CS275900B6

CS275900B6 - Cooling device of working container of towing device in inocrystals

Info

Publication number: CS275900B6
Application number: CS523689A
Authority: CS
Inventors: Stefan Ing Vadina; Ctibor Ing Trebichavsky; Oldrich Ing Pavlovec; Pavel Hanzel; Mikulas Sojak; Zdenek Ing Kedaj; Jan Bartos; Josef Stusak; Jiri Ing Zbirovsky; Michal Ing Csc Babinsky; Jozef Ing Csc Matuska; Ondrej Bohm
Original assignee: Vadina Stefan; Trebichavsky Ctibor; Pavlovec Oldrich; Pavel Hanzel; Mikulas Sojak; Zdenek Ing Kedaj; Jan Bartos; Josef Stusak; Jiri Ing Zbirovsky; Michal Ing Csc Babinsky; Jozef Ing Csc Matuska; Ondrej Bohm
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1992-03-18
Also published as: CS8905236A2

Abstract

Podstata riešenia spočívá v tom, že chladí aoe zariadenie pracovnej nádoby ťahačky monokryštálov pozostáva z pracovnej nádoby, ktorá je tvořená z vonkajšieho dutého valca 2. a vnútorného dutého valca £ vzájomne centricky pevne a rozoberateTne spojených a zošpirálového chladiaceho kanála 2· Aspoň jedna zo stykových ploch vonkajšieho dutého valca 1_ a vnútorného dutého valca £ je tvořená Spirálovité stočeným pásom Ϊ uzatvárajúcim nerozoberateTne a vodotěsně chladiaci kanál 3.The essence of the solution lies in the fact that the cooling device of the working vessel of the single crystal puller consists of a working vessel, which is formed of an outer hollow cylinder 2 and an inner hollow cylinder £, mutually centrally firmly and separably connected and with a spiral cooling channel 2. At least one of the contact surfaces of the outer hollow cylinder 1_ and the inner hollow cylinder £ is formed by a spirally coiled strip Ϊ, closing the cooling channel 3 in a non-separably and watertight manner.

Description

Vynález sa týká riešenia chladiaceho zariadenia pracovnej nádoby ťahačky monokryštálov najma typuThe invention relates to a solution for the cooling device of a working vessel of a single crystal tractor, in particular of the type

