Устройство для регулирования диаметра кристалла

Авторы патента:

А. Е. Волп нский, В. И. Щипунов, В. И. Забелышенский, А. С. Чистов, А. Г. Лагутин, О. И. Каморин, Б. М. Миттельштейн, И. Макеев

, И. Н. Воронов

C30B13/30 - стабилизация или управление формой расплавленной зоны, например с помощью концентраторов, с помощью электромагнитных полей; регулирование сечения кристалла

ОПИСАНИЕ

ИЗ ОБРЕ ТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2O94I2

Союз Советских

Социалистических

Республин

Зависимое от авт, свидетельства №

Кл, 12g, 17/08

Заявлено 21.XI 1966 (№ 1114999/22-1) с присоединением заявки №

MHK В 013

Приоритет

Опубликова <о 26.1.1968. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 21. т1.1968

Иомитет по делам ивоооетеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.365.58:669-172-52 (088.8) Авторы изобретения А. Е. Волпянский, В. И, Щипунов, В. H. Забелышенский, А, С. Чистов, А. Г. Лагутин, О. И. Каморин, Б. М. Миттельштейн, Х. И. Макеев и И. Н, Воронов

Заявитель Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИАМЕТРА

КР И СТАЛЛА

Известно устройство для регулирования диаметра кристалла в процессе бестигельной зонной плавки, состоящие из оптической системы, установленного неподви кно фотоприемника, импульсного преобразователя и регулятора.

Особенностью предложенного устройст ва является то, что его оптическая система включает в себя последовательно установленные па оптической оси две призмы, обращенные одна к другой параллельными основаниями, собирающу1о,и рассеивающую линзы и проекционный экран. Прн этом фотоприемник визирован на проекционный экран и снабжен приводом вращения его в направлении продольной оси проецируемого изображения, а преобразователь выполнен с каскадом сравнения входного и эталонного импульсов по длительности. Зто дает возможность, повысить точечность стабилизации заданного диаметра.

На чертеже изображена схема устройства для регулирования диаметра.

Изображение расплавленной зоны 1 кристалла 2 формируется объективом 8 со све "офильтром 4. Размер изображения по высоте ограничивается щелевой диафрагмой 5. С помощью оптических призм б и 7, обращенных одна к другой параллельными основаниями, и линз 8 и 9 изображение преобразуется таким образом, что большая часть его середины вырезается, а периферийные части имеют увеличенный линейный масштаб.

Преобразованное изображение проецируется на полупрозрачный проекционный экран

10, за плоскостью которого установлен фогоприемник 11, снабженный приводом !2, вращения его в горизонтальной плоскости, в .на10 правлении,продольной оси проец даруемого изображения. Скорость вращения фотоприемника должна быть больше скорости вращения кристалла с тем, чтобы изменение скорости вращения кристалла не влияло на точность

15 измерения диаметра.

Фотоприемник 11 вырабатывает имгпульсы прямоугольной формы, длительность которых зависит от изменений размера изображения диаметра расплавленной зоны, соответствую20 щего заданному диаметру кристалла. Импульсы поступают в преобразователь 18 с время-импульсной схемой измерения, вырабатывающий эталонный импульс и снабженный каскадом сравнения входного и эталонного

25 юипульсов. При отклонении величины диаметра от заданного значения на выходе каскада появляется сигнал разбаланса, по величине и полярности пропорциональный величине и

209412

Г !

1 !

Составитель T. Г. Фирсова

1 сдактор И. С. Грузова Техред Л. Я. Бриккер Корректоры: Е. Н. Гудзона и А. П. Татаринцева

Заказ 501!9 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изооретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр, Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 знаку отклонения величины диаметра от заданного значения, который подаегся на вход электронного регулятора 14, вырабатывающего управляющие сигналы в цепи управления генератора 15 высокой частоты. При этом изменяется мощность высокочастотного поля в индукторе 16 и, следовательно, тепловые условия процесса, до установления величипы диаметра, равной заданной.

Устройство может быть применено и для автоматического регулирования диаметра кристалла по заданной программе.

