JPS62138383A - 結晶の育成および作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念部分に記載
した結晶の育成および作成装置に関する。

〔従来の技術〕

軌道ステーション（Ｏｒｂｉｔａｌｓｔａｔｉｏｎ）お
よびその実験所において支配的であるような難溶性は、
結晶を育成および作成するために種々な提案がなされて
いる。そのうちの１つにおいて、反射加熱装置いわゆる
反射炉が用いられている。その場合実験者にとって、実
験中において生ずる温度プロフィル、溶解および凝固前
面波の形状並びにプローブの位置や放熱器（例えばラン
プの電気コイル）の加熱出力などのような多数の別のプ
ロセスパラメータの影響について知ることが重要であり
、これらは計算で求められる。

従来における反射炉の場合、反射面は楕円体形状（回転
楕円体）をしており、その反射面によって、放熱器から
出るビームは楕円体の幾何学的中心軸の一点に集中され
、そのためにこれは、有限直径のプローブを加熱する際
、加熱される領域を厳密に限定できない。即ちプローブ
の直径が大きくなるにつれて、加熱領域が大きくなる。

プローブの放熱器の側において温度を低下するために、
この場合放熱器の移動およびないし楕円体内部における
吸収体の設置が行われる。この方式は、影の発生により
プローブにおける入射が不均一になるという欠点を有す
る。

実際に公知の反射炉、例えば小楕円体・反射設備ＥＬＬ
　Ｉにおいて、計算でまず、プローブに当てる入射プロ
フィルが決定される。その場合正確な差分法によって、
生ずる温度上昇およびプローブ内の静的な温度プロフィ
ルが決定される。プローブの位置に関連して、一定した
溶解域容積を得るために、種々の加熱出力（ランプ出力
）が必要である。これによって正確な結果は、三成分結
晶Ｐｂ　Ｓｎ　ＴｅおよびＨｇ　Ｃｄ　Ｔｅに対して得
られた。放熱器ないしランプを軸方向に移動可能に配置
すること、およびそれによって非焦束（ｄｅｆｏｃｕｓ
ｓｉｎｇ）が得られることによって、既に入射ビームプ
ロフィルおよび出力需要の改善並びに大きな育成長さお
よび平らな凝固前面波が得られた。しかしこの場合も、
高温のプローブから出る温度ビームが反射面の楕円体形
状における多数の反射後にプローブに集中し、これによ
って温度分布の改善がもはや達成されず、これによって
育成長さの増加および大きな結晶の作成ができないとい
う欠点かある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

放熱器の出力需要を減少した状態において、反射炉の効
率および温度分布（温度プロフィル）が一層改善され、
これによって結晶を作成する際に大きな育成長さが得ら
れるように、入射−次ビームおよび二次ビームがプロー
ブ材料に分布される装置を提供することがある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第１項の特
徴部分に記載した手段によって達成される。有利な実施
態様は特許請求の範囲の実施態様項に記載しである。

〔作　用〕

本発明の利点は、反射炉の内壁即ち反射面がその幾何学
的な形状の変更によって回転楕円体の形をしていないこ
とにある。これによって放熱器ないしランプから出て反
射面で反射されたビームは環状にプローブの円周線に集
中する。プローブの直径に相応した直径の環状領域ない
し環状焦点が生ずる。その場合プローブの半径に関して
、反射面および炉内壁は種々な形状となる。即ちそのよ
うなある輪郭をした反射炉は、所定の半径のプローブに
対してしか最適に適用できない。反射面ないし炉の内壁
の形状は、プローブの半径たけでなく、放熱器（ランプ
）の位置にも左右される。これによって、また反射炉の
構造高さに関して、結晶の所望ないし必要な育成長さが
実現される。変更した反射面形状の主軸に放熱器ないし
ランプ（例えばハロゲンランプ）を配置することによっ
て、入射ビームプロフィルは最適にされ、その場合放熱
器のホルダーは、加熱コイルが軸方向および半径方向に
移動する際に調停を可能にする。結晶育成中にできるだ
け一定に保たねばならないプローブ材料内の所定の温度
勾配を発生するために、放熱器ないし加熱コイルに対し
て同軸上に環状の冷却領域が設けられている。これはそ
の高さおよび熱伝達面をプローブの要求に合わされ、育
成中に常に環状焦点ないし溶解領域に対して同じ間隔を
保持する。温度プロフィルを調整するために、投射炉の
例えば中央に吸収リングが設けられ、この吸収リングは
幾何学的形状およびその吸収特性か変更できる。