V doteraz známých ťahačkách najma monokryštálov sa používájú na chladenie stien pracovnej nádoby ťahačky různé druhy chladičov výměriníkových chladiacich vložiek alebo chladiacich rúrkových systémov. Výroba chladiacich rúrkových systémov je jednoduchá, ale vyznačujú sa nízkou tepelnou účinnosťou a vysokou členitosťou. Výroba chladiacich vložiek je zložitejšia, ich tepelná účinnost’ je váčsia, ale vplyvom nepřesností pri spojení vložky so stěnou pracovnej nádoby a v dósledku tepelnej rozťažnosti dochádza u nich k poruchám toku chladiaceho média, čím sú chladiace vložky v prevádzke nespolehlivé. Příprava monokryštálov typu A^^^B^ vykonávaná Czochralského metodou vyžaduje dlhodobé a spolahlivé chladenie. Oproti iným monokryštálom používaným pri výrobě mikroelektronických a optoelektronických prvkov, majú monokryštály typu A^^bV specifické postavenie. Vzácné suroviny, problémy s čistotou a zložitá technologie spůsobujú ich vysokú cenu. Při ich výrobě sa při vysokom tlaku inertnej atmosféry z taveniny umiestnenej v rotujúcom kelímku pomocou zárodočného monokryštálu, uchyteného v rotujúcej a posúvajúcej sa ťažnej tyči, vytahuje monokryštál, ktorého rozměry sú závislé na použitej technologii a dosahujú hodnoty priemeru až 100 mni i vyšsie a dlžky až 300 mm. Tavenina v kelímku je často ohrievaná nahrievačom na teploty, ktoré sú v závislosti na type použitého materiálu, dosahujú hodnoty až do 1 600 °C. Tento důležitý technologický uzol je umiestnený v horúcej zóně uzatvorenej pracovnej nádoby ťahačky. Technologie vyžaduje pracovat’ nielen při pretlakoch až 7 MPa, ale aj v podtlakoch řádové 10 Pa. Vnútorné a vonkajšie steny pracovnej nádoby ťahačky je potřebné počas technologického cyklu, ktorý trvá řádové desiatky hodin, spol’ahlivo a rovnoměrně chladit’ na požadované teplotu. Zlyhanie rovnoměrnosti chladenia nevedie sice z důvodu technického zabezpečenia k havárii, ale může dojsť k zníženiu kvality, resp. i k znehodnoteniu monokryštálu. Na povrch stien pracovnej nádoby je navýše kladená požiadavka, aby bol povrch pracovnej nádoby hladký a dal sa Tahko čistit’, nakoTko sekundárné produkty niektorých III v monokryštálov typu A B sú zdraviu nebezpečné, toxické a tiež sú prevádzkovo nebezpečné.In the hitherto known tractors, in particular single crystals, various types of radiators of measuring cooling inserts or cooling tube systems are used for cooling the walls of the working vessel of the tractor. The production of cooling pipe systems is simple, but they are characterized by low thermal efficiency and high fragmentation. The production of cooling inserts is more complicated, their thermal efficiency is greater, but due to inaccuracies in the connection of the insert to the wall of the work vessel and due to thermal expansion, they experience disturbances in the flow of cooling medium, making the cooling inserts unreliable in operation. The preparation of single crystals of the type A ^^^ B ^ performed by the Czochralski method requires long-term and reliable cooling. In contrast to other single crystals used in the manufacture of microelectronic and optoelectronic elements, A / ^ bV single crystals have a specific position. Rare raw materials, cleanliness problems and complex technology cause their high price. In their production, at high pressure in an inert atmosphere, a single crystal is extracted from the melt placed in a rotating crucible by means of a seed single crystal mounted in a rotating and moving drawbar, the dimensions of which depend on the technology used and reach diameter values of up to 100 mm or more. 300 mm. The melt in the crucible is often heated by a heater to temperatures which, depending on the type of material used, reach values of up to 1,600 ° C. This important technological node is located in the hot zone of the closed working vessel of the tractor. The technology requires working not only at overpressures of up to 7 MPa, but also at negative pressures of the order of 10 Pa. The inner and outer walls of the tractor's working vessel need to be reliably and evenly cooled to the required temperature during a technological cycle lasting tens of hours. Failure of the cooling uniformity does not lead to an accident due to the technical security, but there may be a reduction in quality, resp. and to degrade the single crystal. In addition, the surface of the walls of the working vessel is required to be smooth and easy to clean, as the secondary products of some III in type A B single crystals are hazardous to health, toxic and also operationally hazardous.

Vyššie uvedené nevýhody rieši chladiace zariadenie pracovnej nádoby ťahačky monokry' štálov, ktorého podstata spočívá v tom, že pracovná nádoba je tvořená aspoň z dvoch dutých valcov vzájomne centricky pevne a rozoberatel’ne spojených. Spirálový chladiaci kanál je nerozoberatel’ne a vodotěsně uzatvorený spirálovité stočeným pásom. Aspoň jedna zo stykových plůch vonkajšieho a vnútorného valca je tvořená spirálovité stočeným pásom.The above-mentioned disadvantages are solved by the cooling device of the working vessel of a single-crystal tractor, the essence of which consists in that the working vessel is formed by at least two hollow cylinders which are centrally and detachably connected to one another. The helical cooling channel is non-removably and watertightly closed by a helically wound belt. At least one of the contact surfaces of the outer and inner cylinders is formed by a helically wound strip.

Výhodou chladiaceho zariadenia pracovnej nádoby ťahačky monokryštálov je, že aj při dlhodobej prevádzke a při změnách teploty okolia pracovnej nádoby ťahačky je priestor chladiaceho kanálu spol’ahlivo uzatvorený a nedochádza k lokálnym poruchám toku chladiaceho média a tým k poruche chladiaceho systému. Ďalšou výhodou je, že chladiace zariadenie zabezpečuje rovnoměrné chladenie stien pracovnej nádoby ťahačky a zabraňuje vzniku miestnych rozdielov teploty steny pracovnej nádoby.The advantage of the cooling device of the working vessel of a single crystal tractor is that even during long-term operation and changes in the ambient temperature of the working vessel of the tractor, the space of the cooling channel is reliably closed and there are no local disturbances of the coolant flow and thus failure of the cooling system. Another advantage is that the cooling device ensures uniform cooling of the walls of the working container of the tractor and prevents the occurrence of local differences in the temperature of the wall of the working container.

