Устройство для группового выращивания профилированных кристаллов
Изобретение относится к области получения монокристаллов вытягиванием из расплава с применением формообразователей и позволяет улучшить качество кристаллов за счет уменьшения асимметрии теплового поля. Устройство включает тигель с крышкой. В крышке закреплен пучок капилляроВс На его торце симметрично оси тигля установлены основные формообразователи. По оси тигля размещен лополнительный формообразователь, Его наружный контур повторяет контуры основных формообразователей на величину 0,6-0,7 их параметра в горизонтальном сечении . При выраи1Ивании кристаллов вместе с ними растет монокристаллический отражательный экран. Последний повышает температуру внутренней стенки изделия, выравнивает тепловое поле по сечению кристалла. Изобретение обеспечивает уменьшение остаточных напряжений в кристалле в 1,5 раза, снижает плотность дислокации в 5 раза. Разностенность уменьшена в 3- раза. 8 ил., 1 табл,. С/ с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕН НОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4069776/26 (2?) 08.04„86 (46) 07Ä01.93„ Бюл. М 1 (7?) Е.П„Андреев, Л„А„Литвинов и В.В„Пищик (5") Патент СЕ!А 3953174, кл„ B 01 .! 17/18, 1976„ Патент США Н 3687633, кл. В 01 J 17/18, 197? (54) УСТРОГ!СТВО ЛЛЯ ГРУППОВОГО ВЫРАГ,ИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к области получения монокристаллов вытягиванием иэ расплава с применением формообразователей и позволяет улучшить качество кристаллов за счет уменьшения асимметрии теплового поля. Устройство включает тигель с крышкой„ В крышИзобретение относится к области получения монокристаллов путем выращивания их из пленки расплава с применением формообразователей и может быть использовано на прелприятиях, выращивающих профилированные кристаллы, например, на предприятиях Минхимпрома, Минэлектропрома, Министерсгеа удобрений. Целью изобретения является улучшение качества кристаллов за счет уменьшения асимметрии теплового поля. На фиг,1 показана схема устройства для группового выращивания профилированных кристаллов методом Степанова; на фиг.2 - вид сверху на фиг.1; на фиг„3, 4, 5, 6, 7, 8 показаны кон«., . Ж,, 1382052 А1 ке закреплен пучок капилляров. На его торце симметрично оси тигля установлены основные формообразователи. По оси тигля размещен дополнительный формообразователь, Его наружный контур повторяет контуры основных формообразователей на величину 0,6 - 0,7 их параметра в горизонтальном сечении„ При выращивании кристаллов вместе с ними растет монокристаллический отражательный экран. Последний повышает температуру внутренней стенки изделия, выравнивает тепловое поле по сечению кристалла, Изобретение обеспечивает уменьшение остаточных напряжений в кристалле в 1,5 раза, снижает плотность дислокации в 2 °5 раза. Разностенность уменьшена в 3-4 раза. 8 ил, 1 табл. струкции дополнительных формообразователей. Устройство включает тигель 1 с установленной на нем крышкой 2, в которой закреплен пучок капилляров 3. На его торце симметрично тепловой и геометрической оси тигеля 1 установ" лены основные формообразователи 4. По оси тигеля размещен дополнительный формообразователь 5. Высота дополнительного формообразователя 5 меньше высоты основных формообразователей 4 на (0,01-0,03) численного значения радиального температурного градиента на фронте кристаллизации. Зазор между наружной поверхностью 1382052 30 40 55 основного формообразователя 4 и дополнительного 5 равен 2-5 мм, Устройство работает следующим образом, В тигель 1 через отверстия в крышке 2 загружают сырье, Устройство помещают в установку для выращивания кристаллов известной конструкции, В ростовой камере создают контролируемую среду и, повышая температуру, расплавляют сырье, Расплав по пучку капилляров поднимается к формообразователям, а затем, через их капиллярные каналы, в зону кристаллизации. Затем к формообразователям подводят затравку, Затравочный кристалл может быть любой формы, но должен перекрывать каждый