〔実施例〕

以下図面に示した実施例について説明する。

第１図における反射炉２の反射面１は選択された幾何学
形状によってリンゴ状をしている。その場合加熱コイル
３から出るビーム４は反射面１によって環状焦点５とし
てプローブ７の円周線６に反射される。

第２図には反射炉２が概略的に示されている。

反射面１はケーシング８の内壁に形成され、加熱コイル
３例えばハロゲンランプ９から出るビーム４はこの反射
面１で反射され、プローブ７の円周線６にリングとして
焦束される。その場合環状焦点５はハロゲンランプ９の
下側に位置し、更に加熱コイル３に対して軸方向にハロ
ゲンランプ９に対向してケーシング８に形成された環状
冷却領域１０の上に血かな間隔を隔てて位置している。

加熱コイル３付のハロゲンランプ９はホルダー１３の中
において垂直方向および水平方向に移動できる（矢印参
照）。環状冷却領域１０によって、ビーム交換および炉
内の不活性ガスについての熱伝導を介して、プローブ７
の下側範囲における温度プロフィルが調整される。プロ
ーブ７の上側範囲における温度プロフィルを調整するた
めに、ケーシング８ないし反射面１の例えば中央に可変
吸収リング１２が設けられている。溶解領域を決定する
環状焦点５は、プローブ７の直径に相応した直径りを有
している。

４、図面の簡単な説明分恰畢誓扮絣 第１図は反射炉の反射面の概略図および第２図は反射炉
の断面図である。

１・・・反射面、２・・・反射炉、３・・・加熱コイル
、４・・・ビーム、５・・・環状焦点、９・・・ハロゲ
ンランプ、１０・・・冷却領域、１１・・・プローブ、
１２・・・吸収リング、１３・・・ホルダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反射面がほぼ楕円体をしている反射炉と、その焦点
   に軸方向に移動可能に配置された放熱器としての電熱コ
   イルとから成り、そのビームが反射面の半分側によって
   楕円体の他方の半分側に集中されるような最適な入射ビ
   ームプロフィルによる結晶の育成および作成装置におい
   て、 楕円体の反射面（１）の幾何学的な形状が、放熱器（３
   、９）から出て反射面（１）によって反射されるビーム
   （４）が環状焦点（５）として溶解領域に集中されるよ
   うに選定され、その環状焦点（５）の直径（Ｄ）が、照
   射して溶解すべきプローブ（７）の直径と同じであるこ
   とを特徴とする結晶の育成および作成装置。 ２、放熱器（３、９）が反射面（１）の主軸上において
   調節できることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 ３、放熱器（３、９）が、軸方向および半径方向に移動
   できるホルダー（１３）に配置されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置。 ４、放熱器（３、９）に対して反射面（１）の主軸に、
   高さおよび電熱面がプローブ（７）の要求に合わされた
   環状冷却領域（１０）が配置されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１つに
   記載の装置。 ５、冷却領域（１０）と環状の溶解領域（５）との間隔
   が、結晶の育成中において常に同じであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１つ
   に記載の装置。 ６、反射炉（２）が、幾何学的形状を変更できる吸収リ
   ング（１２）を有していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第５項のいずれか１つに記載の装置。 ７、反射炉（２）が、発せられ反射されたビームの波長
   に応じて変化する吸収リング（１２）を有していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のいず
   れか１つに記載の装置。