Устройство для выращивания кристаллов

Авторы патента:

C30B11 - Выращивание монокристаллов обычным замораживанием или замораживанием при температурном градиенте, например по методу Бриджмена-Стокбаргера (C30B 13/00, C30B 15/00,C30B 17/00,C30B 19/00 имеют преимущество; под защитной жидкостью C30B 27/00)

Изобретение относится к технике выращивания искусственных кристаллов и обеспечивает снижение энергозатрат и повышение производительности. Устройство содержит шахтную печь с камерами плавления и кристаллизации. Камера плавления выполнена из двух секций. Размеры секций от размеров ампулы для кристаллизуемого вещества . Устройство обеспечивает снижение энергозатрат в 2 раза при одновременном увеличении скорости выращивания. 1 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 30 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: бв= (1,1-1,5) ба. вЂ” = 1,2 вЂ” 2,2;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4472324/26 (22) 09,08.88 (46) 30,11.92. Бюл. № 44 (72) В.И. Бобыр, И,Н. Михайлов, Н,Н, Смирнов и А.А. Чиненов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 575807, кл, С 30 В 11/00, 1973, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ

КРИСТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к технике выращивания искусственных кристаллов и обесИзобретение относится к устройствам для выращивания кристаллов направленной кристаллизацией расплавов и может найти применение в химической промышленности, в частности в технологии выращивания щелочногалоидных кристаллов, используемых в сцинтилляционной технике, Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение производительности.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит вертикальную шахтную печь, состоящую из камеры плавления, содержащей верхнюю секцию 1 и нижнюю секцию 2, и камеры кристаллизации 3.

Каждая секция 1 и 2 камеры плавления и камера кристаллизации 3 содержат автономные нагреватели 4, 5 и 6 соответственно.

Каждый нагреватель камеры плавления и кристаллизации имеет датчик температу„„5Ц „;, 1580884A1 печивает снижение энергозатрат и повышение производительности. Устройство содержит шахтную печь с камерами плавления и кристаллизации, Камера плавления выполнена из двух секций. Размеры секций от размеров ампулы для кристаллизуемого вещества. Устройство обеспечивает снижение энергозатрат в 2 раза при одновременном увеличении скорости выращивания. 1 ил. 1 табл. ры 7, 8 и 9, каждый из которых связан с автономной системой регулирования температуры (не показана), Во внутреннем обьеме нижней секции 2 камеры плавления установлен кольцевой водоохлаждаемый холодильник 10.

Ампула 11 с кристаллизуемым веществом 12 при помощи подвесного устройства подвешена к вытягивающему механизму (не показан). Размеры секций 1 и 2 выбраны из соотношений

h в= h>, hн,- -ба, а датчик температуры 7 установлен на высоте, равной й=(0,1-0,3) йв, от нижнего торца верхней секции 1, где-бв, hа, бм, h„dà hà вЂ” диаметр и высота верхней 1, нижней 2 секции и ампулы 11.

В конкретном исполнении элементы устройства имели следующие размеры: диа1580884 метр верхней секции 1 d a- 340 мм, а высота

ha= 650 мм; диаметр в нижней секции 2 бн=

= 426 мм, а высота пн- 250 мм.

Датчик температуры 7 верхней секции 1 установлен на высоте h = 150 мм от его нижнего торца.

Холодильник 10 с внутренним диаметром 280 мм, наружным диаметром 4 320 мм и высотой 40 мм расположен во внутреннем обвеме нижней секции 2 на расстоянии 1 =

=80 мм от его нижнего торца, Диаметр ампулы da = 245 мм, а высота

ha = 650 мм.

Диаметр и высота нагревателя 6 камеры кристаллизации 6 составляли 280 мм и 400 мм соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Ампулу 11 заполняют кристаллиэуемым веществом 12, например йодистым натрием массой 40 кг, и при помощи вытягивающего механизма помещают в камеру плавления.

Включают питание нагревателей 4, 5 и

5 и с помощью автономных систем регулирования устанавливают необходимые температуры. Печь выводят на режим, при котором температура в камере плавления достигает на 100 С выше температуры плавления вещества в ампуле (температура йодида натрия 651 С).

В дальнейшем процесс осуществляется автоматически. При достижении в камере плавления заданной температуры происходит плавление помещенного в ампулу 11 вещества 12 по всей высоте ампулы. Образующийся расплав за счет различия плотностей расплава и исходного вещества заполняет только нижнюю половину ампулы 11. 3а счет того, что выделяемая мощность нагревателем 5 нижней секции 2 локализована, ее становится достаточно для поддержания необходимой температуры в нижней части нагревателя 4 верхней секции 1.

В результате система регулирования температуры нагревателя верхней секции 1

Формула изобретения

Устройство для выращивания кристаллов, содержащее камеры плавления и кристаллизации, расположенные одна над другой и снабженные нагревателями и датчиками температуры, кольцевой холодильник, размещенный в нижней части камеры плавления, и ампулу для кристаллизуемого вещества, установленную с возможностью осевого перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью снижения энергозатрат и повышения производительности, камера

45 отключает питание этого нагревателя и переходит в режим "ожидания".

Ампулу 11 с расплавом 12 выдерживают на заданном режиме в течение 10 ч, после чего опускают ее со скоростью 4 мм/ч.

Система регулирования нагревателя 4 верхней секции 1 сохраняется в режиме

"ожидания" и в дальнейшем, в процессе опускания ампулы 11 в камеру кристаллизации 5. Иными словами, работа нагревателя

4 верхней секции 1 осуществляется практически только в процессе плавления исходной. загрузки сырья йодистого натрия, в результате чего обеспечивается зкономия электроэнергии. После окончания процесса кристаллизации ампулу 11 с кристаллом извлекают из печи кристаллизации при помощи вытягивающего механизма.

