Способ автоматического регулирования процесса бвстигельной зонной плавки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2760!6

Союз Советских

Социалистических

Республик (с ь +1(äô„ ф ф

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 24.V.1968 (№ 1244410/22-1) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 14.Ч11.1970. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 6.Х.1970

Кл, 12g, 17/08

Комитет по делам

МПК В Olj 17/08

УДК 669.046:621.365. .58(088.8) изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

H. В. Дегтярик, А. М. Киселев, И. И. Лежебоков, С. С. Наройчик, А. А. Николаев, М. О. Осовский, П. Я. Селиванов и В. К, Шкляревский

Заявитель

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА

БЕСТИГЕЛЬНОЙ ЗОННОЙ ПЛАВКИ

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к процессу получения полупроводниковых материалов »а установках вертикальной бестигельной зонной плавки.

Известен способ автоматического регулирования диаметра слитков при бестигельной зонной плавке при помогци сигнала, получаемого в результате измерения воздействия проекции зоны на фотоприемник контроля диаметра слитка.

Целью изобретения является повышение точности регулирования процесса бестигельной зонной плавки. Это достигается тем, что на фотоприемник контроля диаметра слитка посредством следящей системы за фронтом кристаллизации проектируется профиль зоны, расположенный непосредственно у. фронта кристаллизации.

Предлагаемый способ основан на использовании свечения разогретого слитка, часть которого, около фронта кристаллизации, проектируется оптической системой на фотоприемник. Сущность способа состоит в том, что профиль расплавленной зоны на определенном узком участке около фронта кристаллизации поддерживается системой автоматического регулирования постоянным путем воздействия на механизм сжатия — растяжения зоны или на изменение мощности в зоне по сигналу, получаемому в результате измерения действия проекции зоны на фотоприемннк контроля диаметра слитков.

Иа чертеже псказана структурная схема для реализации способа автоматического регулирования процесса бестигельной зонной плавки.

На чертеже даны следующие обозначения: рàcïëавлсHHàÿ зона 1, часть слитка 2, фронт кристаллизации 3, смотровое окно 4, линзы 5 и 6, зеркала 7 — 9, кинематическая система 10, экран 11, фотоприемники 12 — 16, измерительный прибор 17, регулятор 18, двигатель 19, задатчик 20, усилитель 21, реверсивный двигатель 22 и индуктор 23.

Расплавленная зона 1 создается на неболь5 частке слитка 2 токами высокой частоты. протекающими по индуктору 23. Сжатие — растяжение зоны осуществляется двигателем 19 через кпнематическую систему 10.

Посредством оптической системы, состоящей из линз 5 — 6 и зеркал 7 — 9, через смотрово, стекло 4 на экран 11 проектируется псревер25 нутое двойпос изображение части слитка 2 около фронта кристаллизации 3. 11а фотоприемник 14 контроля диаметра слитка проектируются оба края профиля зоны 1. Изменение профиля зоны регистрируется измерительЗО ным прибором 17 с задатчиком 20.

Составитель H. Абросимов

Редактор Н. Л. Корченко Текр д Л. Я, Левина Корректор Е. В. Фомина

Заказ 2798/2 Тираж 480 Подписное

II,ã1ÈÈÏÈ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, >К-85, Раушская наб., д. 4, 5

Тппогра<1>пн, пр. Сапунова, 2

Выходной сигнал прибора 17 1оступаст па вход регулятора 18, который управляет двигателем 19 сжатия — растяжсн1гя зоны. 1I;I

<ротоприемнпк 18 н 16 проектируется фронт кристаллизации 8. При изменсшш поло>кения фронта кристаллизации изменяется освещенIIocTb этик фотопрпе м пиков. Сигнал с фотоприемников подается на вход усилителя 21 с реверсивным двигателем 22 па входе. Реверспвный двигатель изменяет угол наклона зеркал 8 и 9 в вертикальной плоскости до компенсации рассогласования, т. е. возвращаег проекц1цо фронта кристаллизации в первоначальное положение.

Таким образом, система слежения позьоляет поддерживать проекци10 фронта кристаллизации па фотопрпсмш1ках в неизменном положении.

Фотоприемники 12 и 15 предназначены для уменьшения влпя1шя загрязнения смотрового стекла в схемах контроля диаметра слитка и системы сле>кения.

Предмет изобретения

Способ автоматического регулирования процесса бестигельной зониой плавки путем поддержания диаметра слитка постоянным прн

10 помощи сигнала, получаемого в результате измерения воздействия проекции зоны на фотоприемник контроля диаметра слитка, oTRILиа1оиийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, на фотоприемник коп15 троля диаметра слитка посредством следящей системы за фронтом кристаллизации проектируется профиль зоны, расположенный непосредственно у фронта кристаллизации.

Способ автоматического регулирования процесса бвстигельной зонной плавки Способ автоматического регулирования процесса бвстигельной зонной плавки 

 

Похожие патенты:

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

 // 279598

 // 327942

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

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.

Изобретение относится к металлургии высокочистых металлов и может быть использовано при выращивании монокристаллических дисков из тугоплавких металлов и сплавов на их основе методом бестигельной зонной плавки (БЗП) с электронно-лучевым нагревом. Способ включает формирование расплавленной зоны 12 между поликристаллической заготовкой 5 и боковой поверхностью горизонтально расположенного цилиндрического затравочного кристалла 6, выдержку расплавленной зоны в течение времени, необходимого для стабилизации тепловых условий роста монокристаллического диска, наплавление расплава на боковую поверхность затравочного кристалла в процессе перемещения затравочного кристалла в вертикальном направлении роста монокристалла и вращения затравочного кристалла в направлении наступления фронта кристаллизации, при этом в процессе роста автоматически измеряют текущий диаметр монокристаллического диска, по результатам измерений которого задают скорости перемещения и вращения заготовки 5 и затравочного кристалла 6, перемещение затравочного кристалла в процессе роста осуществляют непрерывно в течение всего процесса роста монокристаллического диска. Способ осуществляют в устройстве, включающем ростовую камеру 1 с верхним 3 и нижним 2 штоками для перемещения, соответственно, поликристаллической заготовки 5 и затравочного кристалла 6, дополнительный привод 4 для наплавления жидкого металла из расплавленной зоны на боковую поверхность затравочного кристалла 6, установленного на валу 7 дополнительного привода 4. Устройство дополнительно снабжено связанной с нижним 2 и верхним 3 штоками, а также с дополнительным приводом 4 системой автоматического управления вращением и перемещением затравочного кристалла и поликристаллической заготовки, при этом нижний шток 2 механически связан с дополнительным приводом 4, преобразующим ось вращения нижнего штока 2 из вертикального положения в горизонтальное. Технический результат - обеспечение стабильности роста монокристаллического диска большого диаметра (150 мм и более) и увеличение выхода годной продукции путем стабилизации состояния расплавленной зоны в процессе роста. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх