Способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов


 


Владельцы патента RU 2577260:

Чурляева Ольга Николаевна (RU)
Бирюков Владимир Павлович (RU)
Татаркин Денис Юрьевич (RU)
Гудушаури Элгуджа Георгиевич (RU)
Фишков Алексей Анатольевич (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к выращиванию волокон из расплава. Способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов включает размещение в вакуумной камере питателя исходного материала в виде прутка, подачу лазерного излучения на поверхность исходного материала и вытягивание исходного материала с образованием волокна, при этом при подаче лазерного излучения на поверхность исходного материала лазерный луч сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с частотами f1=f2, равными 200÷300 Гц, с амплитудой A, равной 1,5-5 B, где B - наибольший размер держателя питателя исходного материала. Технический результат изобретения заключается в снижении энергетических потерь лазерного излучения, повышении интенсивности лазерного луча по поперечному сечению и однородности структуры получаемого волокна. 1 ил.

 

Изобретение относится к области металлургий, в частности к выращиванию волокон из расплава, и может быть использовано для получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов.

Известен способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов включающий размещение затравки в камере роста над поверхностью исходного твердого материала волокна, подачу лазерного излучения в камеру роста на торцевую поверхность исходного материала волокна, перемещение затравки к торцевой поверхности до ее касания с исходным материалом с последующим отводом затравки с обеспечением вытягивания расплавленного материала с образованием волокна (патент США №5607506, МКИ C30B 15/34 от 4.03.1997 г.).

Недостатком данного способа является значительная потеря энергии лазерного излучения, обусловленная недостаточно равномерным распределением интенсивности по поперечному сечению лазерного луча, что в конечном итоге ведет к неравномерному прогреву исходного материала и, соответственно, к снижению качества получаемого волокна.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов, реализованный в устройстве, описанном в патенте на полезную модель №120103, кл. C30B 13/22 от 10.09.2012 г. Способ включает размещение в вакуумной камере питателя исходного материала в виде прутка, подачу лазерного излучения на поверхность исходного материала и вытягивание исходного материала с образованием волокна.

Недостатком данного способа является потеря энергии лазерного излучения, обусловленная недостаточно равномерным распределением интенсивности по поперечному сечению лазерного луча, что снижает однородность структуры получаемого волокна.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в снижений энергетических потерь лазерного излучения и повышении качества волокна.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов, включающем размещение в вакуумной камере питателя исходного материала в виде прутка, подачу лазерного излучения на поверхность исходного материала и вытягивание исходного материала с образованием волокна, при подаче лазерного излучения на поверхность исходного материала лазерный луч сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с частотами f1=f2=200÷300 Гц, с амплитудой A=1,5-5 B, где B - наибольший размер держателя питателя исходного материала.

На фиг. 1 представлена иллюстрация способа получения монокристаллических пленок из тугоплавких материалов, где 1 - питатель исходного материала, 2 - держатель питателя, 3 - параболическое зеркало, поворотные плоские зеркала 4, 5 и лазерный луч 6.

Сканирование лазерного луча осуществляют поворотом зеркала 4 вокруг оси 7 и поворотом зеркала 5 вокруг оси А-А.

Способ заключается в следующем.

Лазерное излучение подается на плоское зеркало с последующей передачей его на зеркало 5. Отраженный от зеркала 5 луч подается на параболическое зеркало, отражаясь от которого луч фокусируется на торце питателя 1 и нагревает его до расплавления исходного материала.

При подаче лазерного излучения луч при помощи зеркал 5 и 4 сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с частотами f1=f2=200÷300 Гц, с амплитудой A=1,5-5 B, где B - наибольший размер держателя питателя исходного материала.

Это позволяет снизить энергетические потери лазерного излучения, повысить интенсивность по поперечному сечению лазерного луча и повысить однородность структуры получаемого волокна.

Способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов, включающий размещение в вакуумной камере питателя исходного материала в виде прутка, подачу лазерного излучения на поверхность исходного материала и вытягивание исходного материала с образованием волокна, отличающийся тем, что при подаче лазерного излучения на поверхность исходного материала лазерный луч сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с частотами f1=f2=200÷300 Гц, с амплитудой А=1,5-5 В, где В - наибольший размер держателя питателя исходного материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологиям повышения износостойких, прочностных и антифрикционных свойств металлорежущего инструмента, внешних поверхностей обшивки авиационных и космических летательных аппаратов, оптических приборов и нанотехнологиям.

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения и может быть использовано для получения отдельных кристаллов и массивов оксида цинка для применения в качестве активных элементов, материала для фотокаталитической очистки сред, пьезоэлектрических датчиков, а также для фундаментальных физических исследований кинетики роста кристаллов.

