Устройство для выращивания профилированных монокристаллов

 

Изобретение относится к технологии получения кристаллических изделий методом Степанова, обеспечивает увеличение прочностных и оптических характеристик монокристаллов в виде изделий, имеющих неправильную, геометрическую форму с удлиненными выступами. Устройство включает камеру роста, тигель для расплава с формообразователем. Последний выполнен в виде основания и насадки. Насадка имеет форму выращиваемого изделия, соединена с вертикальным капиллярным каналом, имеет на рабочем торце сквозные капиллярные каналы и несквозные канавки. Расплав по капиллярным каналам поступает на рабочий торец насадки. Благодаря несквозным канавкам и их расположению за счет снижения вязкости и действия капиллярных сил расплав растекается по рабочему торцу насадки. Получены медицинские имплантаты, их прочностные характеристики в 2 - 3 раза выше, чем у полученных на устройстве по прототипу. Повышена оптическая прозрачность кристаллов. 1 табл. , 5 ил.

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов в виде изделий вытягиванием из расплава. Цель изобретения - увеличение прочности и оптических характеристик монокристаллов в виде изделий, имеющих неправильную геометрическую форму с удлиненными выступами. На фиг. 1 показано устройство для выращивания профилированных кристаллов; на фиг. 2 и 3 - насадки формообразователя с различным расположением капиллярных каналов и несквозных канавок; на фиг. 4 и 5 - схема истечения расплава из капиллярных каналов и направление движения потока расплава. Устройство включает камеру 1 роста, в которой установлен тигель 2 для расплава. В тигле 2 установлен формообразователь в виде основания 3 и насадки 4, имеющей форму выращиваемого изделия 5 неправильной геометрической формы с удлиненными выступами. Насадка 4 соединена с вертикальным капиллярным каналом 6 сквозными капиллярными каналами 7 для подачи расплава на рабочий торец насадки, в котором выполнены несквозные канавки 8, расположенные в каждом из выступов, и глухие отверстия 9, предназначенные для получения отверстий в изделии 5. Продольная ось канавок 8 совпадает с направлением потока расплава, вытекающего из одного сквозного капилляра канала 7. Вытягивание изделия осуществляют на затравку 10, закрепленную в затравкодержателе 11. Тигель 2 установлен в полости нагревателя 12. Устройство работает следующим образом. В тигель 2 загружают исходный материал и помещают его в нагреватель 12. Температуру нагревателя 12 поднимают до расплавления исходного материала. Через капиллярный канал 6 расплав поступает на рабочий торец насадки 4. Затем к расплаву подводят затравку 10 и выращивают изделие 5 вытягиванием из расплава. При этом благодаря несквозным канавкам 8, их расположению за счет снижения вязкости расплава и действия капиллярных сил, действующих в канавках, расплав растекается на весь рабочий торец насадки 4. Вязкость расплава снижается потому, что осевой градиент расплава в канавке выше, чем на рабочем торце насадки. Подводят затравку 10 и выращивают изделие 5 вытягиванием из расплава. П р и м е р. Выращивают сапфировый стоматологический имплантат. Используют установку "Кристалл-606". В тигель диаметром 100 мм устанавливают формообразователь, основание которого представляет собой капиллярный пучок диаметром 40 мм с площадью сечения каждого отдельного капилляра 0,6 ± 0,1 мм², загружают исходный материал - окись алюминия в виде отходов Вейнейлевского производства. На пучок капилляров помещают насадку в виде пластины толщиной 3 мм, выполненной из молибдена, имеющей сквозной капиллярный канал шириной 0,7 мм, соединенный с пучком капилляров, и две несквозные канавки треугольного сечения с величиной основания 1 мм и высотой 1 мм. Тигель с насадкой помещают в нагреватель. Камеру вакуумируют и заполняют аргоном до давления 1,05 ати. Поднимают температуру тигля до расплавления исходного материала (2050^оС). Подводят к рабочему торцу насадки затравку, оплавляют ее и вытягивают кристалл методом Степанова. Скорость вытягивания 30 мм/ч. Данные по качеству полученных имплантатов на устройстве по прототипу и предлагаемом устройстве приведены в таблице. Как следует из данных таблицы, прочностные характеристики профилированных кристаллов, выращенных с помощью предлагаемого устройства, в 2 - 3 раза выше, чем с использованием устройства по прототипу, за счет исключения дефектных зон, образующихся при столкновении разнонаправленных потоков расплава. Исключение этого фактора приводит и к повышению оптической прозрачности изделий, так как нет рассеивающих центров. (56) Авторское свидетельство СССР N 1102301, кл. С 30 В 15/34, 1983.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ, включающее камеру роста, тигель для расплава с установленным в нем формообразователем в виде закрепленной на основании насадки, соединенной с вертикальным капиллярным каналом и имеющей на поверхности канавки, и затравкодержатель с затравкой, отличающееся тем, что, с целью увеличения прочностных и оптических характеристик монокристаллов в виде изделий неправильной геометрической формы с удлиненными выступами, насадка имеет выступы, канавки расположены в каждом из выступов в направлении их наибольшей длины и выполнены несквозными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---