NL8000251A - Stelsel voor het bewaken van kristalgroei. - Google Patents

Description

* · VO 0039

Stelsel voor het bewaken van kristalgroei.

De uitvinding heeft betrekking op de groei van kristallijne lichamen, voorzien van een voorafbepaalde doorsnede, en meer in het bijzonder op verbeteringen van een inrichting en een werkwijze voor het beschouwen en regelen van groei van dergelijke 5 kristallijne lichamen. ·

Verschillende werkwijzen zijn thans bekend voor het doen groeien van kristallijne lichamen. Een van deze werkwijzen, gewoonlijk aangeduid als de Czochralski-werkwijze bevat de stappen van het gelijktijdig trekken en draaien van het lichaam di-10 rekt uit een kristallijne smelt in een smeltkroes voor het zodoende verschaffen van een cylindrisch lichaam van kristallijn materiaal. Wanneer het kristallijne materiaal bestaat uit silicium, wordt het cylindrische lichaam in schijven gesneden om bijv. te worden gebruikt als zonnecellen. Als gevolg van moeilijkheden, 15 zoals materiaalverliezen, ondoelmatigheden van de werkwijze en moeilijkheden bij het regelen van de doorsnedeafmetingen van het lichaam, dat groeit, is een doelmatiger werkwijze ontwikkeld, die hierna wordt aangeduid als de "capillaire matrijswerkwijze".

Bij de capillaire matrijswerkwijze voor het doen groeien van 20 kristallijne lichamen, wordt in het algemeen gebruik gemaakt van een capillaire matrijs of vormdeel, waaruit het lichaam kan groeien. Deze werkwijze kan overeenkomstig verschillende manieren worden uitgevoerd.

Bij wijze van voorbeeld is een dergelijke manier beschreven 25 in het Amerikaanse octrooischrift 3.591.3^8, waarbij lichamen kunnen groeien overeenkomstig het groeien met toevoer van een film met bepaalde randen, (ook bekend als de EFG-werkwijze].

Bij de EFP-werkwijze, wordt de doorsnedegedaante van het kristallijne lichaam gedeeltelijk bepaald door de uitwendige of 30 randgedaante van het eindoppervlak van het capillaire matrijsdeel. De werkwijze omvat het groeien van een entkristal uit een vloeistoffilm van toevoermateriaal, welke film zich bevindt tussen het groeiende lichaam en het eindoppervlak van het matrijs- 800 02 51 -2- deel, -waarbij de vloeistof in de film ononderbroken wordt aange-" .vuld uit een passende smeltvoorraadhouder via een of meer capil- lairen in het matrijsdeel. Door het op juiste wijze regelen van de treksnelheid van het groeiende lichaam en van de temperatuur 5 . ...

' van de vloeistof film, kan de film tot uitbreiden worden gedwongen (onder invloed van de oppervlaktespanning aan de omtrek daarvan] over de gehele uitgestrektheid van het entoppervlak, gevormd door het snijden van dat oppervlak, met het zijoppervlak of de zijoppervlakken van het matrijsdeel. Eet groeiende lichaam ^ groeit naar de gedaante van de film, die is aangepast aan de randgedaante van het eindoppervlak van het matrijsdeel. Zodoende kan een ononderbroken kristallijn lichaam met een willekeurige geometrische doorsnedegedaante, groeien. Bijv. kan een in hoofdzaak plat lint groeien. Omdat de vloeistoffilm geen mogelijkheid 15 - - heeft om te onderscheiden tussen een buitenrand en een binnenrand van het eindoppervlak van de matrijs., kan ook een ononderbroken gat groeien in het kristallijne lichaam door het in dat oppervlak verschaffen van een blind gat met dezelfde gedaante als het in het lichaam gewenste gat, vooropgesteld echter, dat een der- 20 ... .

gelijk gat m het eindoppervlak van het matrijs deel voldoende groot wordt uitgevoerd, zodat de oppervlaktespanning de film rond het gat niet over het gat doet opvullen.

Een ander voorbeeld van de capillaire matrijswerkwijze voor het doen groeien van kristallijne lichamen is beschreven in het 25

Amerikaanse octrooischrift 3.U71.266. Bij deze werkwijze, die soms wordt aangeduid als de zelfvullende buiswerkwij ze (SFT- werkwijze], wordt gebruik gemaakt van een vorm-oof matrijsdeel, dat een capillair bepaalt, dat een smeltkolom bevat, waaruit een kristallijn lichaam groeit en wordt getrokken. Afhankelijk van 30 de doorsnedegedaante van het capillair en door een aangepaste regeling van de thermische omstandigheden in het bovenste einde van de smeltkolom, die zich in het capillair bevindt, is het mogelijk kristallijne lichamen te doen groeien van gekozen materialen en voorzien van willekeurig gekozen doorsnedegedaanten. Door 35 het toepassen van een vormmatrijsdeel, voorzien van een capillair 80 0 0 2 51 *· -3- in de gedaante van een ring» is het dus mogelijk een holle buis te doen groeien. Het vormdeel is zodanig gemonteerd, dat het capillair is verbonden met een voorraadsmeltpad, waardoor het capillair zelf-vuilend is.

5 Andere soorten werkwijzen zijn bekend. De werkwijzen bijv., die hierna worden aangeduid als "velgroeiwerkwijze" (omdat het kristallijne materiaal groeit in vellen of linten) bevatten niet alleen de EFG-werkwijze, maar ook werkwijzen, zoals de "lint-aan-lint” groeiwerkwij ze, alsmede de dendritische baanwerkwijze.

10 Bij al deze werkwijzen, en in het bijzonder de capillaire matrijswerkwijzen, zoals de twee beschreven soorten daarvan, kunnen veranderingen in de treksnelheid en de temperatuur van het groei tussenvlak de doorsnedeafmeting van het groeiende lichaam beïnvloeden. Omdat het een betrekkelijk gemakkelijke zaak is 15 de treksnelheid gelijkblijvend te houden, wanneer het kristallijne lichaam tot de gewenste gedaante is gegroeid, bestaat de gebruikelijke praktijk, althans met betrekking tot de capillaire matrijswerkwij zen, zoals de twee beschreven soorten, uit het vastleggen van de treksnelheid op een passende snelheid, en het 20 met tussenpozen of ononderbroken aanpassen van de temperatuur van het groeitussenvlak (door het aanpassen van de snelheid van verwarmen}, zodat het lichaam tot de gewenste toestand groeit. Andere manieren voor het regelen van de groeisnelheid, en in het bijzonder de temperatuur van het groeitussenvlak, bevatten het 25 koelen door het doen botsen van gas op het lichaam boven de meniscus of door het verschaffen van een groeiatmosfeer van helium. Ook andere manieren zijn bekend aan deskundigen op dit gebied.

Het is dienovereenkomstig gewenst het groeiende lichaam 30 gedurende het groeien te bewaken, voor het zodoende binnen voorgeschreven spelinggrenzen houden van de temperatuur van het groeitussenvlak en van de treksnelheid. Een aantal van dergelijke stelsels voor het bewaken is bekend. Een stelsel bijv. (zie Amerikaans octrooi schrift 3.870.^77). voor het bewaken van de 35 groei van buizen of stangen van alpha-aluminiumoxyde (saffier) 80 0 0 2 51 -fc- is gegrond op het feit, dat capillaire matrijswerkwijzen voor het doen groeien van kristallijne lichamen, zijn gekenmerkt door de aanwezigheid van een smeltmeniscus, die zich uitstrekt tussen een rand van het matrijsdeel en het groeitussenvlak*van vaste 5 stof en vloeistof. Volgens dit Amerikaanse octrooischrift is vastgesteld, dat de hoogte (en tevens de mate van concaviteit) van de meniscus kan veranderen hij veranderingen in de werkomstandigheden. Van groter belang is, dat de hoogte van de meniscus wordt beïnvloed door de temperatuur van de smelt in het ge-10 bied van het groeitussenvlak van vastestof en vloeistof, en door de treksnelheid, en dat de buitendiameter van een holle buis of massieve stang afneemt wanneer de hoogte van de meniscus toeneemt, (waarbij een toeneming van dezelfde diameter plaatsvindt, indien de hoogte van de buitenmeniscus afneemt). Overeenkomstig deze 15 bekende werkwijze, wordt de hoogte van de meniscus met het oog gemeten door het direkt waarnemen van de meniscus door een microscoop, uitgerust met een kruisdraadorgaan voor het meten van de hoogte. Het met het oog waarnemen van veranderingen in de hoogte van de meniscus vormt in het ideale geval een basis voor het 20 bepalen van de mate van veranderen van de snelheid van verwarmen voor het bereiken van de gewenste doorsnedeafmetingen van het kristallijne lichaam, dat groeit. In de praktijk echter, is het punt, waarop de meniscus begint en eindigt niet altijd gemakkelijk te onderscheiden. Dit geldt bijv. wanneer het materiaal be-25 staat uit silicium, en groeit uit een matrijsdeel van grafiet, waardoor siliciumcarbidedeeltjes aanwezig zijn in de meniscus of wanneer het materiaal in hoofdzaak doorzichtig is voor licht (bijv. saffier). Omdat bovendien de hoogte van de meniscus betrekkelijk klein is in vergelijking met de breedte daarvan, (ge-30 woonlijk in een verhouding van ongeveer 1:100 tot 1:300), kan wanneer de microscoop een voldoende vergroting verschaft voor het beschouwen van de hoogte van de meniscus met een voldoende oplossen de totale breedte van de meniscus niet worden gezien als gevolg van het beperkte gezichtsveld, Temperatuurvallen over de 35 breedte van de matrijs, van welke temperatuurvallen het optreden 80 0 0 2 51 A » -5- bekend is en die een verandering veroorzaken in de hoogte van de meniscus, kunnen aan de aandacht ontsnappen. Verder kan het ononderbroken beschouwen door de microscoop van de meniscus, psychologisch, alsmede fysisch met spanningen gepaard gaan bij het 5 gedurende een lange tijd beschouwen van de meniscus, hetgeen aanleiding kan geven tot vroegtijdige vermoeidheid van de bedienaar en een grotere mogelijkheid van fouten. Deze spanning wordt verergerd wanneer het nodig is, dat de regelaar voortdurend zijn aandacht verdeeld tussen het beeld in de microscoop, en de rege-10 lingen van de verwarmers in de oven. Deze spanning kan nog groter zijn bij het beschouwen van de groei Tan materialen, zoals saffier, omdat saffier in hoofdzaak doorzichtig is voor zichtbaar licht.

