Устройство для выращивания монокристаллов тугоплавких окислов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРА(ЦИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ТУГОПЛАВКИХ ОШСЛОВ, включающее камеру роста, размещенные в ней экраны, прутковый нагреватель сопротивления, имеющий верхние полувитки и нижние, число которых превьшает число верхних, неохлаждаемые токоподводы, соединенные с концами нагревателя посредством клиньев, и лодочку, установленную с возможностью перемещения в полости нагревателя , отличающееся тем, что, с целью повьппения надежности устройства, токоподводы в верхней части снабжены сухарями и скобами, последовательно охватывающими друг друга образуя гнездо для крепления клина и конца нагревателя, и выполненными в средней части с выемкой, в которой установлены сухари между клиньями и концами нагревателя, а нижние полувитки нагревателя располоi (Л жены в два ряда в шахматном.порядке

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) (gI) 4 С 30 В 11/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВИГОВЗНМ дгЬ) )$ ygggQg

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

r1O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) .3315442/23-26 (22) 17.07.81 (46) 23,05,89. Бюл. I) 1.9 (71 ) Специальное конструкторское бюро института кристаллографии им. А.В.П1убникова (72) Х.С.Богдасаров, Н.А.Ильин, И.А.Старостин, Ф.IT. Резников, В.В.Суходольский, А.А.Елисеев, И.А.Емельянов и E.À,Ôåäîðîâ (53 ) 621 .31 5.592 (088 .8) (54) (57) УСТРОЙСТВО ДПЯ ВЫРАЩИВАНИЯ

МОНОКРИСТАПЛОВ ТУГОПЛАВКИХ ОКИСЛОВ, включающее камеру роста, размещенные в ней экраны, прутковый нагреватель сопротивления, имеющий верхние полувитки и нижние, число которых

Изобретение относится к области кристаллографии, а более конкретно к устройствам для выращивания монокристаллов из тугоплавких окислов в виде пластин кристаллизацией расплава в лодочке.

Известно устройство для выращивания монокристаллов кристаллизацией расплава в лодочке, в котором нагреватель выполнен из расположенных пер.пендикулярно к направлению перемещения лодочки витков, каждая соседняя пара которых соединена встречно.

Известное устройство обладает недостаточной надежностью в работе из-за того, что по виткам нагревателя, расположенным в один ряд, текут токи противоположного направления, и витки под действием магнитных по2 превышает число верхних, неохлаждаемые токоподводы, соединенные с концами нагревателя посредством клиньев, и лодочку, установленную с возможностью перемещения в полости нагревателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, токоподводы в верхней части снабжены сухарями и скобами, последовательно охватывающими друг друга образуя гнездо для крепления клина и конца нагревателя, и выполненными в средней части с выемкой, в которой установлены сухари между клиньями и концами нагревателя, а нижние полувитки нагревателя расположены в два ряда в шахматном. порядке. лей отталкивается друг от друга,увеличивая межвитковое расстояние,что приводит к изменению теплового поля в нагревательной камере, а также к замыканию витков на корпус.

Известно устройство, в котором концы стержневого .нагревателя введены в отверстия контактного кольца (неохлаждаемого такоподвода) и закреппены посредством клиньев (коничес ких штифтов).

Недостатком известного устройства является ненадежность электрического контакта, так как поверхность контакта образована только по линии касания стержня нагревателя и образующей отверстия в контактном кольце, Кроме того, при забивании и выбивании кли1031256

На фиг.1 представлен общий вид устройства в аксонометрии; на фиг,.2— на увеличивается вероятность поломки вольфрамовых стержней нагревателей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство выращивания монокристаллов тугоплавких окислов, включающее камеру роста, размещенные в ней экраны, прутковый нагреватель сопротивления, имеющий верхние полувитки и нижние, число 10 которых превышает. число верхних,неохлаждаемие токоподводы, соединенные с концами нагревателя посредством клиньев, и лодочку установленную с возможностью перемещения в полости 15 нагревателя.

Концы нагревателя введены в сквозные отверстия в токоподводах каждый из которых выполнен из двух параллельных шин, соединенных в двух мес- 20 тах по длине эксцентриковыми пальцами.

Известное устройство обладает недостаточной надежностью в работе за счет того, что нижние полувитки.наг- 25 ревателя, расположенные в один ряд, под действием магнитных полей отталкиваются друг от друга, а также за счет малой поверхности контакта,обраI зованной только по линии касания кон- 30 ца нагревателя и образующей отверстий токоподводов.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Зто достигается тем, что в устройстве для выращивания монокристаллов

35 тугоплавких окислов, включающем камеру роста, размещенные в ней экра° ны, прутковый нагреватель сопротивления, имеющий верхние полувитки и нижние, число которых превышает число верхних, неохлаждаемые токоподводы, соединенные с концами нагревателя посредством клиньев, и лодочку, установленную с возможностью перемещения в полости нагревателя, токоподводы в верхней части снабжены сухарями и скобами, последовательно охватывающими друг друга, образуя гнездо для крепления клина и конца нагревателя, и виполненными в средней части с выемками, в которой установлены сухари между клиньями и концами нагревателя, а нижние полувитки нагревателя расположени в два ряда в шахматном порядке.