При аварийном отключении нагревателя 5 нижней секции 2 и его остывании по сигналу датчика 7 система управления автоматически включит нагреватель 4 верхней секции 1, компенсируя падение температуры, вызванное аварийным отключением нагревателя 5 нижней секции 2.

Это предотвращает разрушение кристалла и ампулы 11 и тем самым повышает надежность работы устройства, что связано с уменьшением брака и с повышением производительностии устройства.

Автономные системы регулирования при помощи датчиков температуры 8 нагре-. вателя 5 нижней секции 2, и датчика температуры 9 нагревателя 5 камеры кристаллизации 3 вместе с холодильником

10 поддерживают температуру кристаллизации в заданном режиме в процессе кристаллизации.

В таблице приведены сравнительные данные, характеризующие работу предлагаемого и известного устройств.

Из приведенных таблице данных видно, что предлагаемое устройство позволяет выращивать кристаллы со скоростью в 1,5 вЂ” 2 раза быстрее при одновременном снижении уровня потребляемой мощности в 2 раза. плавления выполнена в виде двух секций, размещенных одна над другой и снабженных автономными нагревателями, размеры секций определяют лз соотношений da =он

=(1,1 1,5)da, вЂ” = 1,2 2,2Йн = da, а датчик

8 температуры верхней секции установлен на высоте, равной (0,1 0,3)ha от ее нижнего торца, где da, ha вЂ” диаметр и высота верхней секции;

1580884

d,, hp вЂ” диаметр и высота нижней секda. ha вЂ” диаметр и высота ампулы. ции;

Устройство

Диаметр ампулы, мм

Потребляемая мощность, кВт/ч

Составитель Н.Давыдова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Густи

Редактор Т.Куркова

Заказ 559 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Известное

П е лагаемое

245

Скорость перемещения, мм/ч

2-3

3-4

12,0

6,0

Изобретение относится к лазерной технике , в частности к способам получения кристаллов для изготовления оптических элементов С02-лазеров, и может найти применение в химической промышленности при выращивании кристаллов селенида цинка

Способ выращивания монокристаллов из раствора-расплава // 1496325

Способ получения кристаллов соединений а @ в @ // 1478680

Способ получения кристаллов органических веществ // 1473382

Изобретение относится к выращиванию кристаллов, конкретно органических кристаллов особо чистых веществ, и позволяет повысить сте пень чистоты кристаллов и увеличить производительность процесса

Способ получения сцинтиллятора на основе иодида цезия // 1471546

Способ получения кристаллов селенида цинка // 1468023

Изобретение относится к выращиванию (фисталпов и позволяет получить кристаллы диаметром более 60 мм с коэффициентом поглощения не более 32 10 см на длине волны 10.6 мкм

Способ получения криокристаллов и устройство для его осуществления // 1458448

Изобретение относится к области низких температур, а именно к получению монокристаллических криокристаллов: ксенона, криптона, аргона, которые могут быть использованы как сцинтштляционные материалы, и обеспечивает/улучшение оптических свойств кристалла и возможность многократного исследования этих свойств

Способ выращивания кристаллов сложных оксидов // 1457463

Изобретение относится к выращиванию кристалловJ может быть использовано в химической и электронной отраслях про Ф1шленности при производстве кристаллон квантовой электроники и позволяет улучшить,оптическую одиородность кристаллов

Способ выращивания кристаллов корунда // 1445270

Способ получения щелочногалоидных кристаллов // 1431392

Изобретение относится к техно-, логни получения материалов для изготовления оптических элементов ИК- техники и позволяет упростить способ получения кристаллов и удалить из камеры .токсичные и агрессивные гйзы Способ получения щелочногалоидных кристаллов включает нагрев Исходного сьфья в герметичной кймере под давлением инертного газа 1-2 атм до расплавления, снижение давления инертного газа до 0,01-0, 2 атм и выращи- ;йание кристалла

Способ выращивания монокристаллов полупроводниковых соединений // 2105831

Изобретение относится к получению сложных полупроводниковых соединений типа A3B5 и A4B6

Устройство для получения термоэлектрических материалов // 2107116

Изобретение относится к термоэлектрическому приборостроению и может найти применение в создании высокоэффективных преобразователей на основе полупроводниковых материалов для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, например, в холодильниках, термостатах, агрегатах для кондиционирования воздуха и других устройствах

Способ выращивания звездчатых монокристаллов тугоплавких окислов по методу вернейля // 2124077

Изобретение относится к производству монокристаллов корунда и других тугоплавких веществ по методу Вернейля, в частности кристаллов сапфира и рубина с эффектом астеризма, которые иначе называются звездчатыми

Способ получения высококачественных монокристаллических заготовок // 2127774

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к технологии получения литых монокристаллических заготовок из сплавов, содержащих Fe-Co-Ni-Al-Cu-Ti (ЮНДКТ)

Способ получения никелида титана и сплавов на его основе // 2132415

Способ получения окрашенных монокристаллов (его варианты) // 2132416

Способ получения монокристаллов (его варианты) // 2133787

Изобретение относится к выращиванию синтетических монокристаллов и промышленно применимо при изготовлении ювелирных изделий, а также высокопрочных оптических деталей (небольших окон, линз, призм и т.п.)

Способ получения окрашенных монокристаллов (его варианты) // 2134314

Сцинтилляционный материал на основе йодида цезия и способ его получения // 2138585

Изобретение относится к области выращивания активированных монокристаллов и может быть использовано при производстве сцинтилляторов, применяемых в приборостроении для ядерных, космических, геофизических исследований, для медицинской и промышленной компьютерной томографии

Устройство (печь цивинского-эдемского) для получения слитков кремния // 2147631