Andere stelsels voor het beschouwen en regelen van de groei van kristallijne lichamen kunnen direkt de gehele meniscus be-schouwen.Dergelijke stelsels zijn echter niet altijd bevredigend.

Wanneer de gehele breedte van het kristallijne lichaam met dergelijke stelsels wordt beschouwd, is de waargenomen meniscus in het algemeen te klein voor het verschaffen van bruikbare informatie over de hoogteafmeting daarvan. Een 7,5 cm "breed siliciumlint 20 bijv., gegroeid overeenkomstig de EFG-werkwijze, wordt getrokken uit een meniscus met een hoogte in de orde van 0,25 mm. Zonder de uitvinding toont een stelsel, dat een beeld produceert, dat de gehele breedte van de meniscus bevat, de hoogte van de meniscus waarschijnlijk met onvoldoende oplossing.

25 .

Andere stelsels bevatten middelen voor het vormen van een beeld van een gedeelte van de meniscus of van de randen van het beschouwde kristallijne lichaam vlak boven de meniscus, op een of meer stralingwaarneemorganen, zodat verschuivingen in het beeld, veranderingen veroorzaken in de uitgang van de waameemorganen.

30 - _

De iat gang van de waameemorganen kan worden gebruikt met een servo-regelstelsel voor het direkt regelen van de snelheid, waarmee het kristallijne lichaam wordt getrokken of de energie, geleverd aan een of meer van de verwarmers in de oven. Hoewel deze werkwijze de belasting en spanning helpt te verminderen, die sa- 35 - .

menhangen met de koppeling mens-machine van het microscopisch 800 0 2 51 -6- stelsel door liet volledig vrijvaren van de menselijke "bedienaar van de ononderbroken regelwerking, kunnen dergelijke stelsels onbevredigend zijn,omdat bet moeilijk kan zijn voor een menselijke bediener nauwkeurig vast te stellen vaar bet beeld is met 5 betrekking tot de vaaraeemorganen, en, nog belangrijker, het de bediener mogelijk te maken bet gehele groeien naar vens te beschouwen.

In dit laatste verband moet nog veel vorden geleerd over de groei van kristallijne lichamen. Het is derhalve steeds wense-10 lijker gevorden een stelsel te verschaffen voor het direkt met voldoende oplossing beschouwen van de gehele meniscus om zodoende het gemakkelijk beschouwen mogelijk te maken van de groei van dergelijke lichamen uit een smelt, ten behoeve van zovel het bestuderen als regelen van de groei van de kristallijne lichamen.

15 Het is derhalve een algemeen doel van de uitvinding een ver beterde inrichting en werkwijze te verschaffen voor het regelen en beschouwen van de groei·.,van kristallijne lichamen, welke inrichting de met de bekende stelsels samenhangende moeilijkheden . opheft of aanzienlijk vermindert.

20 Gedetailleerdere doeleinden van de uitvinding zijn het ver schaffen van een verbeterde inrichting en werkwijze voor het beschouwen en regelen van de groei van kristallijne lichamen, welke inrichting en werkwijze (ij een beeld verschaffen voor het direkt beschouwen van de gehele meniscus en het aangrenzende 25 gedeelte van het lichaam, dat daaruit groeit, met juiste en voldoende oplossing met betrekking tot zowel de breedte als de hoogte van de meniscus, (2). een beeld verschaffen, waarin het contrast kan worden gevarieerd voor het verminderen van de belastingen en spanningen en de vermoeidheid van de bediener, gewoon-30 lijk samenhangende met het beschouwen van dergelijke beelden, welk contrast kan worden gevarieerd in afhankelijkheid van het gedeelte van het beeld, waarvoor de beschouwer belangstelling heeft, (3). een verbeterd onderling inwerkend regelstelsel met een koppeling mens-machine, die betrekkelijk zonder spanning is, 35 waarbij het beeld van de meniscus en het beeld van verschillende 800 0 2 51 ,-7- regelgegevens gelijktijdig kunnen worden beschouwd, (k\ gelijktijdig een "beeld verschaffen van verschillende instrument-regelgegevens en een beeld van de meniscus en het aangrenzende lichaam voor het zodoende verminderen van de vertraging tussen het moment van het bepalen, dat correcties moeten worden aange-^ bracht in de groeiwerkwijze en het moment, dat deze werkelijk worden aangebracht,(5) gemakkelijk kunnen worden aangepast cm te worden gebruikt met een aantal groeiinrichtingen, waardoor een aantal gelijktijdig plaatsvindende groeiwerkvijzen met dezelfde inrichting kan worden beschouwd.

10

De voorgaande en andere doeleinden van de uitvinding worden bereikt door een verbeterde inrichting en werkwijze voor het beschouwen en regelen van de groei van een kristallijn lichaam, dat groeit uit een meniscus van smeltmateriaal, dat aansluit op het lichaam bij een aansluiting, die hierna wordt aangeduid als

1 C

' de vastestof/vloeistof/dan^-aansluiting. De inrichting omvat optische middelen voor het vormen van een beeld, dat de aansluiting bevat , evenals de gedeelten van het lichaam en de meniscus grenzende aan de aansluiting. Het beeld is anamorf, zodat de gehele breedte van de aansluiting en aangrenzende gedeelten van 20 . - het lichaam en de meniscus kunnen worden beschouwd, waarbij de beschouwde hoogteafmeting van het beeld is vergroot met betrekking tot de breedteafmeting voor het verschaffen van de gewenste oplossing en het gezichtsveld in beide afmetingen. De inrichting omvat ook video-weergeefmiddelen voor het weergeven van het beeld, 25 - . .

De video-weergeefmiddelen omvatten middelen voor het verbeteren van het contrast tussen twee contrasterende punten in het beeld voor het zodoende verbeteren van de koppeling mens-machine met een vermindering van de belasting, spanning en vermoeidheid van de bedienaar. De video-weergeefmiddelen bevatten ook middelen 30 .

voor het middelen van de sterkte van althans een vooraf gekozen gedeelte van het beeld, welk vooraf gekozen gedeelte zodanig is, dat een verandering in de gemiddelde waarde van de sterkte van het gedeelte van het beeld een verandering aangeeft in de groei-omstandigheden. De gemiddelde waarde van de sterkte kan derhalve 35 _ . . ... ___________________________________________ 800 02 51 -8- worden gebruikt voor het regelen van de groei van het lichaam.

De uitvinding -wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: figuur 1 een doorsnede is van een kristalgroeioven, die 5 een voorkeursuitvoeringsvorm van decnderhavige inrichting omvat, waarbij bepaalde gedeelten schematisch zijn weergegeven en de groei van een kristallijn lichaam is getoond overeenkomstig een capillaire matrijswerkwijze, figuur 2 een bovenaanzicht is van de matrijsbovenkant en 10 de eindvlak- en eindverwarmers van de oven volgens figuur 1, figuur 3 een doorsnede toont van een gebruikelijk kristallijn lichaam, gegroeid uit een meniscus, gevormd op het bovenoppervlak van een matrijsdeel, figuur k een blokschema toont van de voorkeursuitvoerings-15 vorm van de onderhavige inrichting, figuur 5 een gebruikelijke videoweergeving toont, verschaft door de in de figuren 1 en h weergegeven uitvoeringsvorm, figuur 6 een blokschema toont van een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige inrichting, 20 figuur 7 een aanzicht is van een gebruikelijke videoweer- geving, verschaft door de uitvoeringsvorm volgens figuur 6, figuur 8 schematisch een wijziging weergeeft van de uitvoeringsvormen volgens de figuren 1‘en b-J en figuur 9 een blokschema toont van een andere wijziging van 25 de uitvoeringsvormen volgens de figuren 1 en h-7.

Onder verwijzing naar figuur 1 is een oven 10 (van de. soort voor het doorgroeieh van kristallïjne lichamen met open geometrische gedaante, bijv. vellen of linten overeenkomstig een vel-vormwerkwijze, en in het bijzonder de EFG-werkwijzeI voorzien 30 van een passend gedragen smeltkroes 12. De smeltkroes bevat een smeltmateriaal ih, waaruit het kristallijne lichaam 16 groeit, welk smeltmateriaal op een voorafbepaalde temperatuur wordt gehouden door een of meer verwarmerelementen 18. Bij de weergegeven soort oven, bevatten de verwarmerelementen hoofdkroesverwarmers 35 1 8a, eindvlakverwarmers 18B (in doorsnede weergegeven in figuur 1 80 0 0 2 51 -9- en schematisch, in figuur 2), die zich horizontaal uitstrekken over de bovenkant van de smeltkroes bij de capillaire matras of het vormdeel 20, en de eindvervarmers 18C en 18D (schematisch weergegeven in figuur 2), die zich horizontaal uitstrekken over 5 de bovenkant van de smeltkroes bij de tegenover elkaar liggende einden van het matrijsdeel 20. Dé capillaire matrijs of het vormdeel 20 worden gedragen door de plaat 22, die rust op de smeltkroes, zodat de bodem 2k van het matrijsdeel zich uitstrekt in het smeltmateriaal 1^, en de bovenkant 26 van het matrijsdeel 10 zich uit strekt tot boven de plaat 22. Het weergegeven capillaire matrijsdeel 20 is soortgelijk als het matrijsdeel, toegepast bij de EFG- werkwijze, gedetailleerd beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.591.3^8. In het algemeen wordt de doorsnede-gedaante van het kristallijne lichaam 16 bepaald door de uitwen-15 dige of randgedaante van het bovenste einde 26 van .het matrijsdeel 20. Bij wijze van voorbeeld kan de matrijs zijn ontworpen voor het doen groeien van een dun plat lint, in welk geval figuur 1 kan worden beschouwd als een weergeving van een zijrand-aanzicht van de matrijs, waarbij de langere horizontale afmeting 20 van het lint, dat wil zeggen de breedte daarvan, loodrecht staat op het vlak van de tekening. Een dergelijk matrijsdeel wordt bij voorkeur zodanig gericht, dat wanneer een plat lint groeit, de langer bemeten zijden van het lint op afstand evenwijdig liggen aan het algemene vlak, waarin de eindvlakverwarmers l8B 25 zijn geplaatst, zodat deze laatste in het algemeen een regelmatige warmte verschaffen over het eindvlak van de bovenkant 26 . van het matrijsdeel. Zoals weergegeven in figuur 2, bevinden op soortgelijke wijze de eindvervarmers 18c en 18D zich bij de tegenover elkaar liggende randen van de bovenranden van het 30 matrijsdeel, zodat de warmte aan de bovenrand van de bovenkant 26 van het matrijsdeel wórdt verschaft en aan het gedeelte van de meniscusfilm, beide grenzende aan de betrokken verwarmer. De verwarmers 18 worden dus gebruikt voor het regelen van de tem-peratuurverdeling over de bovenkant van het matrijsdeel in het 35 smeltmateriaal, dat de meniscus 30 vormt.

800 0 2 51 -10-

Zoals duidelijker weergegeven in figuur 3, bevat het matrijsdeel 20 althans een capillair 28, zodat de vloeistof in de meniscusfilm 29, gevormd tussen de bovenkant van het matrijsdeel 20 en het kristallijne lichaam 1o, onafgebroken kan worden aangevuld 5 vanuit de voorraad smeltmateriaal 1¼ (weergegeven in figuur 1) wanneer het lichaam 16 wordt getrokken. Onder het weer verwijzen naar figuur 1, wordt het lichaam 16 met een gelijkblijvende snelheid getrokken volgens een trekhardlijn Uo doarhet trekmechanis -me 32. Voor het verschaffen van een regelmatiger temperatuur van 10 de meniscus gedurende gelijkblijvende omstandigheden, is een aantal dunne s tradings schilden 3^ aangebracht aan de plaat 22 rond het matrijsdeel 20.

Hoewel niet weergegeven, kan de oven IQ zijn uitgevoerd met een patroon (zoals weergegeven in het Amerikaanse octrooi-15 schrift 1*. 118.197), die gekozen kristalgroeicomponenten bevat.

Zoals duidelijk is weergegeven in figuur 3, snijdt de meniscus 30 van de film 29 het lichaam 16 bij het vastestof/vloeistof-tussenvlak 36, dat op zijn beurt de vastestof/vloeistof/damp-aansluiting 38 vormt. Gedurende gelijkblijvende omstandigheden 20 (wanneer het lichaam 16 met een gelijkblijvende snelheid wordt getrokken en de temperatuurverdelingiïn het smeltmateriaal in hoofdzaak gelijkblijvend is, zodat de doorsnede afmetingen in hoofdzaak gelijkblijvend zijn), is het vastestof/damp-tussenvlak b2, d.w.z. het oppervlak van het lichaam 16, evenwijdig aan de 25 trekhartlijn bo.

Recentelijk is gevonden, dat gedurende capillaire matrijswerkwijzen voor het doen groeien van althans bepaalde kristallijne materialen, zoals silicium en germanium, de vertikale meniscus 30 aansluit qo-het kristallijne lichaam bij de aansluiting 30 38 onder een te onderscheiden meniscus-hoek. Van deze meniscus hoek 0, bepaald door de hoek, die wordt gevormd tussen de verlenging van het tussenvlak b2 met betrekking tot de verlenging van het oppervlak van de meniscus bij de aansluiting 38, zoals weergegeven in figuur 3, is bepaald, dat deze gelijk blijft 35 voor althans bepaalde materialen, zoals silicium en germanium, 80 0 0 2 51 -11- gedurende liet groeien van kristallijne lichamen met regelmatige afmetingen uit dergelijke materialen (zie "The Direction of Growth of the Surface of a Crystal in Contact with its Melt" door T. Surek en B.Chalmers, Journal of Crystal Growth, volume 5 29, tlz. 1-11 (1975J)· Meer in het bijzonder treedt een gelijk blijvende meniscushoek 0q op gedurende gelijkblijvende omstandigheden wanneer de treksnelheid van het kristallijne lichaam, alsmede de temperatuur van het groeitussenvlak, in hoofdzaak gelijkblijvend zijn. Voor silicium bijv., is de meniscushoek 10 onder gelijkblijvende omstandigheden gelijk aan 11° + 1°, waarbij de meniscushoek onder gelijkblijvende omstandigheden voor germanium ongeveer 8° is. Verder is waargenomen, dat voor althans silicium, de meniscushoek onder gelijkblijvende omstandigheden niet waarneembaar wordt beïnvloed door variaties van vrijwel twee 15 grote orden in de krist algroeisnelheid, hoewel veranderingen in de meniscushoogte optreden.

Omdat de meniscushoogte een essentiele parameter is voor het regelen van de groei van het kristallijne lichaam, kan voordeel worden getrokken uit het verschijnsel van de gelijkblijven-20 de meniscushoek.. Meer in het bijzonder bestaat een werkwijze voor het tot een maximum opvoeren van het contrast tussen de meniscus 30 en het lichaam 16 uit het beschouwen van de aansluiting 38 onder een hoek loodrecht op het oppervlak van de: meniscus, gevormd bij de aansluiting onder gelijkblijvende cmstandig-25 heden. Door het onder deze hoek beschouwen van de aansluiting, kan meer teruggekaatste straling worden gezien vanaf het oppervlak k2 van het lichaam l6 bij de aansluiting 38 dan van het oppervlak van de meniscus 30 bij de aansluiting 38 als gevolg van de gezichtshoek. Verder kan een contrast worden waargenomen 30 tussen de meniscus en het lichaam, omdat het uitzenden van straling in het zichtbare gebied van het elektromagnetische spectrum vanaf de vloeistofmeniscus ongeveer de helft is van die vanaf het vaste lichaam. Dienovereenkomstig is de oven 10 volgens figuur 1 voorzien van bijbehorende vensters tó, en zodanig geplaatst, 35 dat de vaste-stof/vloeistof/damp-aansluiting 38 en aangrenzende 800 0 2 51 -12- oppervlakken van de meniscus en het lichaam kunnen worden beschouwd onder een hoek volgens de zichthartlijn 48, waarbij een contrast kan worden waargenomen tussen de meniscus en het lichaam. Door het beschouwen van de aansluiting 38 door de poor-5 ten 44 volgens de hartlijn 48, kan dus de hoogte van de meniscus worden waargenomen en geregeld.

Omdat de plaatsen van de tegenover elkaar liggende randen 50A en 50B onderling alsmede met betrekking tot deteinden van het matrijsdeel 20, in verband staan met de hoogte van de menis-10 cus en dus de dwarssnedeafmeting van het lichaam, dat groeit, verschaft de plaats van de randen een maat,waarmee de groei, van het lichaam kan worden geregeld. De plaatsen van de randen kan worden geregeld door werkwijzen, zoals het regelen van de treksnelheid of van de energie naar elk der eindverwarmers 18C 15 en 18D.

