DE1519782A1 - Einrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen,insbesondere in Vakuum - Google Patents

Description

Einrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen, insbesondere im Vakuum

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen insbesondere im Vakuum, mit feststehendem zu schmelzenden Stab und bewegter Heizeinrichtung,

Beim tiegelfreien Zonenschmelzen wird bekanntlich mit einer ringförmigen Heizeinrichtung in einem Halbleiterstab, der an seinen Enden fest gehaltert ist, eine schmelz» flüssige Zone erzeugt. Diese Zone wird in Richtung der Stabachse durch den Stab geführt, indem die Heizeinrichtung und der Stab relativ zueinander in Riohtung der Stabaohse bewegt werden. Eine der beiden Stabhalterungen ist zur Aussteuerung des Stabdurchmessers während des Zonenschmelzens sowie zum Stauchen oder Strecken koaxial zum Stab verstellbar angeordnet.

Zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen Heizeinrichtung und Stab ist es bekannt, Gewindespindeln außerhalb des Vakuumgefäßes anzuordnen. Diese dienen sowohl zur Lagerung als auch zur Bewegung der beweglichen Teile, Weiterhin ist es bekannt, die beweglichen Teile zusätzlich in Führungsgliedern zu lagern. Um eine leichte Beweglichkeit der Gewindespindeln in beiden Richtungen zu gewährleisten, ist es bei Anordnungen mit bewegtem Stab bekannt, die Gewindespindeln durch zusätzlich angebrachte Massen zu -entlasten.

Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht spielfrei arbeiten, da sie statisch unbestimmt gelagert sind.

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Weiterhin ist bekannt, die Führungsglieder und die Gewindespindeln im Vakuumgefäß anzuordnen. Diese Anordnungen arbeiten aber ebenfalls nicht spielfrei. Die Stellglieder können infolge der Bedampfungsgefahr auch gar nicht spielfrei gelagert werden, weil bei zu kleinem Spiel die Bedampfung der Stellglieder eine ruokweise Bewegungsübertragung zur Folge hat. Ein Radialspiel in der Lagerung wirkt sich auch deshalb besonders aus, weil nur eine kurze Lagerlänge vorhanden ist, die durch die Bauhöhe des Vakuumbehälters bedingt 1st. Die spielfreie Lagerung ist jedoch für die Herstellung versetzungsarmer Kristalle erwünscht.

Zweok der Erfindung ist- es, die Stellglieder spielfrei zu lagern und ruokfrei anzutreiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beweglichen Führungsglieder so statisch bestimmt zu lagern, daß sie in jeder Stellung eine definierte Lage haben.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß zwei Schlitten zur Führung von Stellgliedern für die obere Stabhalterung eines umsuschmelzenden Stabes und für die Heizeinrichtung auf der einen Seite je ein Führungsrohr haben und auf der anderen Seite als spielfreie Drehsicherung für das Schlittensystem ausgebildet sind, und auf einer Parallelsäulenfüiirung aus svei Säulen angeordnet sind, wobei auf jeder Säule das Führungsrohr des einen Schlittens und die Drehsicherung des anderen Sohlittens angeordnet ist, daß die Schlitten über einen Ausleger mit den Stellgliedern verbunden sind, daß die vertikale Sohwerachse jedes Schlittens in einer antreibenden Gewindespindel liegt, und daß bei jedem Schlitten die Stellgliedachse, die Achse der Gewindespindel und ein Angriffspunkt für eine Gegenmasse in einer vertikalen Ebene liegen.

Die Masse verursaoht an jedem Schlitten ein konstantes Drehmoment, Außerdem werden die Gewindespindel entlastet,

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Mit dieser Anordnung wird eine spiel- und klemmfreie Beweglichkeit der Stellglieder erreicht. Ein weiterer Vorteil ist die mögliche geringe Bauhöhe, da der Abstand der Führungselemente für die Stellglieder, der möglichst groß sein sollte, nicht in die Bauhöhe eingeht ·

Die Drehsicherung ist als einstellbare, kraftschlüssige Lagerung ausgebildet. Diese besteht aus einem an der Säule anliegenden Gleitstück, einer Druckfeder und einer Abstimmschraube. Hierdurch kann die Reibkraft der Lagerung so eingestellt werden, daß das zugehörige Moment gleich dem durch die Reibkraft zwischen dem Führungsrohr und der Säule hervorgerufenen Moment gemacht wird. Als Übertragungsglied zwischen dem Antrieb und den Gewindespindeln sind Schneckengetriebe mit einem Überdeckungsgrad angeordnet, der größer als zwei ist. Es ist zweckmäßig, die Ausleger an einem turmartigen Aufbau anzuordnen, mit dessen Höhe ein Optimum zwischen maximalem Lagerabstand und kürzester Führungssäule erzielt werden kann. Eine im Bereich der Stellgliedachsen auf den Auslegern angeordnete zusätzliche Masse vergrößert das auf den Schlitten wirkende konstante Drehmoment.

Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Gesamtansicht einer Anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 den oberen Sohlitten mit Führungssäule

und Antriebsspindel in der Seitenansicht,

Fig. 3 den oberen Schlitten in der Draufsicht.

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Auf einer Grundplatte 1 sind mittels Lager 2; 3 Führungssäulen 4; 5 angeordnet, die Schlitten 6; 7 tragen, Diese haben turmartige Aufbauten 8; 9 mit Auslegern 10; 11, An den Auslegern 10; 11 sind Stellglieder 12J 13 angeordnet. Diese werden über Gewindespindeln 14; 15 von Sohneckengetrieben 16; 17 angetrieben, die einen Überdeckungsgrad haben, der größer als zwei ist. Die Gewindespindeln 14; 15 sind in den Lagern 2; 3 dreh- und schwenkbar gelagert. Die Schlitten 6; 7 haben Führungsrohre 18; 19 mit Buchsen 20, in denen die Führungssäulen 4; 5 gelagert sind. Die Schlitten sind durch eine spielfreie Drehsicherung 21 lagebestimmt. Die Drehsicherung 21 besteht aus einem Gleitstück 22 _f einer Druckfeder 23 und einer Abstimmschraube 24. Auf den Auslegern 10; 11 sind zusätzliche Massen 25; 26 angeordnet, die mit den Stellgliedern 12; 13 verbunden sind. Die Schlitten 6; 7 haben Hebel 27 mit Lastangriffspunkten 28. Diese liegen in je einer vertikalen Ebene mit der Achse der Spindeln 14 bzw. 15 und der Achse der Stellglieder 12 bzw, 13. In den Lastangriff punkten 28 greifen Gegenmassen 29 an Stahlseilen 30 über Umlenkrollen 31 an.

Der umzuschmelzende Stab 32 befindet sich in einem Rezipienten 33, der symmetrisch zwischen den Führungssäulen 4; 5 angeordnet ist. Vakuumdichtungen 34 dichten die Durchtrittsöffnungen für die Stellglieder 12; 13 ab.

Die Richtung der Reibungskräfte in den Buchsen 20 und an der Drehsicherung 21 ist von der Bewegungsrichtung der Schlitten 6; 7 abhängig. Mit der Abstimmschraube 24 können durch Spannen der Feder 23 diese Reibungskräfte so eingestellt werden, daß die zugehörigen Momente kompensiert werden.

Da bei dieser Anordnung die Gewindespindel]!, saulen und -rohre außerhalb des Vakuumgerätes liegen, können diese nicht bedampft worden und Gi; int eine aplelfre:i e J./igerun^; HoVlioh. A-i.s Überspiel int mit liilfe de:>

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konstanten, die Führungssäulen ständig belastenden Drehmomentes beseitigt, wodurch die Führungssäulen zwei definierte Lagerstellen in den Führungsrohren haben.

Das Stellglied 12 des oberen Schlittens 6 ist mit dem umzuschmelzenden Stab verbunden. Dieses Stellglied ist lediglich angeordnet, den Stab axial um seine Ausgangslage zu bewegen, so daß er gestauoht oder gestreckt wird.

Das Stellglied 13 des unteren Schlittens 7 ist mit einer Heizspule 35 verbunden, die entlang des Stabes bewegt wird und die flüssige Zone erzeugt, sowie durch den Stab 32 führt.

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Claims (6)

1. Patentansprüche;

   1· Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen mit feststehendem zu schmelzenden Stab und bewegter Heizeinriohtungi dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schlitten (6; 7) zur Führung von Stellgliedern (12; 13) für die obere Stabhalterung eines umzuschmelzenden Stabes und für die Heizeinrichtung (35) auf der einen Seite je ein Führungsrohr (18; 19) haben, auf der anderen Seite als spielfreie Drehsicherung (21) für das Schlittensystem ausgebildet sind, und auf einer Parallelsäulenführung aus zwei Säulen (4; 5) angeordnet sind, wobei auf jeder Säule (4; 5) das Führungsrohr (18; 19) des einen Sohlittens (61 7) und die Drehsicherung (21) des anderen Sohlittens (7; 6) angeordnet ist, daß die Schlitten (6; 7) über einen Ausleger (1O;11) mit den Stellgliedern (12; 13) verbunden sind, daß die vertikale Schweraohse jedes Schlittens (6; 7) in der antreibenden Gewindespindel (14; 15) liegt, und daß bei jedem Schlitten (6; 7) die Stellgliedaoh.se, die Achse

   der Gewindespindel (14; 15) und ein Angriffspunkt (28) für eine Masse (25; 26) in einer vertikalen Ebene liegen·
2. 2. Vorriohtung nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleger an einem turmartigen Aufbau angeordnet sind.
3. 3. Vorriohtung nach Anspruoh ί - 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Auslegern im Bereioh der Stellglieder (12j 13) zusätzliche Massen (25; 26) vorhanden sind,
4. 4. Vorriohtung nach Anspruoh 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsicherung als einstellbare kraftaohlüssige Lagerung ausgebildet ist.

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5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare kraftschlüssige Lagerung aus einem an der Säule (4; 5) anliegenden Gleitstück (22), einer Druckfeder (23) und einer Abstimraschraube (24) besteht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungsglied zwischen dem Antrieb und den Gewindespindeln (14; 15) Schneckengetriebe (16; 17) mit einem Überdeckungsgrad angeordnet sind, der größer als zwei ist.

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