专利名称：一种用于砷化镓单晶生长的光学测径装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学测量装置，尤指一种用于在砷化镓单晶生长时测量其直径的光学测量装置。
目前，广泛采用的测量砷化镓单晶生长直径的方法为称重法，所用的称重装置采用高精度称重头04，如

图1所示。该高精度称重头04设置在旋转机构03上。称重头测量出晶体重量的变化，减去浮力后，可以得到真实的晶体重量变化，由于旋转机构的拉速已知，从而可以间接得出晶体直径的变化情况。
使用此种测量装置，由于影响重量信号的因素非常多，如液封剂浮力变化、旋转机构转速变化、拉速变化、晶体重心与旋转轴不重合等，这些都会影响称重信号的准确程度；而且其中许多变化十分复杂，无法给出确定的解析关系，所以难以准确滤除这些干扰因素，因而得到的实际重量信号和直径信号也不很精确。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种用于砷化镓单晶生长的光学测径装置，包括图像采集部分、图像选择部分、图像处理部分及测量结果输出部分，各部分间通过数据传输线缆联接，其中所述的图像采集部分为一架设在砷化镓单晶生长炉室观察窗外的数码摄像机；所述的图像选择部分为一数字滤波器；所述的图像处理部分为一可实现根据观察到的晶体的不连续弯月面计算出晶体直径的计算机；所述的测量结果输出部分为一显示设备。
在晶体生长时，架设在炉室观察窗外的摄像机实时拍摄晶体的生长情况，拍摄到的图像经数字滤波器选择后，传输到图像处理计算机进行处理，得到测量直径的数据，显示输出。
由于本实用新型采用以上技术方案，故可以直接获得晶体直径的数据，并可避免由液封剂浮力变化、旋转机构转速变化、拉速变化、晶体重心与旋转轴不重合等原因造成的测量误差，使直径的测量值更加准确。
所述的图像采集部分为一架设在砷化镓单晶生长炉室观察窗外的光学CCD摄像机11；所述的图像选择部分为一数字滤波器21；所述的图像处理部分为一可实现根据观察到的晶体的不连续弯月面计算出晶体直径的计算机31；所述的测量结果输出部分为一显示设备41。
如图2所示，所述的图像采集部分为架设在炉室01的观察窗02外的光学CCD摄像机11；摄像机11与水平成θ角度(10°≤θ≤80°)架设，透过观察窗02对砷化镓单晶的生长进行实时拍摄。在砷化镓单晶生长时，近似认为该晶体为一圆柱体，液封面为一平面，则晶体和液面的交界面为一圆形弯月面，如图4所示。由于摄像机11是在与水平成θ角度的位置观察该弯月面，故摄像机所拍摄到的弯月面实际为一椭圆弧，如图5所示。又由于在砷化镓单晶的生长过程中会产生挥发物，部分挥发物会不均匀的附着在炉室01的观察窗02上，这样摄像机11透过观察窗02拍摄到的椭圆形弯月面就会出现不连续的情况。
如图2、3所示，所述的图像选择部分为一数字滤波器21，数字滤波器的输入端与图像采集部分的摄像机11连接，输出端与图像处理部分的计算机31连接。数字滤波器对摄像机拍摄到的图像进行筛选后，将到的特征点输出到计算机。通过该数字滤波器可以消除因为晶体本身振动、横截面不是标准园等原因造成的测量点位置误差，使输入到图像处理计算机的晶体图像信息的准确度提高。
如图2、3所示，所述的图像处理部分为一可实现根据观察到的晶体的不连续弯月面计算出晶体直径的计算机31，计算机31接收经数字滤波器21选择的后的晶体图像信息，进行计算处理，得到砷化镓单晶的直径数值，并将该数值输出到测量结果输出部分。
如图2、3所示，所述的测量结果输出部分为一显示设备41，用以显示计算出的晶体直径数值。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，其中所述的图像采集部分可以是使用各种数码成像技术的数码摄像机。
所述的测量结果输出部分还可以包括其他与计算机连接的输出设备，如打印机。
以上所述是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换，均属于本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种用于砷化镓单晶生长的光学测径装置，其特征在于它包括图像采集部分、图像选择部分、图像处理部分及测量结果输出部分，各部分间通过数据传输线缆联接，其中所述的图像采集部分为一架设在砷化镓单晶生长炉室观察窗外的数码摄像机；所述的图像选择部分为一数字滤波器；所述的图像处理部分为一可实现根据观察到的晶体的不连续弯月面计算出晶体直径的计算机；所述的测量结果输出部分为一显示设备。
2.根据权利要求1所述的一种用于砷化镓单晶生长的光学测径装置，其特征在于所述的图像采集部分可以为光学CCD数码摄像机。
3.根据权利要求1所述的一种用于砷化镓单晶生长的光学测径装置，其特征在于所述的测量结果输出部分还可以是与计算机连接的打印设备。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于砷化镓单晶生长的光学测径装置，其特征在于所述的摄像机以与水平成大于10°，小于80°的角度架设。
专利摘要本实用新型公开了一种用于砷化镓单晶生长的光学测径装置，它包括图像采集部分、图像选择部分、图像处理部分及测量结果输出部分，各部分间通过数据传输线缆联接。图像采集部分为一架设在砷化镓单晶生长炉室观察窗外的数码摄像机；图像选择部分为一数字滤波器；图像处理部分为一可实现根据观察到的晶体的不连续弯月面计算出晶体直径的计算机；测量结果输出部分为一显示设备。本实用新型可以直接获得晶体直径的数据，避免由液封剂浮力变化、旋转机构转速变化、拉速变化、晶体重心与旋转轴不重合等原因造成的测量误差，使直径的测量值更加准确。
文档编号G01B11/08GK2588322SQ02291589
公开日2003年11月26日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者屠海令, 张峰燚, 石瑛, 郑杰, 周新民, 朱力, 马庆祥, 王钺 申请人:北京有色金属研究总院