Tot de hiervoor beschreven mate i.s de inrichting volgens de figuren 1-3 evenals de manier van beschouwen, bekend. Tegenwoordige stelsels voor het waarnemen van de meniscus 30 en/of de tegenover liggende randen 50 zijn echter om een of meer van 20 de volgende redenen onvoldoende. Het beschouwen van de meniscus volgens de hartlijn 48 onder een hoek. loodrecht op het oppervlak van de meniscus, waar deze aansluit op de aansluiting 38 gedurende gelijkblijvende omstandigheden, is bevredigend voor het verbeteren van het contrast voor het zodoende beter beschouwen .25 van de aansluiting. Voor het dirket beschouwen echter door bijv. een microscoop, is de feitelijke hoogte -®n de meniscus· veelal niet te onderscheiden. Een dergelijke werkwijze is dus bruikbaarder bij toepassing van stralingswaaraeemorganen vocr.het waarnemen van de betrekkelijke stand van de aansluiting 38. Het toepassen 30 van waameemorganen kan echter onbevredigend zijn wanneer het di-rekt beschouwen wenselijk is, in het bijzonder wanneer het de voorkeur verdient, dat de bediener ononderbroken de werkwijze tijdens het plaatsvinden daarvan beschouwt. Een verder nadeel van het direkt beschouwen van de meniscushoogte met een micros-35 coop, is de belasting, spanning en vermoeidheid van de bediener, 80 0 0 2 51 • * -13- samenhangende met een dergelijk beschouwen. Omdat niet de totale breedte van de meniscus kan worden beschouwd zonder de microscoop om een pen te draaien, kan verder de gehele meniscus niet in een keer worden beschouwd. Thermische vallen over de matrijs-5 bovenkant van het matrijs deel 20 worden dus niet waargenomen.

De andere werkwijze voor het beschouwen van de tegenover elkaar liggende randen 50A en 50B van het lichaam b2 vlak boven de aansluiting 38, kan tot stand worden gebracht door het.direkt beschouwen of door het toepassen van waameemorganen als gevolg 10 van het verschil in contrast tussen het lichaam b2 en de achtergrond in de oven 10. Ook hier heeft het stelsel van het direkt beschouwen voordelen boven de stelsels met waameemorganen.

Hoewel de werkwijze van het direkt beschouwen het mogelijk maakt de gehele breedte van de meniscus te beschouwen, is deze werk-15 wijze volledig onbevredigend gebleken bij het met voldoende oplossing beschouwen van de meniscus, in het bijzonder wanneer het gewenst is de meniscus waar te nemen en te bestuderen gedurende het groeien van het kristallijne lichaam.

Andere voordelen en nadelen van de verschillende stelsels 20 voor het direkt beschouwen en het waarnemen, zijn duidelijk voor deskundigen op dit gebied. De uitvinding voegt in hoofdzaak vele van de voordelen van de verschillende stelsels samen en vermindert in aanzienlijke mate vele van de nadelen, of heft deze op.

Het verbeterde onderhavige stelsel maakt het de beschouwer moge-25 gelijk de totale breedte van de aansluiting 38, de meniscus 30 en het aangrenzende gedeelte van het lichaam b2 te beschouwen en gelijktijdig de hoogte van de meniscus met voldoende oplossing te beschouwen. De bedienaar kan direkt .de groei van het lichaam k2 beschouwen met een betrekkelijk verminderde belasting en span-30 ning dan bijv. samenhangende met de microscoop. Als gevolg hiervan is een verbeterd onderling inwerkend stelsel verschaft, met een verbeterde koppeling mens-machine, waardoor een gemakkelijker regeling van de machine kan worden gehandhaafd door de bediener met minder vermoeidheid.

35 Onder verwijzing naar de figuren 1 en b wordt een voorkeurs- 80 0 0 2 51 -ll+- uitvoeringsvorm van het onderhavige stelsel beschreven. Het stelsel bevat in het algemeen optische middelen, in hun algemeenheid aangeduid door het verwijzingscijfer 60 in figuur 1, voor het vormen van een beeld, dat de aansluiting 38 bevat en gedeelten 5 van de meniscus 30 en het lichaam 1+2, grenzende aan de aansluiting 38. Het gevormde beeld is anamorf, zodat de totale breedte van de aansluiting 38 en de aangrenzende gedeelten van de meniscus 38 en het lichaam 1+2 kunnen worden waargenomen, en zodat de waargenomen hoogteafmetingen van de meniscus en van de lichaams-10 gedeelten zijn vergroot met betrekking tot de breedteafmetingen.

Zoals algemeen bekend, is een anamorf optisch stelsel een stelsel, dat althans een optisch element omvat, voorzien.van een andere vergroting in een hoofdmeridiaan dan in de andere (zie bijv. het Amerikaanse octrooischrift 1+.059-31+3, of "Modem Optical 15 Engineering: The Design of Optical Systems·" door Warren J. Smith, McGraw-Hill Book Company (Hew York.} T966, biz.239-21+1}. Volgens de uitvinding is de hoofdmeridiaan, waarin de grotere vergroting is verschaft, in het algemeen de vertikale afmetingen van het beeld, zodat een grotere oplossing van vertikale afmeting van 20 de aansluiting en aangrenzende gedeelten van de meniscus en het lichaam, is verschaft. De optische middelen 60 bevatten bij voorkeur een richtlens 62 voor het richten van de lichtstralen 61+, doorgelaten volgens de zichthartlijn 1+8. De middelen 60 bevatten ook prismatische middelen 66 voor het verschaffen van de gewenste 25 vergroting van de stralen 61+ in de hoofdmeridiaan. De prsima-tische middelen 66 bevatten bij voorkeur zes prisma's 66A-66F voor het verschaffen van twintigmaal de vergroting in de hoofdmeridiaan dan in de andere. Eet is duidelijk, dat het aantal prisma's en de gewenste vergroting in de hoofdmeridiaan verander-30 lijk kan zijn afhankelijk van faktoren, zoals de afmeting van het oorspronkelijke beeld, dat wordt beschouwd, en de gewenste oplossing. Verder kunnen andere anamorfe optische middelen worden gebruikt voor het verschaffen van de gewenste vergroting in de hoofdmeridiaan, zoals cylindrische lenzen. Bij de weergegeven 35 prisma's 66, ontvangt het prisma 66.A de gerichte stralen 61+ van 800 0 2 51 -15- de lens 62, waarbij de stralen in de hoofdmeridiaan worden uit-gespréid of gebroken zonder de stralen in de andere meridiaan te beïnvloeden. Het prisma 66B ontvangt op soortgelijke wijze de stralen van het prisma 66a, en spreidt de stralen uit of 5 breekt deze verder in de hoofdmeridiaan zonder de stralen in de andere te beïnvloeden. De prisma's 66C, 66ü, 66e en 66F verschaffen alleen een verdere vergroting in de hoofdmeridiaan.

Tenslotte worden de stralen vanaf het laatste prisma 66f gekaatst naar een videocamera 70 door middelen 68 in de vorm van 10 een prisma of spiegel voor het weerkaatsen van de stralen 6k.

De camera 70 is een willekeurige inrichting voor het vormen en omzetten van het beeld, vertegenwoordigd door de .’stralen 6U die door de prisma.? s 66 gaan en worden weerkaatst door de middelen 68 (gewoonlijk door het herhaaldelijk aftasten van het ge-15 vormde beeld), in een elektrisch signaal, dat het beeld vertegenwoordigt. Het elektrische signaal bevat gewoonlijk de twee sig-naalcomponenten, waarvan er een het videosignaal is. Het videosignaal is gewoonlijk een analoog signaal, waarvan de signaalsterkte verandert met veranderingen in sterkte van..de bijbehoren-20 de beeldgedeelten van elk af get ast beeld. De tweede signaalcom-ponent, verschaft door de camera 70, wordt in het algemeen aangeduid als het synchronisatiesignaal, dat een vergelijking verschaft met betrekking tot het begin en het einde van elk aftasten van het beeld, zoals vertegenwoordigt door het videosignaal. De 25 camera J0 kan bijv. een beeld-orthicon zijn of een beeld-vidicon. Andere dergelijke inrichtingen zijn algemeen bekend op dit gebied.

Onder verwijzing naar figuur U, wordt het zodoende door de camera 70 opgewekte elektrische signaal gezonden naar het video-30 stelsel 72. Bij het voorkeursstelsel, worden gegevens met betrekking tot de groei van het lichaam k2 verkregen uit middelen 7^ voor het opwekken van een gegevenssignaal. Thermokoppels kunnen bijv. zijn geplaatst op verschillende plaatsen in de oven voor het meten van de plaatselijke temperaturen op elk dezer plaatsen. 35 Op soortgelijke wijze kunnen de datum en de tijd, waarop het li- 80 0 0 2 51

-V

-16- ehaam groeit, van belang zijn. De verschillende parametermetingen kunnen zichtbaar worden aangegeven op een aangepast instrumentenpaneel of kunnen eenvoudig worden verschaft in de vorm van elektrische videosignalen. Dienovereenkomstig kunnen de middelen 5 Ik een tweede videocamera zijn, aangebracht voor het omzetten van een beeld van een instrumentenpaneel, dat zichtbaar de van belangzijnde parametervaarden aangeeft, in een tweede elektrisch signaal of een stelsel voor het opwekken van videosignalen, di-rekt verkregen van de meetinstrumenten, zoals de thermokoppels.

10 In ieder geval worden de elektrische signalen, opgewekt door de middelen 7^ voor het opwekken van gegevenssignalen, gesynchroniseerd met het videosignaal, verschaft door de camera 70, zodat beide kunnen worden weergegeven als aangrenzend gesuperponeer.de beelden. Het zenden van de elektrische signalen, opgewekt door 15 de camera 70 en de opwekmiddelen 7^ naar het stelsel 72 wordt op een willekeurige passende manier tot stand gebracht, zoals direkt over de lijn 76 of ook via een EM-uitzending door de lucht.