формообразователь хотя бы в одной точке„ Затравку доводят до соприкосновения с основными наиболее высокими формообраэователями 4 и оплавляют ее до контакта с дополнительным более низким Формообразователем 5. Образовавшийся расплав стекает по капиллярам в тигель. Затем включают механизм подъема вытягивающего устройства (на чертеже 1 не показана) и начинают кристаллизацию„ При этом одновременно с основными изделиями, форма которых задается основными формообразователями 4, растет монокристаллический отражательный экран, форма которого задается дополнительным формообраэователем 5, Отражательный экран повышает температуру внутренней стенки изделия, выравнивает ее по сечению иэ" делия, тем самым улучшает качество иэделия за счет снижения термоупругих напряжений, повышения однородности структуры кристаллов, уменьшения раэностенности трубчатых изделий, Выращивание и охлаждение выращенных кристаллов ведут известным способом. Пример 1,. Выращивание трех монокристаллических цилиндрических корундовых труб диаметром 8,8 мм с толщиной стенки 1 мм, длиной 980 мм (вариант установки формообраэователя фиг, 3), Выращивание проводили на установке "Кристалл-606" из молибденового тигля диаметром 80 мм и высотой 100 мм, Радиальный температурный перепад по тиглю составлял 25ОС. R тигель загружали окись алюминия в виде отходов Вернейлевского проиэводства Температуру тигля доводили до 2050 С и после расплавления сырья к формообраэователям подводили эатравочный кристалл„ Разность высот формообразователей составляла 0,25 мм, т,е. 0,01 величины численного значения радиального температурного градиента. Для четкого эатравления затравочный кристалл оплавлялся на 0,5 мм,. Расстояние между наружной поверхностью основных формообразователей и поверхностью дополнительного формообразователя составляло 5 мм, а периметр охватывающей поверхности составлял 0,6 периметров основного формообразователя в горизонтальном сечении и равнялся 16,4 мм, После затравления выращивание проводили известным способом. В таблице приведены сопоставимые данные по качеству выращиваемых монокристаллических иэделий из корунда с помощью предлагаемого устройства и устройства-прототипа. Сопоставляемые Прототип параметры Предлагаемое устройство трубки ф8,8мм трубки Ф 8,8 мм (пример 1) 1. Остаточное напряжение, кг/мм2 2,8 4,2 2. Плотность одиночных дислокаций, см 5 1О 5 ° 1О 3. Разностенность мм 0,2 0,05 4. ПотребляеМ2Я МОЩНОСТЬ ° кВт 30 Анализ данных таблицы свидетельствует о том, что отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают достижение поставленной цели - улучшения качества изделий остаточные напряжения меньше в 1,5 раза, плотность дислокаций 2-5 раз, разностенность 3-4 раза. Кроме этого, предлагаемое устройство обеспечивает снижение потребляемой мощности и увеличивает инерционность всей системы, что повышает ее устойчивость при случайных возмущениях (изменении температуры, скорости выращивания и т„п„)„ формула и з о б р е т е н и я Устройство для группового выращивания профилированных кристаллов, включающее тигель для расплава с установленной на нем крышкой, в которой закреплена капиллярная система и основные формообразователи, размещен P>7 (; 7 6 ные симметрично оси тигеля на торце капиллярной системы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью улучше5 ния качества кристаллов за счет уменьшения асимметрии теплового поля, устройство снабжено дополнительным формообразователем, установленным по оси тигля с зазором по отношению к основным формообразователям, повторяющим контур их наружной поверхности и имеющим периметр в горизонтальном сечении, равный 0,6-0,7. периметра основных формообразователей, и вйсо15 ту, меньшую их высоты. 138с052 ) i). фМГ 3 Составитель Г.Зотова Редактор Н.Гаврилина Техред М,Моргентал Корректор Т.Вашкович Заказ 1084 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,," -35, Раушская наб„, д„ 4/5 Произворственно-издательский ком"инат "Патент, г„ Ужгород, ул. Гагарина, 101 () ) Г 4 Рс/Г 4 L / юг 7 ) (;Риг5
