CS232993B1 - Tažící zařízení pro automatický růst monokrystalů - Google Patents

Abstract

Tažící zařízení pro automatický růst monokrystalů s vertikálně pružným uložením tažící tyče, umožňující přengs kroutícího momentu na tuto tyč a zároveň vertikální pružný pohyb, nezbytný v malých mezích pro kontrolu hmotngsti monokrystalu během jeho růstu a odstraňující aparatumí komplikovanost dosud známých systémů, kde cíle je dosaženo tím, že tažící tyč (1 ) ria jejímž konci je uložen rostoucí monokrystal (2) je uložena ve dvou vertikálně pružných závěsech, tvořených kruhovými membránami (3) nebo letmo vetknutými planžetami (4).

Description

Vynález se týká tažícího zařízení pro automatický růst monokrystalů s vertikálně pružným uložením tažící tyče, umožňující přenos krouticího momentu na tuto tyč a zároveň vertikální pružný pohyb, který je v malých mezích nezbytný pro kontrolu hmotnosti monokrystalu v procesu jeho růstu.

Kontrola hmotnosti monokrystalu při růstu je jednou z metod, používaných při automatickém řízení průměru monokrystalu. Udržování průměru monokrystalu manuálně je náročné na pozornost obsluhy a vzhledem k nedostatečné rozlišovací schopnosti lidského oka se jen zřídka podaří udržet žadenou hodnotu průměru monokrystalu po celé jeho délce. Naproti tomu automatické systémy řízení průměru monokrystalu na základě nepřetržité kontroly jeho hmotnosti poskytují běžně monokrystaly, jejichž odchylky průměru po celé délce monokrystalu jsou v mezích - 3 %· Tato skutečnost je důležitá pro zachování dostatečně konstantních hydrodynamických poměrů v tavenině, což je jednou z hlavních podmínek pro zachováni stejného tvaru fázového rozhraní krystal/tavenina a tím i dosažení homogenního rozdělení příměsí v celém monokrystalu, což určuje jeho fyzikální vlastnosti.

Dosud známé systémy pro zjištování hmotnosti monokrystalu při jeho růstu používají jednak zavěěení tažící tyče na speciální válcovou pružinu, která se prodlužuje úměrně hmotnosti monokrystalu, jednak uchycení tažící tyče v pružném závěsu, tvořeném napjatými ocelovými strunami a konečně pevného závěsu v případě zjiělování hmotnosti pomocí tenzometru.

Tyto systémy mají věak některé nevýhody. Tak při použití válcové pružiny dochází v procesu růstu monokrystalu k jejímu prodlužování, které je nutno kompenzovat změnami rychlosti tažení, což komplikuje zařízení. Strunový závěs je nutno předepnout přesně definovaným tahem rovnoměrně po celém obvodu závěsu, což spolu s obtížnou centrací tažící tyče komplikuje montáž zařízení a kromě toho jsou tyto závěsy vzhledem k vysoké roztažnosti ocelových strun citlivé ke změnám teploty, které se promítají do snížení citlivosti vážícího zařízení. Nadto neumožňuje tento systém práci ve vysokém vakuu nebo ochranné atmosféře. Nevýhoda tenzometrů tkví v tom, že mají silnou závislost výstupního signálu na teplotě, takže je nezbytné stabilizovat jejich teplotu alespoň na - 0,5 °C, což opět komplikuje zařízení.

Uvedené nedostatky odstraňuje tažící zařízení pro automatický růst monokrystalů s vertikálně pružným uložením tažící tyče, jehož podstata spočívá v tóm, že tažící tyč, na jejímž konci je rostoucí monokrystal je uložena ve dvou vertikálně pružných závěsech, tvořených kruhovými membránami nebo letmo vetknutými planžetami.

V dalším s přihlédnutím k připojenému výkresu, je vynález blíže popsán a posléze je popsána i funkce zařízení.