Om hierna duidelijker blijkende redenen, bevat het stelsel 20 Jk bij voorkeur eerste en tweede videomonitors J8 en 80. De monitor 78 geeft de beelden weer, verschaft door de camera 70 en de middelen 7^s gegrond op de synchronisatie en analoge videosignalen, ontvangen van deze beide over de lijn j6. In dit verband kunnen de synchronisatie en analoge videosignalen worden 25 geregistreerd op een videolintspeler 79» zodat, indien gewenst, de aan de monitors 78 en 80 verschaft synchronisatie- en videosignalen uit deze vooraf in de videolintspeler 79 geregistreerde signalen. De monitors 78 en 80 (niet gedetailleerd weergegeven) zijn kathodestraalbuizen, die elk in het algemeen een elektronen-30 kanon bevatten voor het produceren van een elektronenbundel, die verantwoordelijk is voor het ontvangen videosignaal, verder middelen voor het aanspreken op horizontale en vertikale stuursignalen voor het veranderen van de stand van de elektronenbundel voor het produceren van een rast eraftasting, en een beeldmozalek, 35 dat aanspreekt op de elektronenbundel voor het weergegeven van 80 0 0 2 51 -17- het beeld. De monitor 78 verschaft een samengesteld beeld van de meniscus 30, de aansluiting 38 en het lichaam 16, soortgelijk aan de beelden, gevormd door de camera 70 en de middelen 7^.

De monitor 78 bevat dienovereenkomstig alle noodzakelijke con-5 structie voor het produceren van deze beelden uit de signalen, ontvangen over de lijn 76. De monitor 80 verschaft een beeld, waarvan de in figuur 5 getoonde veergeving gebruikelijk is.

Het stelsel 72 is in het algemeen ondermeer ontworpen voor het verbeteren van het contrast tussen verschillende gedeelten 10 van het beeld van de meniscus en het aangrenzende lichaam en het matrijsdeel, teneinde het de bedienaar mogelijk te maken de groei van het lichaam uit de meniscus gemakkelijk waar te nemen en te bestuderen, en bij voorkeur de benodigde regelwerkingen uit te voeren, gebruikt voor het regelen van de groei van het li-15 chaam. Meer in het bijzonder bevat het stelsel J2 bij voorkeur middelen in de vorm van een synchronisatiescheider 82, voor het scheiden van de video en synchronisatiesignalen, verkregen van de elektrische 1signalen, ontvangen van de camera 70 en de middelen 7^j en het opwekken van de horizontale en vertikale stuur-20 of tijdbasissignalen voor de monitor 80. De horizontale en vertikale stuursignalen worden opgewekt in aanspreking op het synchronisaties ign aal, en worden, zoals algemeen bekend, gebruikt in de monitor 80 voor het veranderen van de stand van de elektronenbundel voor het produceren van de rasteraftasting van het 25 beeldmozaïèkl.voor het produceren van het beeld op het beeldmo-zaxek. Voor het verbeteren van het contrast:tussen twee willekeurige contrasterende punten in het beeld van de monitor 80, wordt het samengestelde analoge videosignaal, verschaft door de synchronisatiescheider 82, geplaatst op middelen, bij voorkeur 30 in de vorm van een kwantiseerschakeling 8U voor het signaal- niveau teneinde het analoge signaal om te zetten in een digitaal-signaal. De kwantiseerschakeling 8U is bij voorkeur in de vorm van een drempeldetector, die het amplitudeniveau van het analoge videosignaal kan vergelijken met een vergelijkingsgelijk-35 stroomspanning, ingesteld door de bediener door het veranderen 800 0 2 51 -18- van de contrastdrempelregeling 86. Wanneer het analoge videosignaal het drempelniveau overschrijdt, ingesteld door de regeling 86, is de uitgang van de kwantiseerschakeling 8k een betrekkelijk groot gelijkstroomsignaal, waarbij wanneer het analoge 5 videosignaal gelijk is aan of ligt beneden'het drempelniveau, de uitgang van de kwantiseerschakeling 8h een betrekkelijk klein gelijkstroomsignaal is. De gedigitaliseerde uitgang van de kwantiseerschakeling 8^ wordt samen met de vertikale en horizontale stuursignalen van de synchronisatiescheider 82 toegevoerd aan een 10 videosignaal-middelschakeling 88.

De middelschakeling 88 kan de sterktewaarden van de gedeelten van het gedigitaliseerde signaal van de rast eraf tas ting, vertegenwoordigd door het gedeelte van het beeld in het in figuur 5 weergegeven venster 100, middelen. Meer in het bijzonder 15 bevat de middelschakeling 88 regelingen 90, 92, 9^ en 96 voor het verschaffen en aanpassen van de afmeting en de plaats van het venster 100 in het beeld volgens figuur 5· Door de regelingen 90 en 92 kan de bediener de breedte en de hoogte van het venster regelen, waarbij de waarnemer door de regelingen 9^ en 96 de 20 horizontale en vertikale plaatsen van het venster kan regelen. Zoals hierna duidelijker wordt, kan door het aanpassen van de afmeting en de plaats van het venster 100, zodat dit een gedeelte lijkt te overlappen van de aansluiting 38 en de aangrenzende meniscus 30 en het lichaam 16, een regelsignaal worden·:.opgewekt 25 voor het regelen van de groei van het lichaam 16. De middelschakeling 88 middelt het gedeelte van het gedigitaliseerde videosignaal, verschaft door de kwantiseerschakeling 8^ in het venster 100. en verschaft een gelijkstrooamuitgangssignaal op de lijn 1Q2 als vertegenwoordiging van dat gemiddelde. De middelschakeling 30 88 verschaft ook het gedigitaliseerde videosignaal, verschaft door de kwantiseerschakeling &k samen met een signaalgedeelte, dat het beeld van het venster 100 vertegenwoordigt, aan de videomonitor 80. De gelijkstroomsuitgang op de lijn 102 kan zichtbaar worden weergegeven aan de bediener, of, zoals weergegeven in fi-35 guur l·, gelegd aan het servo-regelstelsel 98 van een op dit ge- 800 0 2 51 -1.9- bied algemeen bekende soort, welk stelsel op zijn beurt de trek-snelheid kan regelen, waarmee het lichaam 16 door het mechanisme 32 wordt getrokken, verder de energie naar de vervarmers 18 regelen of de groei regelen van het lichaam op een willekeurige 5 andere, op dit gebied bekende wijze. Hoewel niet gedetailleerd weergegeven, kan het stelsel 98 bijv.* een SCB-schakelketen bevatten, die foutwaarneemmiddelen omvat voor het waarnemen van het verschil tussen een ingestelde waarde van de uitgang van de middelschakeling 88 (bepaald door de bediener} wanneer de voorkeurs-1Q omstandigheden heersen, en de feitelijke uitgang van de middel-schakeling 88, en een integreerSchakeling voor het integreren van het zodoende geproduceerde fputsignaal, waarbij het daaruit voortvloeiende geïntegreerde signaal wordt gebruikt voor het regelen- van het SCR-schakelaar. Deze laatste kan op zijn beurt 15 worden gebruikt voor het regelen van de energie naar het trek-mechanisme 32 of de verwarmers 18 in aanspreking op het gelijk-stroomsignaalniveau over de lijn 102, Het synchronisatiesignaal verschaft door de scheider 82, wordt gebruikt voarhet verschaffen van de rasteraftasting en dus de beeldweergeving op de monitor 20 80.

Het stelsel T2 kan bestaan uit willekeurige bekende stelsel-componenten voor het uitvoeren van de aangegeven werkingen. De monitors 78 en 80 en de lintspeler 79 kunnen dus bijv. willekeurige televisietoestellen en videolintspelers zijn, zoals thans 25 in de handel beschikbaar. De synchronisaties'cheider 82, de kwan-tiseerschakeling 8k voor het signaa.lni.veau en de videcmiddelscha-keling 88 zijn alle in de handel verkrijgbaar.

Tijdens bedrijf zijn de optische middelen en de camera 7Q bij voorkeur op de in figuur 1 weergegeven wijze geplaatst voor 30 het zodoende beschouwen van de meniscus 3Q en het lichaam 16 volgens de zichthartlijn 1*8, zodat een maximum contrast wordt verschaft in het beschouwde beeld tussen de meniscus en het lichaam bij de aansluiting 38. Als gevolg van de anamorfe aard van de optische middelen 60, kan de gehele meniscus· 30 worden be-35 schouwd met een goede oplossing van zowel de hoogte als breedte- 80 0 0 2 51 -2Q- afmetingen. Het "beeld van de meniscus en de omringende constructie wordt gevormd door de optische middelen 60 en gefocusseerd door de focusseermiddelen (niet weergegeven) van camera 70. Gelijktijdig kunnen passende metingen van verschillende parameters, 5 die van belang kunnen zijn, worden gemaakt gedurende de groei van het kristallijne lichaam, waarbij een tweede videosignaal, dat deze gemeten parameters vertegenwoordigt en daarvan is verkregen, kan worden opgewekt door de middelen 7^, De samengevoegde video- en synchronisatiesignalen, verschaft door de camera 10 70 en de opwekmiddelen 7^, worden over de lijn lè gezonden, waar bij het volledige beeld kan worden beschouwd door de eerste monitor 78» en, indien gewenst, geregistreerd door de lintspeler 79· Hoewel het contrast van het op de monitor 78 weergegeven beeld kan worden veranderd, kan het contrast tussen twee willekeurige 15 contrasterende punten in het beeld verder worden verbeterd door het zenden van het samengestelde videosignaal direkt vanaf de lijn l6 of vanaf de lintspeler 79 naar de schelder 82. Het samengestelde videosignaal wordt gescheiden van het synehronisatie-signaal, en gelegd aan de ingang van de kwantiseerschakeling 8U.