Предмет изобретения

Устройство для регулирования диаметра кристалла, например растущего кристалла, в процессе бестпгельной зонной плавки, включающее оптическую систему с фотоприемником, импульсныи преобразователь и рсгуля тор, отличающееся тем, что, с целью повыше5 ния точности стабилизации заданного диаметра, оптическая система включает последовательно установленные на оптической оси дв< призмы, обращеHHb10 одна к другой параллельными основаниями, собирающую и рас10 сеивающую линзы и проекционный экран, причем фотоприемнпк визирован на проекционный экран и снабжен приводом вращения его в направлении продольной оси проецируемого изображения, а преобразователь выполнен с

I5 каскадом сравнения входного и эталонного импульсов по длительности.

Устройство для регулирования ширины расплавленной зоны в процессе зонной плавки полупроводниковых материалов // 134430

Способ выращивания кристаллов бестигельным методом и устройство для его реализации // 2426824

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов из расплава зонной плавкой при температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, находящегося в контакте с расплавленной зоной, форма которой управляется, а подпитка осуществляется с помощью механизма для перемещения загрузки

Устройство для регулироваииу. диаметра стержня в процессе бестигельной зонной плавки // 210844

Способ автоматического регулирования процесса бвстигельной зонной плавки // 276016

// 279598

Датчик для бесконтактного // 293633

// 327942

Способ автол1атического регулирования процесса бестигельной зонной плавкивсесоюзнаяпа;-[||тно-т[х«гес1библиотека // 338247

Способ регулирования мощности бестигельнойзонной плавки // 430878

Устройство для зонной плавки // 1587082

Изобретение относится к технике очистки веществ и обеспечивает повышение эффективности очистки за счет стабилизации ширины зоны

Способ выращивания монокристаллов методом бестигельной зонной плавки и устройство для его осуществления // 2519410

Изобретение относится к металлургии, а именно - к выращиванию монокристаллов методом бестигельной зонной плавки с электронно-лучевым нагревом. Способ включает затравление кристалла из расплавленной зоны, выдержку в течение заданного времени и вытягивание монокристалла на затравку из расплавленной зоны в градиенте температуры, в процессе которого осуществляют контроль величины диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны, при этом величину диаметра фронта кристаллизации выбирают с заданной поправкой, учитывающей допустимое отклонение диаметра выращиваемого монокристалла от заданного, и поддерживают эту величину постоянной в течение всего процесса выращивания путем регулирования величины диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны, в частности, за счет изменения скорости перемещения верхнего штока ростовой камеры. Способ осуществляют в устройстве, включающем ростовую камеру 3 с нижним и верхним штоками, видеокамеру 1, установленную в смотровом окне 2 ростовой камеры 3, выход видеокамеры через блок обработки сигнала 4 подключен к формирователю управляющего сигнала 5, выход которого соединен с входом блока автоматического управления скоростью перемещения штоков 6, подключенного к приводу 7 перемещения штоков, устройство снабжено стробоскопом 8, установленным перед смотровым окном 2 ростовой камеры 3, и синхронизатором 9, соединенным с входами синхронизации стробоскопа 8 и видеокамеры 1, а блок обработки сигнала 4 содержит процессор 10 с подключенными к нему модулями выделения кадра изображения 11, выделения контура изображения 12, вычисления диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны 13 и вычисления диаметра фронта кристаллизации 14, при этом процессор 10 соединен с синхронизатором 9, а выход видеокамеры 1 подключен к входу модуля выделения кадра изображения 11, который через модуль выделения контура изображения 12 подключен к входам модуля вычисления диаметра фронта кристаллизации 14 и модуля вычисления диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны 13, выходы которых соединены, соответственно, с первым 15 и вторым 16 усредняющими фильтрами, формирователь управляющего сигнала 5 выполнен в виде двухкаскадного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, при этом входы первого каскада 17 регулятора, формирующего сигнал, учитывающий фактический фронт кристаллизации монокристалла, соединены, соответственно, с выходом первого усредняющего фильтра 15 и модулем задания величины поправки 18, входы второго каскада 19 регулятора, формирующего сигнал, учитывающий диаметр центральной симметричной части расплавленной зоны, соединены, соответственно, с выходом первого каскада 17 регулятора и выходом второго усредняющего фильтра 16, а выход второго каскада 19 регулятора подключен к входу блока автоматического управления скоростью перемещения штоков 6. Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения и регулирования диаметра монокристалла в процессе выращивания и повышении стабильности работы устройства, что позволяет выращивать кристаллы с минимально допустимым отклонением диаметра по всей длине слитка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.