Na priloženom výkrese je příkladné znázorněný detail chladiaceho zariadenia zobrazeného v řeze.The accompanying drawing shows, by way of example, a detail of the cooling device shown in section.

Chladiace zariadenie pracovnej nádoby ťahačky monokryštálov pozostáva z pracovnej nádoby £ tvorenej z vonkajšieho dutého valca 1_ a vnútorného dutého valca £, ktoré sú vzájomne centricky pevne a rozoberatel’ne spojené a zo spirálového chladiaceho kanála £. Aspoň jedna zo stykových plůch vonkajšieho dutého valca £ a vnútorného dutého valca £ je tvorená spirálovité stočeným pásom £ uzatvárajúcim nerozoberatel’ne a vodotěsně chladiaci kanál £.The cooling device of the working vessel of a single-crystal tractor consists of a working vessel 6 formed by an outer hollow cylinder 7 and an inner hollow cylinder 6, which are connected to one another centrally and detachably, and by a spiral cooling channel 6. At least one of the contact surfaces of the outer hollow cylinder 6 and the inner hollow cylinder 6 is formed by a helically wound strip e closing a non-removably and watertight cooling channel 6.

Chladiace zariadenie pracovnej nádoby ťahačky monokryštálov ochladzuje vnútorný povrch stien pracovnej nádoby 6 na teplotu příkladné 100 °C a vonkajší povrch stien pracovnej nádoby £ na teplotu 60 °C. Chladiace médium chladiaceho zariadenia pracovnej nádoby 6 je nútené plynule a rovnoměrně prúdiť v chladiacom kanále £ s priebehom špitály po obvode steny pracovnej nádoby £. Nerozoberatel’ne a vodotěsně uzatvorený chladiaci kanál £ stočeným pásom £ zamedzuje miestne nežiadúce a nekontrolovatelné skracovanie toku chladiacehoThe cooling device of the working vessel of the single crystal tractor cools the inner surface of the walls of the working vessel 6 to a temperature of, for example, 100 ° C and the outer surface of the walls of the working vessel 6 to a temperature of 60 ° C. The cooling medium of the cooling device of the working vessel 6 is forced to flow continuously and evenly in the cooling channel £ with the course of the hospital around the circumference of the wall of the working vessel £. The non-removable and watertight cooling channel £ with a twisted strip £ prevents locally undesirable and uncontrollable shortening of the cooling flow.

CS 275900 B 6 2 média vedlajšími cestami tvořenými netesnosťami medzi susednými kruhmi spirály chladiaceho kanálu 3.CS 275900 B 6 2 media by secondary paths formed by leaks between adjacent circles of the cooling channel spiral 3.

Chladiace zariadenie pracovnej nádoby ťahačky monokrystálov je možné použit’ pre spo1’ahlivé a rovnoměrné chladenie pracovných nádob syntéznych zariadení a pře chladenie vybraných reaktorov v priemysle, najma chemickom.The cooling device of the working vessel of a single-crystal tractor can be used for reliable and uniform cooling of the working vessels of synthesis equipment and for cooling of selected reactors in industry, especially chemical industry.

Claims

CS 275900 B 2 The media of the working vessel of the monocrystalline towing vessel can be used to cool and evenly cool the working vessels of the synthesis equipment and to cool the selected reactors. industry, especially chemical. PATENT REQUIREMENTS Monocrystalline towing container working apparatus consisting of a working period consisting of an outer hollow train and an inner hollow cylinder interconnected and detachably connected to one another and of a coiled cooling channel, characterized in that at least one of the contact surfaces of the outer hollow cylinder (1) and the inner hollow cylinder the cylinder (4) is formed by a helical coiled strip (2) closing the undetachable and waterproof cooling channel (3). 1 drawing I .. 1 '