20 Door het op juiste wijze instellen van de contrastdrempel met de regeling 86, kunnen gedeelten van het beeld van het lichaam en de. meniscus, welke gedeelten moeilijk kunnen zijn te onderscheiden in het op de eerste monitor gevormde beeld, gemakkelijk worden onderscheiden op de tweede monitor. Gedurende het gelijk-25 blijvend groeien, waarbij de groei van het lichaam 16 uit de. meniscus 30 wordt beschouwd volgens de hartlijn ^8, kan bijv. een contrast tussen het lichaam 16 en de meniscus 30 bij de aansluiting 38 worden waargenomen op de eerste monitor 78, omdat een grotere hoeveelheid weerkaatst licht wordt ontvangen vanaf het oppervlak 30 van het li.chaam 16 dan vanaf het oppervlak van de meniscus 30 bij de aansluiting 38 als; gevolg van de gelijkblijvende meniscushoek. tussen deze twee. Door het instellen echter van de regeling 86, zodat de drempelcontrastinstelling zich (1}_ boven de gedeelten bevindt van het videosignaal, ontvangen van de schelder, 35 welke gedeelten de gedeelten van de meniscus 30 bij de aanslui- 800 0 2 51 -21- ting 38 vertegenwoordigen, en (2) beneden de gedeelten van bet videosignaal, ontvangen van de scheider, welke gedeelten de gedeelten van het lichaam 1ö bij de aansluiting 38 vertegenwoordigen, wordt het samengestelde videosignaal gedigitaliseerd voor 5 het verbeteren van het contrast tussen het lichaam en de meniscus bij de aansluiting. De gedigitaliseerde uitgang van de kwan-tiseerschakeling 8¼ wordt gelegd aan de videamiddelschakeling 88, die op zijn beurt het aanvullende videosignaal verschaft, dat het venster 100 vertegenwoordigt, aan de tweede videomonitor 80.

. 10 De monitor 80 ontvangt ook het synchronisatiesignaal van de scheider 82, zodat de beelden, verschaft door de optische middelen 60, de middelen 8U en de middelschakeling 88, worden weergegeven op het scherm voor het verschaffen van het samengestelde beeld, waarvan de in figuur 5 getoonde weergeving, gebruikelijk 15 is. Het stelsel kan worden gebruikt voor het regelen van de groei van het lichaam 16, voor het handhaven van een gelijkblijvende groei vaihet lichaam door het eenvoudig zodanig verstellen van de afmeting en de stand van het venster 100, dat dit althans een gedeelte dekt van de aansluiting 38, zoals weergegeven in 20 figuur 5. De middelschakeling 88 verschaft een gelijkstroomuit-gangssignaal, dat de gemiddelde sterkte vertegenwoordigt van het gedeelte van het beeld binnen het venster. Omdat een verbeterd contrast aanwezig is tussen de meniscus en het lichaam in de beeldweergeving van de tweede monitor 80, verandert het gelijk-25 stroomsuit gangs signaal van de middelschakeling 88 met verande ringen in de vertikale stand van de aansluiting 38, welke veranderingen plaatsvinden wanneer er een verandering is in de groeiomstandigheden. Het servo-regelstelsel 98 kan derhalve worden versteld voor het verschaffen van een positief of negatief 30 fputsignaal in afhankelijkheid van het naar boven of beneden be wegen van de aansluiting 38. Het fputsignaal wordt dienovereenkomstig gebruikt voor het regelen van de energie naar de verwar-mers 18 voor het zodoende vergroten of verkleinen van de energie naar de verwarmers, of voor het regelen van de energie naar het 35 trekmechanisme 32 voor het zodoende verhogen of verlagen van de 800 0 2 51 -22- treksnelheid van het lichaam 16 uit de meniscus 89.

De onderhavige beginselen kunnen ook worden gebruikt voor het regelen van de groei van het lichaam 16 door het regelen van de plaats van de tegenover elkaar liggende randen 50A en 50B van 5 het lichaam 16. Dit wordt verschaft door het in figuur 6 weergegeven stelsel. Meer in het bijzonder is het stelsel volgens figuur 6 gelijk aan het stelsel volgens figuur behalve dat het stelsel J2A een tweede videomiddelschakeling omvat voor het verschaffen van een tweede venster in het beeld, alsmede een 10 tweede gelijkstroomsuitgangssignaal voor het regelen van de energie naar de verwarmers 18 of het trekmechanisme 32. Meer in het bijzonder is de uitgang van de kwantiseerschakeling 81 verbonden met de twee middelschakelingen 88a en 88B, elk op gelijke wijze werkzaam als de middelschakeling 88 van figuur 1. Op soort-15 gelijke wijze worden de vertikale en horizontale stuursignalen, opgewekt door de schelder 82, beide verschaft aan elk der midde-schakelingen 88A en 88B. Elke middelschakeling 88A en 88B is voorzien van afzonderlijke regelingen 90s 92, 9l en 96 voor het regelen van de afmeting en de plaatsen van de vensters 100A en 20 1Q0B, weergegeven in figuur 7. Be gelijkstroomuitgangssignalen verschaft door de middelschakelingen 88a en 88b, kunnen worden toegevoerd aan weergeefmeters of ook, zoals weergegeven, aan een servo-regelstelsel 9ÖA voor het regelen van de energie naar de verwarmers 18 of het trekmechanisme 32. Dit trekmechanisme kan 25 eenvoudig een middelketen bevatten voarhet middelen van de gelijkstroomssignaaluitgangen van de middelschakelingen 88A en 88b. De middelketen kan op zijn beurt een uitgang verschaffen, die het gemiddelde vertegenwoordigt van de twee gelijkstroomsig-nalen. De uitgang kan dan worden gebruikt voor het regelen van de 30 energie naar het trekmechanisme 32 op een op dit gebied algemeen bekende wijze, zodat wanneer de randen 5QAen 5QB (weergegeven in het beeld van figuur 7). naar elkaar en uit elkaar bewegen, resp. aangevende, dat het lichaam te snel of te langzaam wordt getrokken), de energie naar het mechanisme 32 kan worden verminderd of 35 vergroot voor het verlagen of verhogen van de treksnelheid van 80 0 0 2 51 -23-

het lichaam 16. Ook kan het servo-regelstelsel 98a bestaan uit twee SCB-schakelketens van de soort, beschreven met betrekking tot het stelsel 98 volgens figuur k. Elke SCR-schakelketen kan op zijn beurt worden gebruikt voor het regelen van de energie 5 naar de randverwarmers 18C en 18D op een op dit gebied algemeen bekende wijze. Derhalve wordt de energie naar elke randverwarmer 18c en 18D gekozen geregeld en veranderd in afhankelijkheid van het naar de trekhartlijn ko bewegen van de rand 100A of 100B (hetgeen de noodzaak aangeeft voor een vermindering van energie 10 naar de betrokken randvervaimerl of vanaf de trekhartlijn kQ

wegbeweegt (hetgeen de noodzaak aangeeft voor een vergroting van de energie naar de betrokken randverwarmer}. Andere regelstelsels zijn op dit gebied algemeen bekend.

De werking van het stelsel volgens figuur 6 is gelijk, aan 15 dat van het stelsel volgens figuur k in de mate, d&t de video en synchronisatiesignalên, verschaft door de camera TQ en de opwekmiddelen 7^, over de lijn 76 worden gezonden naar de eerste videomonitor 78 en de videolintspeler 79, en naar de synchroni- k satiescheider 82. Deze laatste scheidt de samengesteldel video-20 signalen van het synchronisatiesignaal en wekt de horizontale en vertikale stuursignalen op. Het contrast drempelniveau, bepaald door de regeling 86 wordt ingesateld (1} boven de video-signaalniveau's, die de achtergrond vertegenwoordigen van het beeld achter het lichaam l6, en (2} beneden de videosignaal-25 niveau*s, die het lichaam 16 vertegenwoordigen, voor het zodoende vergroten van het contrast tussen het lichaam 16 en de achtergrond bij de randen 50 in het weergeefheeld van de tweede videomonitor 8θ, zoals weergegeven in figuur 6. De uitgang van de kwantiseerschakeling 8U, alsmede de horizontale en vertikale 3Q stuursignalen, worden tóegevoerd aan de tweede middelsehakelingen 88a en 88B, zodat de twee vensters 1ÖQA en 1Q0B worden verschaft. De plaats en afmeting -ven elk venster 10ÖA en 100B worden ingesteld door de regelingen 9QA, 92A, 9^A, 96A, 9GB, 92B, 9^B en 96B, zodat in de beeldweergeving van de tweede monitor, de ven-35 sters 100A en 100B de betrokken randen 50A en 50B vlak boven de 800 0 2 51 -2U- meniscus 30 overlappen, zoals weergegeven in figuur 7· Door het bereiken van gelijkblijvende groeiomstandigheden van het lichaam 16, bepalen de gelijkstroomsuitgangen van de middelschakelingen 88A en 88B, de vergelijkingsuitgangsniveau’s. Dienovereenkomstig 5 verschaffen verschuivingen in een van de of beide randen 50A en 50B, veranderingen in een van de of beide gelijkstroomsuit-gangsniveau's van de middelschakeling 88A en 88B. Deze veranderingen kunnen zichtbaar worden aangegeven of, zoals weergegeven in figuur 6, toegevoerd aan het servo-stelsel 9δΑ, zodat de 10 energie naar het trekmechanisme 32 of naar de randverwarmers 18C of 18D wordt aangepast voor het handhaven van een gelijkblijvende groei.

