Ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полупроводников

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАтеЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСПЛАВОВ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ содержащий волновод И закрепленный на одном из его торцов ультразвуковЫ чувствительный элемент, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения Точности контроля, на другом горце волновода нанесена прокладка из борного ангидрнца. толщиной, не преввшающей четверти длины волныi (/)

СОЮЗ СОВЕТ 3НИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН.ъ

А (19) О () 4(5!)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К AS ropcHOMY СВЙДЕТЕЛЬСТ- ВУ. (21) 3593107/18-28 .(22) 20.05.83 .(46) 23.63.85. Бюл. У 11 (72) В.M.Глазов С.Г,Ким и В.:И.Тнмощенко (71) Московский институт электронной техники (53) 620. 179. 16(088. 8) (56) 1. Обзоры по теплофизическим свойствам веществ АН СССР. Институт высоких температур. М., 1981, Ф 6, (32), с. 75-81 ° (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСПЛАВОВ МЕТАЛПОВ

И ПОЛУПРОВОДНИКОВ, содержащий волновод и закрепленный на одном из его торцов ультразвуковой чувствительный элемент, о т л и ч. а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности контроля, на другом торце иолновода нанесена прокладка из борного ангидрида толщиной, не превэапающей четверти длины волны.

Ф . 11465

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для определения свойств расплавов металлов и полупроводников, характеризующихся высокими температурами и агрессивностью.

Известен ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полупроводников, содержащий волновод и закрепленный на одном из 1п его торцов ультразвуковой чувствительный элемент (1).

Недостатком данного устройства является низкая точность измерений.

Цель изобретения — повышение точ" ности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом преобразовате Ь ле для контроля расплавов метахлов и полупроводников, содержащем волновод и закрепленный на .одном,из его торцов ультразвуковой чувствительный элемент, на другом торце волновода нанесена прокладка из борного ангидрида толщиной, не превышающей четвер-gg ти длины волны.

На чертеже представлен ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полунроводников, общий вид.

Ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полупроводников содержит волновод 1, закрепленный на одном из его торцов ультразвуковой чувствительный элемент 2 и нанесенная на другой торец волновода,прокладка 3 из борного ангидрида.

Прокладка 2 из борного ангидрида аправлением наносится на один из орцов волновода. Направление борно40 го ангидрида осуществляется следующим образом. Высокочистый, отожженный борный ангидрид в раздробленном виде помещается на торец установленного в вертикальное положение волновода 1, Надвигается трубчатая печь и нагревается торец до 1500 К. Выдерживают при максимальной температуре в течение 10 мин, затем охлаждают с произвольной скоростью до 750 К, за. тем — до комнатной температуры со скоростью не меньше 5 град./мин.

Поскольку борный ангидрид гигро- И скопичен, то для предотвращения насыщения влагой при длительном хранении поверхность борного ангидрида

91 2 покрывается парафином (на чертеже не ббозначен).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений с торца волновода 1 удаляют парафин сухим инструментом и чистым тампоном. После нагрева расплава (на чертеже не обозначен) волновод торцовым концом помещают в расплав. Возбуждают ультразвуковой чувствительный элемент 2 и принимают прошедший через расплав и отраженный от отражателя, расположенного на фиксированном расстоянии от торца волновода, ультразвуковой сигнал чувствительным элементом 2.

Возможно вместо отражателя использовать второй ультразвуковой преобразователь, расположенный в расплаве на определенном расстоянии от торца волновода (на чертеже не обозначен). Для оценки величины возможных дополнительных погрешностей, вносимых прокладкой 3, необходимо рассмотреть процесс прохожде,ния ультразвуковой волны через плоскопараллельный слой толщиной S c волновым сопротивлением Z-. Если волновое сопротивление волновода Z„, жидкости Е„, то коэффициент К пропускания выражается соотношением:

42„ /2 (2 (Z +SJ -(Z (Е -1}(2 2 -1)sin Ê5 где К вЂ” волновое число ультразвука в исследуемом расплаве.

При КЯ 4с1, т. е. S cij4 где А— длина ультразвуковой волны, соотношение принимает вид: . К=

4Z„/2

О /2 ")

Выражение (2) отвечает случаю, . когда между расплавом и волноводом 1 нет прокладки 3. Следовательно, при условии малости толщины прокладки 3 по сравнению с длиной ультразвуковой волны, свойство и само существо вание прокладки 3 не оказывают никакого влияния на прохождение ультразвуковой волны.

Для уточнения условий малости толщины прокладки 3 в виде слоя борного ангидрида по сравнению с длиной волны ультразвука и выбора оптимальной толщины проведены испытания на. стабильность выходного : сигнала.

1146591 4 1050 К. Испытания проводят при изменении толщины нанесенной прокладки 3 от 15 до 300 мкм.

Составитель Г.Рьиаяоша

Техред Т.Дубинчак Корректор 1.%орсщь

Редактор С.Патрушева

Заказ 1356/33 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгоред, ул.Проектная, 4

Результаты испытаний показали, что во всех случаях выходной сигнал становится нестабильным и существен но падает при толщинах слоев борного ангидрида, больших четверти длины волны ультразвука. Таким образом, максимальная толщина прокладки 3 из борного ангидрида ограничивается четвертью длины волны ультразвука в исследуемом расплаве.

Приме р.

Волновод 1 из плавленого кварца помещают в расплав теллура при

Использование прокладки в ультразвуковом преобразователе для контроля расплавов металлов и полупроводников дает возможность проводить высокочувствительные измерения нара1ð метров распространения; ультрозвука, при этом амплитуда выходного сигнала увеличивается на 2-4 порядка °