弧像炉是将电弧聚焦成像而加热物料的一种电炉。弧像炉热源为电弧,将电弧的辐射能通过适当光学聚集到被加热材料上,形成一个辐射圆锥,使加热源在圆锥的尖端成像,该成像处的温度最高。
弧像炉是将电弧聚焦成像而加热物料的一种电炉。弧像炉热源为电弧,将电弧的辐射能通过适当光学聚集到被加热材料上,形成一个辐射圆锥,使加热源在圆锥的尖端成像,该成像处的温度最高。
弧像炉这样的无玷污加热设备可以用于研究化学性质比较活泼材料的高温性能,一些生长过程中必须防止高温下玷污和化学计量比的改变的难熔物质单晶,当加热一种材料,需要与不同组成的材料(例如像炉膛或坩埚等材料)相接触的情况。
弧像炉的热源为电弧,将电弧的辐射能通过适当的光学聚集到被加热的材料上,这就形成一个辐射圆锥,从而使加热源在圆锥的尖端成像,该成像处的温度最高。这样在任何时间,只需要使被加热的材料上一小部分处于熔融状态,于是被加热的材料本身就形成了一个坩埚,因此也就不需要再用专门的坩埚了。
如图2所示为一个用于单晶生长的弧像炉光学系统原理图。它包括一对椭球反射镜装置。在靠近第二焦点处放置了一个水冷控制的反射镜,从而使得光轴的转向与成像成垂直的位置。该控制镜的背面是镀银的,并且在背面用水进行冷却。
图3为一个弧像炉的原理图, 它采用的是双抛物面镜系统。 它可以用两个探照灯,其价格比较便宜。其安装方法是将两台探照灯沿着公共的水平轴或垂直轴排列成一行,当试样为熔态试样或粉末时,应将试样本身保持水平方向。因此,必须将两台探照灯安装在公共的垂直轴上。
很多熔点相当高的材料,例如像Cr2O3 (熔点为1990℃)、Al2O3 (熔点为2050℃)、ZrO2(熔点为2680℃)和MgO(熔点为2800℃)等,将其粉末压成试块,都能在弧像炉中熔化。采用弧像炉,可以生长出像硅单晶、金红石单晶、蓝宝石晶体和其他类型的化合物晶体(例如像高温半导体材料、碳化物和氮化物)。