Hoewel de uitvinding in de voorkeursuitvoeringsvorm daarvan is beschreven, is het duidelijk., dat bepaalde veranderingen kun-15 nen worden aangebracht zonder de beginselen van de uitvinding te verlaten. De in de figuren k en 6 weergegeven stelsels bijv. zijn elk beschreven voor gebruik met een enkele oven 10. Wanneer het echter gewenst is het groeien te beschouwen van lichamen in een aantal ovens met een enkel stelsel, kan het stelsel volgens 20 figuur h of dat volgens figuur 6 gemakkelijk worden aangepast.

Onder het meer in het bijzonder verwijzen naar figuur 8, kunnen de camera 70 en de optische middelen 60 zijn gemonteerd aan een gemeenschappelijke steun 110, gekoppeld met en beweegbaar op loopbaanmiddelen 112. De loopbaanmiddelen 112 zijn met hetrek-25 ‘king tot een aantal ovens· (bijv. de in figuur 8 weergegeven vier ovens 10A, 1QB, 100. en 1QD.I zodanig geplaatst, dat de camera 70 en de optische middelen 60 gekozen kunnen worden bewogen in een stand met betrekking tot elk der ovens 10, zodat het lichaam : 16, dat in een bepaalde oven groeit, kan worden waargenomen. Mid-30 delen, zoals een omkeerbare stapmotor 11U, aansprekende op de regeling 116, kunnen zijn gekoppeld met de steun 110 voor het bewegen van de camera 70 en de optische middelen 6ü op de loopbaanmiddelen 112 in een van de twee richtingen.

Wanneer het wenselijk is de groei te beschouwen van een aan-35 tal kristallijne lichamen, dat groeit in een enkele oven, kan de 80 0 0 2 51 V * -25- uitvindng gemakkelijk worden aangepast voor het verschaffen van een inrichting voor het beschouwen van elk kristallijn lichaam, dat groeit, te weten elk door een ander venster hé van de oven 10. Een afzonderlijk stelsel bijv., dat een camera 70, de op-5 tische middelen 6 0 en een bijbehorend videostelsel 72 omvat, kan ten opzichte van elk venster hé op de hiervoor beschreven wijze zijn geplaatst. Ook.kan, zoals weergegeven in figuur 9, een multiplexeerschakeling worden gebruikt voor het toepassen van een enkel videostelsel 72 met een aantal camera's 70 en de 10 daarbij behorende optische middelen 60. Meer in het bijzonder omvat de weergegeven inrichting vier camera's 70A, 7QB, TOC en 70D met de bijbehorende optische middelen 6θΑ, 60B, 60C en 60D voor het waarnemen van de groei van de bijbehorende kristallijne lichamen in de oven 10 door vier verschillende vensters hé van de 15 oven. Het is duidelijk, dat het aantal camera's 70 met bijbehorende optische middelen niet is beperkt tot vier, maarvveranderlijk kan zijn in afhankelijkheid van het ontwerp van de oven 10, het aantal lichamen, dat groeit en andere ontwerpoverwegingen. Het uitgangssignaal van elke camera 70 samen met de bijbehorende uit-20 gang van de opwekmiddelen 7^, wordt over een betrokken lijn jé verschaft aan de multiplexeerschakeling 120. Multiplexeerschake-lingen zijn op dit gebied algemeen bekend. In het algemeen is de multiplexeerschakeling 120 ontworpen voor het opeenvolgend en herhaaldelijk zenden vanlde signalen, gezonden over de lijnen 25 7ÖA, 76b, 76C en 76D, naar het enkele videostelsel 72. De video-weergeving kan een aanduiding bevatten over welke lijn 76 wordt gebruikt voor het zenden door de multiplexeerschakeling 120 voor het aan de waarnemer aan ge ven van welk kristallijn lichaamsbeeld, de weergeving verschaft.

30 De zodoende beschreven uitvinding heeft een aantal voorde len. De groei van een kristallijn lichaam, zoals een silicium of germaniumlichaam, kan gemakkelijk worden waargenomen en bewaakt alsmede geregeld* Door het anamorf vergroten van een hoofdmeridiaan, d.w.z. de vertikale afmeting, van het beeld van de 35 meniscus en het aangrenzende gedeelte van het lichaam met betrek- 80 0 0 2 51 -26- king tot de andere hoofdmeridiaan, d.w.z. in de horizontale richting van het heeld, kan de totale meniscus met voldoende oplossing in beide richtingen worden waargenomen. Door het weergeven van het beeld op een videoweergeving, zoals de monitors J8 en 5 80, kan het groeien gemakkelijk worden waargenomen met weinig of geen fysische en psychologische belasting en spanning voor de waarnemer. Het gebruik van de kwantiseerschakeling 8U maakt het de waarnemer mogelijk het contrast tussen twee willekeurige plaatsen van het beeld van de meniscus en het lichaam verder te 10 verbeteren met de verdere mogelijkheid het drempelniveau met de regeling 86 aan te passen, bij welk niveau het verbeterde contrast wordt verschaft. Door het toepassen van de middelschake-lingen 88, 88A en 88B, kan de regeling van de groei van het lichaam 16 gemakkelijk worden bereikt. Tenslotte bestaat het alge-15 mene voordeel van de uitvinding uit het verbeteren van de koppeling mens-machine voor het zodoende vergemakkelijken van de omstandigheden, waaronder de groei van kristallijne lichamen kan worden waargenomen, bestudeerd, bewaakt en geregeld. Andere voordelen zijn duidelijk voor deskundigen op dit gebied.

20 Omdat bepaalde veranderingen kunnen worden aangebracht in de voorgaande inrichting zonder buiten het kader van de uitvinding te treden, is het de bedoeling, dat alle maatregelen, vervat in de voorgaande beschrijving en weergegeven in de tekening, als verduidelijkend en niet als beperkend moeten worden gezien.

25 800 0 2 51

Claims (18)