Na obrázku je v schematickém svislém řezu znázorněna tažící tyč 1 s upevněným zárodkem monokrystalu 2, zavěšená na mezikruhové pružné membráně 3. případně na jednostranné úzké planžetě £, vetknutých na vnějším obvodu do dělené vakuové příruby 2 tělesa £. Dolní část tělesa £ prochází vakutěsně komínkem £ vakuové, na výkrese neznázorněné, pěstovací komory.

Nad horní částí a to nad horní přírubou 2 tělesa 6 je uložen elektromagnet £, jehož jádro 2. obklopené skleněnou izolační trubicí 10 je nasazeno na horním konci tažící tyče £. Déle je znázorněno čidlo výchylky 11 k snímání signálu výchylky a celek je otočně uložen na desce 12 vertikálně posuvné. Vnitřní prostor celého zařízení je vakutěsný a spojený s prostorem pěstovací pece.

Při funkci zařízení je na tažící tyč 1 upevněn v držáku zárodek 2 rostoucího monokrystalu, který rotuje a vytahuje se zedanou rychlostí a taveniny. Tažící tyč 1 je udržována v dané poloze silou elektromagnetu 8, který půscbí na jádro £, pevně spojené s tažící tyčí 1 a čidlem výchylky 11 citlivým na 0,3 ^um. Krouricí moment je na tažící tyč 1 přenášen pomocí membrán 3 nebo planžet £, které dovolují pružnou výchylku ve vertikálním směru a v horizontálním směru jsou dostatečně tuhé. Jak monokrystal přirůstá, zvyšuje se jeho hmotnost a dochází k nepatrnému vychýlení směrem dolů. Tyto výchylky zaznamenává čidlo výchylky H, dá signál zdroji elektromagnetu g a zvýěí se proud do něj tak, aby se monokrystal dostal zpět do výchozí polohy. Změna proudu elektromagnetu 8 je úměrná hmotnosti monokrystalu a je v regulátoru srovnávána s programem a Udržována automaticky na žádané hodnotě. Tak lze docílit růstu monokrystalu s konstantním průměrem po jeho délce.

Přikladl

Na zařičení podle vynálezu, vybaveném kruhovými membránami o průměru 160 mm, tlouětce 0,2 mm z molybdenového plechu, byla zjištěna citlivost vážícího zařízení 50 mg. Na zařízení byl pěstován monokrystal rubínu rychlostí tažení 5 mm/h. Monokrystal narůstal na zárodku o průměru 10 mm a byl rozšířen na konečný průměr 40 mm. Přírůstky hmotnosti činily při průměru 10 mm 25 mg/min, při průměru 40 mm pak 400 mg/min. Signál hmotnosti monokrystalu byl srovnáván s programem vždy po dobu 5 min a pak byla odchylka vynulována. Z toho vyplývá, že citlivost vah, vybavených zařízením podle vynálezu umožnila programové řízení průměru monokrystalu. Vypěstovaný monokrystal měl ve válcové části průměr 40 - 1 mm na délce 120 mm.

Příklad 2

Na zařízení podle vynálezu, vybaveném planžetami z fosforové bronze o šířce 22 mm, tlouštce 0,2 mm a vyložení 40 mm byl pěstován monokrystal yttritohlinitého granátu. Na vahách byla zjištěna citlivost 10 mg. Monokrystal byl tažen rychlostí 1,5 mm/h a přírůstky činily pro průměr 6 mm 3 mg/min a pro průměr 40 mm pak 140 mg/min. Monokrystal byl rozšiřován z průměru zárodku 6 mm na konečný průměr 40 mm. Vypěstovaný monokrystal měl průměr 40 - 0,8 mm na délce 100 mm.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Těžící zařízení pro automatický růst monokrystalů s vertikálně pružným uložením tažící tyče, vyznačené tím, že tažící tyč (1), na jejímž dolním konci je rostoucí monokrystal (2) je uložena ve dvou vertikálně pružných závěsech, tvořených kruhovými membránami (3) nebo let mo vetknutými planžetami (4).