DE1193475B - Vorrichtung zum Drehen, Heben und Senken des Tiegels beim Ziehen von dendritischen Einkristallen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

BOIj

Deutsche Kl.: 12 c-2

Nummer: 1193 475

Aktenzeichen: W 32054IV c/12 c

Anmeldetag: 13. April 1962

Auslegetag: 26. Mai 1965

Beim Ziehen von dendritischen Einkristallen hat es sich herausgestellt, daß die Abmessungen der Dendriten, d. h. also Breite und Dicke, von der Anordnung des Schmelztiegels relativ zu den Heizmitteln innerhalb des Ofenraumes abhängig sind. Ihre gegenseitige räumliche Anordnung bestimmt den Wärmeübergang zwischen ihnen sowie die Wärmeverteilung in der in dem Schmelztiegel enthaltenen unterkühlten Schmelze. Falls ein sehr langer dendritischer Kristall gezogen werden soll, muß außerdem eine Vorrichtung vorgesehen sein, mit der die Lage der Schmelze relativ zu den Heizmitteln geändert werden kann, da sich die Oberfläche der Schmelze beim Ziehen des dendritischen Kristalls senkt.

Es ist also eine Vorrichtung erforderlich, die eine genaue Regelung der Abmessungen dendritischer Kristalle während des Ziehens aus der Schmelze gestattet, indem der Schmelztiegel relativ zu den Heizmitteln in einem Heizofen gehoben, gesenkt und/ oder gedreht werden kann.

Bei den bisher bekannten Vorrichtungen zum Ziehen von Kristallen treten erhebliche Schwierigkeiten auf, wenn die räumliche Lage des Schmelztiegels ohne Eingriff in den eigentlichen Ziehraum verändert werden soll. So ist zwar bekannt, den Tiegel durch einen Trägerstab auf und ab zu bewegen, wobei der Trägerstab in eine auf und ab bewegbare, an der Ofenkammer angeordnete Zusatzkammer führt, doch muß mittels einer verhältnismäßig komplizierten Vorrichtung die gesamte Zusatzkammer bewegt werden, was die gasdichte Abdichtung der beheizten Kammer gegenüber der Außenatmosphäre erschwert.

Diese Schwierigkeiten werden bei einer Vorrichtung zum Drehen, Heben und Senken des Tiegels beim Ziehen von dendritischen Einkristallen, wobei die Unterseite des von einem Heizofen umgebenen Tiegels an einem bewegbaren Trägerstab befestigt ist, der in eine mit der Ofenkammer des Heizofens verbundene Kammer führt, dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß in der Kammer ein mit Dichtungsringen versehener Kolben gleitend angeordnet ist, der mit dem Trägerstab mit einer, in eine an der Kammer befestigte Mutter eingreifenden, eine Kurbel aufweisenden Spindel und mit einem Griff verbunden ist. Es ist dabei insbesondere vorgesehen, daß ein drehbar, in die äußere Umfangsfläche der Kammer eingelegter Ring angeordnet ist, der über ein Führungsglied mit dem Griff gleitbar verbunden ist.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert.
F i g. 1 zeigt den Aufriß — teilweise im Schnitt — Vorrichtung zum Drehen, Heben und Senken
des Tiegels beim Ziehen von dendritischen
Einkristallen

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Barckhaus, Patentanwalt,

München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Jacob J. Coleman, Braddock, Pa.;
Jozsef M. Fekete, Pittsburgh, Pa.;
Walter J. Smith, Pitcairn, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. Mai 1961 (113 929)

eines Heizofens zum Ziehen von dendritischen Einkristallen, und

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab eines Teiles der F i g. 1.

Zum Ziehen von dendritischen Einkristallen ist eine Ofenkammer 2 erforderlich, in der ein Schmelztiegel 4 auf einem Trägerstab 6 aus geeignetem Material, wie beispielsweise Graphit, angebracht ist. Die in der Zeichnung aus einer Spule 8 bestehenden Heizmittel dienen zum Erhitzen und Unterkühlen einer Schmelze, die in dem Schmelztiegel 4 enthalten ist. Ein vorbehandelter Kristall oder Keim des betreffenden Materials wird mit der Oberfläche der Schmelze in Berührung gebracht und daraus anschließend langsam herausgezogen. Dabei zieht der Keim hinter sich einen Teil der Schmelze her, und dieser Teil erstarrt an dem Keim. Ein auf diese Weise gezogener Streifen ist mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Die Anschlußleitungen für die Heizmittel 8 sind durch eine Stopfbuchse 12 geführt, die in der Wand der Heizofenkammer 2 angebracht ist.

An einer Außenwand der Ofenkammer2 ist eine zusätzliche Kammer 20 angebracht. Ein Sockel 22, der den Graphitstab 6 und den Schmelztiegel 4 trägt, erstreckt sich von der zusätzlichen Kammer 20 aus in die Ofenkammer 2 hinein. Der Sockel 22 wird von einem Kolben 24 getragen, der in der zusätzlichen

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Kammer 20 beweglich angeordnet ist. Geeignete Dichtmittel, beispielsweise Ringe 26, gestatten das Gleiten des beweglichen Kolbens 24 im Innern der zusätzlichen Kammer 20, wobei gegenüber der Außenatmosphäre eine gasdichte Abdichtung aufrechterhalten wird.