55 вид нагревателя с токоиодводами в аксонометрии.

Устройство содержит камеру, в которой размещены экраны 1. Внутри экранов неподвижно установлен прутковый нагреватель сопротивления,нитки которого образованы верхними 2 и нижними 3 полувитками,причем нижние полувитки расположены в два ряда в шахматном порядке, а концы 4 нагревателя соединены с токопроводами 5 посредством клиньев 6. Гнезда для клиньев выполнены в виде скоб 7,последовательно охватывающих друг друга, прикрепленных к токоподводами 5 и выполненных из пакета молибденовых пластин. Между вольфрамовым клином

6 и концом 4 нагревателя установлен молибденовый сухарь 8, наружная поверхность которого, соприкасающаяся с клином, выполнена цилиндрической.

Для затягивания и вытягивания клина служит струбцина, в ножке которой имеется паз для прохождения клина.

Для облегчения скольжения клина

6 по сухарю 8 наружная поверхность сухаря 8, соприкасаюшаяся с клином

6, выполнена цилиндрической, а на клине 6 имеется лыска, выполненная о под углом 2 — 3 к оси клина б. В полости нагревателя размещена лодочка на раме для ее перемещения (на фиг Л не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Лодочку загружают исходным материалом.

Помещают ее на раме в полости нагревателя, а в камере создают заданные температурные условия. Выращивание монокристалла осуществляют путем перемещения лодочки через температурный градиент.

B настоящей конструкции устройства для выращивания монокристаллов из тугоплавких окислов в виде пластин кристаллизацией расплава в лодочке, в сравнении с прототипом, когда нижние витки нагревателя расположены в два ряда в шахматном порядке,две пары полувитков отталкиваются друг от друга, а одна пара притягивается; результирующая сил взаимодействия . магнитных полей равна нулю. Из этого следует, что полувитки нагрева— теля при пропускании по ним тока не изменяют своих первоначальных разме—

- 103 ров, то есть межвитковое расстояние остается постоянным, а следовательI но, и постоянным тепловое поле в,нагревательной камере, Настоящая конструкция крепления концов нагревателя к токоподводам, в которой контактное отверстие о6разоваио двумя полуцилиндрами, дает возможность выполнить контактное отверстие точно по выводу нагревателя, обеспечивает плотное прилегание по всей длине, чем исключает образование электрической дуги, а следовательно, оплавление контактной поверхности. Устройство в сравнении с прототипом позволяет увеличить срок службы в 3-5- раз. При ширине нагревателя в настоящем устройстве 90 мм он

;обеспечивает ширину зоны расплава в пределах: для лейкосапфира 100-110 мм, для иттрий-алюминиевого граната 110—

130 мм, -что благоприятно воздействует на испарение примесей; это позволяет проводить процесс выращивания с применением исходного материала с невысокой химической чистотой (сред-Е -Ь няя чистота ) — 10 Х по примесям), что существенно удешевляет стоимость выращенных монокристаллов.! 256 6

Стоимость 1 к г и с ходног о материала для выращивания кристалла лейкосапфира по прототипу составляет 200 руб., ИАà — 1100 руб. Стоимость 1 кг исход5 ного материала для выращивания монокристаллов лейкосапфира с помощью предложенного, устройства составляет

5 руб., ИАà — 180 руб.

Благодаря настоящей конструкции нагревателя существенно стабилизиру= ется температурное поле в кристаллизационной камере, что приводит к увеличению скорости кристаллизации на

257. Скорость кристаллизации лейкосапфира в прототипе составляет

8 мм/ч.

Ресурс нагревателя при такой конструкции не менее 2000 ч, при этом в результате эксплуатации в течение

2000 ч верхняя часть нагревателя требует ремонта, а нижняя, благодаря расположению витков в шахматном порядке, может использоваться без ре2б монта еще в течение 2000 ч. В прототипе необходимо менять весь нагреватель через 1000 ч.

Выход годных кристаллов в предложенном устройстве составляет 80-90Х, 30 по прототипу выход годных по промьппленным данным составляет 30-40# .

103! 256

P едактор Л. Письман

Техред Л.Олийнык

Корректор С.Черни

Заказ 2777 Тираж 355 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101