1.一种晶体高饱和度连续快速生长的控制方法,其特征在于,
该方法是通过晶体高饱和度连续快速生长系统实现的,所述的晶体高饱和度连续快速生长系统包括检测装置、执行装置、控制装置和晶体生长装置;检测装置包括培养罐热电阻、过热过滤箱热电阻、过热过滤箱三点式液位传感器、溶液配制罐热电阻、高饱和度平衡箱热电阻、高饱和度平衡箱三点式液位传感器;执行装置包括载晶架交流电机、培养罐电加热器、培养罐水循环泵、培养罐电磁阀、过热过滤箱电加热器、过热过滤箱水循环泵、过热过滤箱电磁阀、溶液配制罐电加热器、溶液配制罐水循环泵、溶液配制罐电磁阀、高饱和度平衡箱电加热器、高饱和度平衡箱水循环泵、高饱和度平衡箱电磁阀和生长溶液输送泵;控制装置包括PLC主机模块、触摸屏、热电阻输入模块、12个固态继电器和二台变频器;晶体生长装置包括带夹套的培养罐、培养罐载晶架、过热过滤箱、带夹套的溶液配制罐、放置晶体原料的托盘、高饱和度平衡箱和生长溶液循环装置;
所述的一种晶体高饱和度连续快速生长的控制方法,具体包括以下步骤:
(1)培养罐中装入生长溶液,晶核放到载晶架上后,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:培养罐内生长溶液温度T1(0),单位为℃,二位小数;培养罐内生长溶液温度上限T1max,培养罐内生长溶液温度下限T1min;培养罐内晶体比生长速率E(0),单位为%,二位小数,培养罐内晶体比生长速率上限Emax,培养罐内晶体比生长速率下限Emin;
培养罐内晶体比体积生长速率F(0),单位为%,二位小数,培养罐内晶体比体积生长速率上限Fmax,培养罐内晶体比体积生长速率下限Fmin;培养罐内晶体总高度H1(0)、培养罐内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;培养罐内晶体的最大生长3
宽度Dmax,单位为mm,一位小数;培养罐内生长晶体的体积V(0),单位为mm ,二位小数;溶液配制罐内生长溶液温度T4(0),单位为℃,二位小数;溶液配制罐内生长溶液温度上限T4max,溶液配制罐内生长溶液温度下限T4min;过热过滤箱热水温度为T2(0)=T1(0)+8.00,单位为℃,二位小数;高饱和度平衡箱热水温度为T3(0)=T1(0)+0.10,单位为℃,二位小数;生长溶液输送泵的转速R(0),单位为转/分钟,一位小数;生长溶液输送泵的转速上限Rmax,生长溶液输送泵的转速下限Rmin;
k是自然数,代表离散时刻,k∈[0,2400];
(2)系统进入自动运行状态,计时器T开始计时;
(3)PLC主机模块通过变频器1控制载晶架交流电机带动载晶架以每分钟30转的速度顺时针旋转20圈,然后停止20秒,再以每分钟30转的速度逆时针旋转20圈,停止20秒;以此方法顺时针旋转、停止、逆时针旋转、停止,循环运行,使培养罐中的生长溶液与晶核充分接触;
旋转停止时通过晶体尺寸视觉测量装置在线检测生长晶体的尺寸: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;
PLC主机模块检测培养罐内生长溶液的温度,通过控制培养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培养罐内生长溶液的温度控制为T1(k),控制精度为±
0.01℃;控制溶液配制罐内生长溶液温度为T4(k),过热过滤箱热水温度为T2(k),高饱和度平衡箱热水温度为T3(k),生长溶液输送泵的转速为R(k);
其中:T1(k)为k时刻的培养罐内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检测值;T4(k)为k时刻的溶液配制罐内生长溶液温度设定值,T2(k)为k时刻的过热过滤箱热水温度设定值,T3(k)为k时刻的高饱和度平衡箱热水温度设定值,R(k)为k时刻的生长溶液输送泵的转速设定值;
计算k时刻生长晶体的体积
(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);
(5)判断计时器k≥24是否成立,不成立则转到步骤(16);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);
(6)判断计时器k<2400或D(k)<Dmax是否成立,不成立则转到步骤(17);成立则转到步骤(7);
(7)判断E(k)≥Emax且T1(k)<T1max是否成立,成立则当T1(k)>T1max则T1(k)=T1max,转到步骤(8);不成立则转到步骤(8);
(8)判断E(k)≥Emax且T1(k)=T1max是否成立,成立则当T4(k)<T4min则T4(k)=T4min,转到步骤(9);不成立则转到步骤(9);
(9)判断E(k)≤Emin且T1(k)>T1min是否成立,成立则当T1(k)<T1min则T1(k)=T1min,转到步骤(10);不成立则转到步骤(10);
(10)判断E(k)≤Emin且T1(k)=T1min是否成立,成立则当T4(k)>T4max则T4(k)=T4max,转到步骤(11);不成立则转到步骤(11);
(11)判断E(k)≥Emax,且T1(k)=T1max,且T4(k)=T4min是否成立,成立则当R(k+1)<Rmin则R(k+1)=Rmin,转到步骤(12);不成立则转到步骤(12);
(12)判断E(k)≤Emin,且T1(k)=T1min,且T4(k)=T4max是否成立,成立则当R(k+1)>Rmax则R(k+1)=Rmax,转到步骤(13);不成立则转到步骤(13);
(13)判断F(k)≥Fmax是否成立,成立则 当R(k+1)<
Rmin则R(k+1)=Rmin,转到步骤(14);不成立则转到步骤(14);
(14)判断F(k)≤Fmin是否成立,成立则 当R(k+1)>
Rmax则R(k+1)=Rmax,转到步骤(15);不成立则转到步骤(15);
(15)计时器T清零,T2(k+1)=T1(k+1)+8.00,T3(k+1)=T1(k+1)+0.10,k=k+1,计时器T开始计时;转到步骤(3);
(16)晶体生长结束。