套高真空分子泵機(jī)組快速抽至高真空隔絕氧化污染；伺服雙速提拉系統(tǒng)適配引晶、等徑完整工藝，腔體內(nèi)部可拆卸結(jié)構(gòu)便于清理熔融濺射雜質(zhì)，整機(jī)由工業(yè)電腦自動化管控生長全流程，廣泛用于難熔金屬單晶、高溫功能晶體前沿科研。

2. 設(shè)備工作原理

四路獨(dú)立 200A 電弧發(fā)生器產(chǎn)生等離子電弧，從四周對稱轟擊坩堝內(nèi)高純原料，依靠電弧輻射熱實(shí)現(xiàn)數(shù)千攝氏度超高溫熔融；伺服驅(qū)動籽晶桿浸入熔體液面完成引晶，0~10rpm 勻速旋轉(zhuǎn)晶體配合精準(zhǔn)提拉，在均勻溫場下生長塊狀單晶；整機(jī)密閉真空腔體由分子泵 + 機(jī)械泵組合抽至高真空環(huán)境，杜絕高溫原料氧化；全程采集電弧電流、轉(zhuǎn)速、提拉位移、真空度時序數(shù)據(jù)，電腦實(shí)時監(jiān)控并存儲工藝曲線，腔體可拆卸設(shè)計可快速清理電弧濺射殘留雜質(zhì)。

3. 核心規(guī)格參數(shù)

表格

參數(shù)項(xiàng)目T-01 Tetra arc 單晶爐技術(shù)指標(biāo)

電弧發(fā)生 / 吸氣源額定電流200 A

晶體旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速0 ~ 10 rpm 連續(xù)可調(diào)

低速伺服提拉速度0 ~ 39 mm/h（伺服電機(jī)閉環(huán)控制）

高速提拉檔位固定 175 mm/min

籽晶提拉總行程150 mm

真空排氣機(jī)組配置渦輪分子泵 240L/s + 旋片機(jī)械泵 200L/min

加熱方式四路對稱電弧等離子體輻射加熱

生長工藝控制工業(yè)電腦全自動程序控制

腔體特性全金屬真空密閉腔體，內(nèi)部易拆解清潔污染物

溫場優(yōu)勢四路電弧對稱布局，坩堝熔體全域溫度均勻

4. 整機(jī)硬件配置

（1）標(biāo)準(zhǔn)出廠標(biāo)配

四路獨(dú)立 200A 電弧發(fā)生電源、對稱電弧電極總成、水冷電弧槍組件

全金屬密封真空生長腔體、可拆卸內(nèi)襯、快速清潔結(jié)構(gòu)

高精度伺服提拉旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，雙速區(qū)間覆蓋引晶、等徑、收尾全流程

高真空機(jī)組：240L/s 渦輪分子泵 + 200L/min 旋片機(jī)械泵、真空壓力聯(lián)鎖保護(hù)

工業(yè)上位控制電腦、全套晶體生長編程、數(shù)據(jù)存儲與曲線分析軟件

整機(jī)水冷循環(huán)系統(tǒng)、電弧過載保護(hù)、真空泄漏報警安全模塊

（2）可選拓展配件

各類耐高溫金屬坩堝（鎢、鉬、鉭、銥等適配不同難熔原料）

多路微量氣氛 MFC 進(jìn)氣模塊，惰性 / 還原氣氛精準(zhǔn)配比

直徑閉環(huán)自動穩(wěn)徑控制系統(tǒng)，等徑生長全自動調(diào)節(jié)提拉速度

腔體在線 CCD 視覺觀測模組，實(shí)時監(jiān)控熔體液面與結(jié)晶界面

遠(yuǎn)程工業(yè)監(jiān)控終端、尾氣過濾處理裝置、高溫隔熱屏蔽組件

5. 核心應(yīng)用與可制備單晶品類

典型應(yīng)用場景

超高熔點(diǎn)難熔金屬、金屬合金單晶材料基礎(chǔ)科研；

高溫氧化物、稀土陶瓷、耐火功能塊狀單晶制備；

電弧熔融溫場、提拉轉(zhuǎn)速、真空氛圍正交工藝試驗(yàn)；

高校、航天材料、特種光電企業(yè)超高溫新材料小批量試樣研發(fā)。

代表制備材料

鎢、鉬、鉭、鈮難熔金屬單晶、超高熔點(diǎn)稀土氧化物、耐火陶瓷單晶、環(huán)境傳感特種功能晶體。

6. 六大核心產(chǎn)品優(yōu)勢

四路對稱電弧加熱：相比單電弧設(shè)備坩堝熔體溫度均勻，無局部過熱偏析，大幅降低晶體裂紋、包裹體缺陷；

超高溫熔融能力：電弧等離子體可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超射頻感應(yīng)爐的熔融溫度，覆蓋各類難熔金屬、耐火陶瓷原料；

雙區(qū)間寬幅提拉速度：低速 0~39mm/h 適配精細(xì)引晶、等徑穩(wěn)徑生長，高速 175mm/min 滿足快速換料、工藝調(diào)試；

高真空密閉環(huán)境：分子泵復(fù)合真空機(jī)組快速獲得高真空，隔絕空氣，防止高溫難熔原料氧化揮發(fā)；

易清潔腔體結(jié)構(gòu)：內(nèi)部可拆卸內(nèi)襯，電弧濺射雜質(zhì)可快速拆解清理，減少交叉污染；

全電腦自動化流程：電弧電流、轉(zhuǎn)速、提拉、真空時序整套工藝一鍵執(zhí)行，工藝文件存檔可重復(fù)調(diào)用，數(shù)據(jù)完整可追溯。

7. C&A 全系列單晶生長設(shè)備產(chǎn)品線區(qū)分對比

表格

設(shè)備型號加熱方式核心熱源功率 / 電流極限適用溫度核心適用場景

T-01（本品）四電弧等離子加熱200A 電弧源數(shù)千℃，超高熔點(diǎn)難熔材料鎢鉬等難熔金屬、超高溫耐火陶瓷塊狀單晶

C-0140kW 射頻感應(yīng)加熱40kW RF2100℃中高溫氧化物激光、藍(lán)寶石塊狀單晶

O-0120kW 射頻感應(yīng)加熱20kW RF2500℃細(xì)徑單晶光纖、高熔點(diǎn)特種纖維晶體

H-015~10kW 射頻感應(yīng)加熱5~10kW RF1000~1500℃易潮鹵化物、閃爍體低熔點(diǎn)塊狀單晶

8. 使用注意事項(xiàng)

電弧加熱溫度，腔體運(yùn)行階段水冷系統(tǒng)必須全程不間斷開啟，防止腔體、電溫變形損壞；

難熔金屬原料熔融過程會產(chǎn)生金屬濺射，每次實(shí)驗(yàn)完成后需拆解腔體內(nèi)襯清理，避免下次實(shí)驗(yàn)雜質(zhì)污染；

真空系統(tǒng)啟動需嚴(yán)格遵循機(jī)械泵預(yù)抽、分子泵開啟順序，禁止分子泵帶大氣啟動造成泵體損壞；

低速引晶階段需定期校準(zhǔn)伺服提拉原點(diǎn)，防止籽晶偏移導(dǎo)致單晶徑向尺寸大幅波動；

氫氣還原氣氛工況必須配套防爆氣路、氫氣泄漏檢測、尾氣燃燒處理安全裝置。