Selbstverständlich ist es nicht notwendig, daß die Mittel zur Führung des beweglichen Kolbens 24 von den Innenwänden der zusätzlichen Kammer Gebrauch machen. Im Innern der zusätzlichen Kammer kann vielmehr jede gasdichte Vorrichtung vorgesehen sein, die eine solche Führung gestattet.

Im Innern der zusätzlichen Kammer ist eine dünne Mutter 30 mit Hilfe der Schraubenbolzen 31 fest angebracht. Die befestigte Mutter 30 weist eine mit einem Gewinde versehene öffnung 32 auf. Durch die öffnung 32 ist eine Spindel 34 geschraubt und an dem erwähnten beweglichen Kolben 24 mit Hilfe von Ringen 36 und 38 drehbar befestigt, wobei diese Ringe an Ansätzen an den oberen bzw. unteren Bereichen des Mittelstückes des beweglichen Kolbens 24 anliegen. Zum Antrieb der mit einem Gewinde versehenen Spindel 34 und damit zum Heben und Senken des Kolbens 24 und des Schmelztiegels 4 relativ zu den Heizmitteln 8 ist eine Kurbel 37 an dem einen Ende der mit einem Gewinde versehenen Spindel 34 befestigt. Abdichtmittel in Form eines Dichtringes 40 bewirken eine gasdichte Abdichtung zwischen der Heizofenatmosphäre und der äußeren Atmosphäre. In dem Kolben 24 sind — um den für die Mutter 30 notwendigen Raum zu schaffen — geeignete öffnungen vorgesehen, die dem Kolben 24 eine Bewegung innerhalb bestimmter Grenzen im Innern der zusätzlichen Kammer 20 gestatten.

Um dem beweglichen Kolben eine Drehung in der horizontalen Ebene zu erteilen, ist an dem beweglichen Kolben 24 ein Griff 50 befestigt. Ein Führungsglied 52 ist an einem Ring 54 befestigt, der in eine Kehlung in der Außenwand der zusätzlichen Kammer eingelegt ist. Das Führungsglied 52 erstreckt sich von der zusätzlichen Kammer weg durch die in dem Griff eingelassene Hülse 56. Falls demzufolge der Griff 50 in der horizontalen Ebene gedreht wird, so wird der bewegliche Kolben 24 in gleicher Weise gedreht, wobei die Spindel 34 die Drehachse bildet.

Der in den äußeren Umfang der zusätzlichen Kammer eingelegte Ring 54 ist so ausgebildet, daß er mit dem Kolben rotiert und gleichzeitig sicherstellt, daß der Kolben nicht gewaltsam aus der Führung mit den Innenwänden der zusätzlichen Kammer gebracht wird.

Es ist zu erwähnen, daß das Führungsglied 52 dem Griff 50 bei einer Drehung der Kurbel 37 und damit einer Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Schmelztiegels im Innern der Ofenkammer eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung zusammen mit dem beweglichen Kolben 24 gestattet. Sollte jedoch eine Drehung in der horizontalen Ebene erwünscht sein, so kann über den Griff 50 eine solche Drehung bewirkt werden, da das Führungsglied 52 an dem in den äußeren Umfang der zusätzlichen Kammer eingelegten Ring 54 befestigt ist und sich deshalb zusammen mit dem Griff 50 dreht. Der Ring 54 ist in der in den äußeren Umfang der zusätzlichen Kammer eingelassenen Kehlung drehbar.

Falls es erwünscht ist, eine Drehung des beweglichen Kolbens 24 und demzufolge auch des Schmelztiegels 4 zu verhindern, so kann der bewegliche Kolben 24 durch die Andrückschraube 58, die den Ring 54 gegen die zusätzliche Kammer 20 fest andrückt, in einer bestimmten Lage im Innern der zusätzlichen Kammer festgehalten werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Drehen, Heben und Senken des Tiegels beim Ziehen von dendritischen Einkristallen, wobei die Unterseite des von einem Heizofen umgebenen Tiegels an einem bewegbaren Trägerstab befestigt ist, der in eine mit der Ofenkammer des Heizofens verbundene Kammer führt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (20) ein mit Dichtungsringen (26) versehener Kolben (24) gleitend angeordnet ist, der mit dem Trägerstab (6) mit einer in eine an der Kammer (20) befestigte Mutter (30) eingreifenden, eine Kurbel (37) aufweisenden Spindel (34) und mit einem Griff (50) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbar in die äußere Umfangsfiäche der Kammer (20) eingelegter Ring (54) angeordnet ist, der über ein Führungsglied (52) mit dem Griff (50) gleitbar verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2753 280, 2 851341,
2 872299.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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