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения и может быть использовано для получения отдельных кристаллов и массивов оксида цинка для применения в качестве активных элементов, материала для фотокаталитической очистки сред, пьезоэлектрических датчиков, а также для фундаментальных исследований кинетики роста кристаллов.

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и материалов. .
Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к переработке кремнистых пород для получения полупроводникового кремния, который может быть использован при изготовлении солнечных элементов и в электронной технике.

Изобретение относится к синтезу нанообъектов различных химических элементов и их соединений, которые могут быть использованы в электронных компонентах, катализаторах, в медицине, строительстве и т.д.

Изобретение относится к новым способам получения кристаллов, используемых в полупроводниковом материаловедении. .
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых наноматериалов. Способ получения массивов наноразмерных нитевидных кристаллов кремния включает подготовку ростовой кремниевой подложки путем нанесения на ее поверхность нанодисперсных частиц катализатора конденсацией микрокапель коллоидного раствора и помещением подготовленной пластины в ростовую печь с последующим выращиванием нитевидных нанокристаллов, при этом на коллоидный раствор воздействуют ультразвуком, причем мощность ультразвукового генератора задают в пределах от 30 до 55 Вт, а температуру раствора поддерживают в интервале от 273 K до 370 K.

Изобретение относится к производству профилированных высокотемпературных волокон тугоплавких оксидов, гранатов, перовскитов. Устройство содержит ростовую камеру 1 с установленными в ней тиглем 2 для расплава с формообразователем 3, нагреватель 4 тигля 2, экраны 5, затравкодержатель 6, средство 7 его перемещения, направляющий элемент 8, расположенный на расстоянии над формообразователем 3, при этом направляющий элемент 8 имеет два или более свободно покоящихся сапфировых стержня 9, концы которых лежат в нижних точках выемок в подставках 10 из тугоплавкого металла, расположенных параллельно друг другу и скрепленных с помощью шпилек и гаек, при этом растущее волокно 11 расположено между сапфировыми стержнями 9 с возможностью соприкосновения с ними.
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов и предназначено для управляемого выращивания нитевидных кристаллов полупроводников. Способ включает подготовку полупроводниковой пластины путем нанесения на ее поверхность частиц катализатора с последующим помещением подготовленной пластины в ростовую печь, нагревом и созданием в пластине продольного температурного градиента 10-100°C/см, далее осуществляют осаждение кристаллизуемого вещества из паровой фазы по схеме пар→капельная жидкость→кристалл, молярное соотношение компонентов газовой фазы к водороду устанавливают в интервале 0,005-0,015, а перепад температуры по диаметру капли катализатора обеспечивают в диапазоне 0,15-0,4°C.
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых наноматериалов. Способ включает подготовку кремниевой пластины путем нанесения на ее поверхность нанодисперсных частиц катализатора с последующим помещением в ростовую печь, нагревом и осаждением кристаллизуемого вещества из газовой фазы по схеме пар→капельная жидкость→кристалл, при этом перед нанесением частиц катализатора и помещением подложки в ростовую печь пластину кремния легируют фосфором до удельного сопротивления 0,008-0,018 Ом·см и анодируют длительностью не более 5 мин с подсветкой галогенной лампы в смеси 48%-ного раствора HF и C2H5OH (96%) в соотношении 1:1, причем плотность тока анодизации поддерживают на уровне не менее 10 мА/см2, а наночастицы катализатора наносят электронно-лучевым напылением пленки металла толщиной не более 2 нм.

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения и может быть использовано для получения отдельных кристаллов и массивов оксида цинка для применения в качестве активных элементов, материала для фотокаталитической очистки сред, пьезоэлектрических датчиков, а также для фундаментальных физических исследований кинетики роста кристаллов.

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения и может быть использовано для получения отдельных кристаллов и массивов оксида цинка для применения в качестве активных элементов, материала для фотокаталитической очистки сред, пьезоэлектрических датчиков, а также для фундаментальных исследований кинетики роста кристаллов.
Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к получению синтетических алмазов нитевидной формы, и может найти применение в промышленном производстве алмазов специального назначения, например для буровых коронок, а также в качестве деталей узлов звуко- или видеовоспроизведения, для изготовления щупов, в микромеханических устройствах.

Изобретение относится к технологии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано в детонаторах и других взрывных устройствах, использующих процесс перехода горения ВВ во взрыв.
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых наноматериалов. .

Изобретение относится к области гальванопластики и может быть применено для изготовления деталей устройств нанотехнологического оборудования, использующих метод сканирующего зонда, например, кантилеверов.
Изобретение относится к области выращивания из расплава профилированных кристаллов тугоплавких соединений методом Степанова и изготовления из них монокристаллических цилиндрических шайб, которые могут быть использованы в приборостроении, машиностроении.
Наверх