1. 2. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen voor het digitaliseren van het analoge videosignaal, middelen bevatten voor het vergelijken van de amplitude van het 25 analoge videosignaal met een voorafbepaald drempelniveau, en het verschaffen van het gedigitaliseerde videosignaal bij een eerste signaalniveau wanneer het analoge videosignaal zich boven het drempelniveau bevindt, en bij een tweede signaalniveau, wanneer · het analoge videosignaal zich beneden het drempelniveau bevindt. 3Q 3· Stelsel volgens conclusie 2, gekenmerkt door middelen voor het zodanig versnellen van het drenpelniveau,dat het contrast tussen twee willekeurige voorafbepaalde gedeelten van het beeld op de veergeefmiddelen, kan worden verbeterd. U. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 35 videoweergeefmiddelen verder middelen omvatten voor het middelen 800 0 2 51 -28- van de amplitude van gedeelten van het gedigitaliseerde videosignaal, welke gedeelten althans een vooraf gekozen gedeelte vertegenwoordigen van het beeld, en middelen voor het opwekken van een elektrisch signaal, dat het gemiddelde van de amplituden 5 vertegenwoordigt, waarbij de groei van het lichaam kan worden geregeld door het regelen van de snelheid, waarmee het lichaam wordt getrokken uit het groeismeltbad of van de temperatuur van het groeipad in aanspreking op het elektrische signaal.
2. 5. Stelsel volgens conclusie U, met het kenmerk, dat de 10 middelen voor het bepalen van het gemiddelde, middelen bevatten voor het veranderen van de afmeting en plaats van het bedoelde gedeelte van het beeld voor het veranderen van de gedeelten van het gedigitaliseerde videosignaal, gemiddeld door de middelen daarvoor. 15 6.Stelsel volgens conclusie 5» met het kenmerk, dat het be doelde gedeelte van het beeld de vastestof/vloeistof/damp-aan-sluiting bevat evenals de gedeelten van het lichaam en de meniscus grenzende aan deze aansluiting.
3. 7. Stelsel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de op-20 tische middelen een optische hartlijn bepalen, waarlangs het beeld wordt gevormd, welke optische hartlijn ten opzichte van de aansluiting in de aangrenzende gedeelten van de meniscus en het lichaam zodanig is gericht, dat het contrast verschijnt tussen de gedeelten van de meniscus en het lichaam bij de aansluiting.
4. 8. Stelsel volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de op tische hartlijn ongeveer loodrecht is gericht op het oppervlak van de meniscus bij de aansluiting, wanneer het oppervlak van de meniscus het oppervlak van het lichaam snijdt bij de aansluiting onder een gelijkblijvende meniscushoek. 30 9· Stelsel volgens conclusie 1, gekenmerkt door middelen voor het verschaffen van een tweede videosignaal, dat een beeld vertegenwoordigt van de waarden van vooraf gekozen parameters met betrekking tot de groei van het kristallijne lichaam, gezien in het beeld, en middelen voor het samenvoegen van het analoge vi-35 deosignaal met het tweede videosignaal. 800 0 2 51 \ * -29-
5. 10. Stelsel volgens conclusie 9» met het kenmerk, dat de middelen voor het verschaffen van een beeld van de bedoelde waarden, een camera bevatten voor het bschouwen van zichtbare weer-gevingen van die waarden.
6. 11. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de optische middelen een aantal anamorfe prisma's bevatten voor het vergroten van de hoogteafmeting van het beeld met betrekking tot de breedteafmeting daarvan.
7. 12. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 10 videoweergeefmiddelen, middelen omvatten voor het bepalen van het gemiddelde van de amplitude van gedeelten van het gedigitaliseerde videosignaal, welke gedeelten althans twee vooraf gekozen gedeelten van het beeld vertegenwoordigen, en middelen voor het opwekken van althans twee elektrische signalen, die het ge-15 middelde vertegenwoordigen van de amplitude van het gedigitaliseerde videosignaal, dat een van de betrokken gedeelten van een beeld vertegenwoordigt, waarbij de groei van het lichaam kan worden geregeld in aanspreking op deze elektrische signalen.
8. 13. Stelsel volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de 20 twee gedeelten van het beeld resp. de tegenover elkaar liggende zijranden bevatten van het .lichaam boven de aansluiting.
9. 14. Stelsel volgenscconclusie 1, gekenmerkt door middelen voor het bewegen van het stelsel door althans- twee standen voor let zodoende bewaken van de groei van een afzonderlijk kristallijn 25 lichaam op elk der plaatsen.
10. 15- Stelsel voor het bewaken van de groei van een kristallijn lichaam van een gekozen materiaal uit een groeismeltbad, zodat het lichaam een gekozen doorsnedegedaante heeft voor een vooraf gekozen afstand langs de lengte daarvan, welk groeibad 30 een meniscus heeft, die aansluit op het lichaam bij het groeibad voor het vormen van een vastestof/vloeistof/dsmp-aanslui ting, gekenmerkt door optische middelen voor het vomen van een beeld, dat de aansluiting bevat, evenals de gedeelten van het lichaam en de meniscus grenzende aan de aansluiting, welk beeld anamorf is, 35 zodat de totale breedte van de aansluiting en de aangrenzende 80 0 0 2 51 -30- gedeelten Tran het lichaam en de meniscus kan worden waargenomen, en de waargenomen hoogteafmeting van het beeld is vergroot met betrekking tot de breedteafmeting daarvan, en door videoweergeef-middelen, die middelen omvatten voor het middelen van de sterkte 5 van althans een vooraf gekozen gedeelte van het beeld, en sig-naalopwekmiddelen voor het opwekken van een elektrisch signaal, dat de waarde vertegenwoordigt van de gemiddelde sterkte van het vooraf gekozen gedeelte, waarbij de groèi van het lichaam kan worden geregeld door het regelen van de snelheid, waarmee het . 10 lichaam uit het groeismeltbad wordt getrokken of van de tempera tuur van het groeibad in aanspreking op het elektrische signaal.
11. 16. Stelsel volgens conclusie 15, met het kenmerk,dat de optische middelen een optische hartlijn bepalen, waarlangs het beeld wordt gevormd, welke optische hartlijn zodanig is gericht, 15 dat een contrast tussen de meniscus en het lichaam verschijnt bij de aansluiting in het beeld, waarbij het vooraf gekozen gedeelte van het beeld althans een gedeelte bevat van de aansluiting en de aangrenzende gedeelten van de meniscus: en het lichaam.
12. 17- Stelsel volgens conclusie 15-, met het kenmerk, dat de 20 optische middelen een optische hartlijn bepalen, waarlangs het beeld wordt gevormd, welke optische hartlijn zodanig is gericht, dat enerzijds een contrast tussen de tegenover elkaar liggende randen van het lichaam boven de aansluiting, en anderzijds de achtergrond achter het lichaam, verschijnt in het beeld, waarbij 25 de middelen voor het bepalen van een gemiddelde twee vooraf gekozen gedeelten middelen van het beeld, en de signaalopwekmiddelen twee elektrische signalen opwekken, die de waarden vertegenwoordigen van de gemiddelde sterkten van de gekozen gedeelten, waarbij de twee vooraf gekozen gedeelten elk een van de tegenover 30 . elkaar liggende randen van het lichaam bevatten.
13. 18. Stelsel voor het bewaken van de groei van een kristallijn lichaam van een gekozen materiaal uit een groeismeltbad, zodat het lichaam een gekozen doorsnedegedaante heeft over een vooraf gekozen afstand langs de lengte daarvan, welk groeibad 35 een meniscus heeft, die aansluit op het lichaam bij het groeibad 80 0 0 2 51 -31- voor het vormen van een vastestof/vloeistof/damp-aansluiting, gekenmerkt door de stappen van het vormen van een beeld, dat de aansluiting bevat, evenals de gedeelten van het lichaam en de meniscus, grenzende aan de aansluiting, welk beeld anamorf is 5 zodat de totale breedteafmeting van de aansluiting kan worden waargenomen, en de hoogteafmeting is vergroot met betrekking tot de breedteafmeting van het beeld, verder het opwekken van een analoog videosignaal, dat het beeld vertegenwoordigt, het digitaliseren van het analoge videosignaal voor het produceren van 10 een gedigitaliseerd videosignaal, en het weergeven van het beeld in aanspreking op het gedigitaliseerde signaal, waarbij het digitaliseren van het analoge videosignaal het contrast van het weergegeven beeld verbetert.
14. 19. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat 15 het digitaliseren van het analoge videosignaal de stappen omvat van het vergelijken van de amplitude van het analoge videosignaal met een voorafbepaald drempelniveau, en het produceren van het gedigitaliseerde videosignaal bij een eerste signaalniveau wanneer het analoge videosignaal zich boven het drempelniveau 20 bevindt, en bij een tweede signaalniveau wanneer het analoge videosignaal zich beneden het drempelniveau bevindt.
15. 20. Werkwijze volgens conclusie T9, gekenmerkt door het verstellen van het drempelniveau voor het versterken van het contrast tussen twee willekeurig voorafbepaalde gedeelten van 25 het weergegeven beeld.
16. 21. Stelsel voor het bewaken van de groei van een kristallijn lichaam uit een vloeibare smelt, welk lichaam aansluit op de vloeibare smelt bij een vastestof/vloeistof/damp-aansluiting, gekenmerkt door optische middelen voor het vormen van het beeld, 30 dat de aansluiting bevat, evenals de gedeelten van het lichaam en het smeltmateriaal grenzende aan de aansluiting, welk beeld anamorf is, zodat de totale breedte van de aansluiting en de aangrenzende gedeelten van het lichaam en het smeltmateriaal kan worden waargenomen, en de waargenomen hoogteafmeting van het 35 beeld is vergroot met betrekking tot de breedteafmeting daarvan. 80 0 0 2 51 -32-
17. 22. Stelsel volgens conclusie 21, gekenmerkt door video-weergeefmiddelen, die middelen omvatten voor het opwekken van een analoog videosignaal,dat het beeld vertegenwoordigt, verder middelen voor het digitaliseren van het analoge videosignaal voor 5 het produceren van een gedigitaliseerd videosignaal voor het'* weergeven van het beeld, waarbij de middelen voor het digitaliseren van het analoge -ddeosignaal het contrast verbeteren van het beeld op de weergeefmiddelen.
18. 23. Stelsel voor hdLbewaken van de groei van twee of meer 10 kristallijne lichamen, elk uit een vloeibare smelt, waarbij elk der lichamen aansluit op de betrokken vloeibare smelt bij een vastestof/vloeistof/damp-aansluiting, gekenmerkt door een aantal optische middelen voor het vormen van bijbehorende beelden van de betrokken kristallijne lichamen, waarbij elk beeld de aan-15 sluiting bevat, evenals de gedeelten van het lichaam en het smeltmateriaal, grenzende aan de aansluiting, en elk beeld an-amorf is, zodat de totale breedte van de betrokken aansluiting en aangrenzende gedeelten van het lichaam en het smeltmateriaal kunnen worden waargenomen, en de waargenomen hoogteaümeting van 20 elk beeld is vergroot met betrekking tot de breedteafmeting daarvan, door middelen voor het opwekken van een aantal elektrische signalen, behorende bij het aantal beelden, door video-weergeefmiddelen, die op-eenvolgend gekozen en herhaaldelijk aanspreken op het aantal elektrische signalen voor het opeenvol-25 gend gekozen en herhaaldelijk weergeven van het beeld, en door middelen die aanspreken op de videcweergeefmiddelen voor het regelen van de groei van elk. der lichamen. 2k. Stelsel volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat de videoweergeefmiddelen, multiplexeermiddelen bevatten voarhet 30 opeenvolgend gekozen en herhaaldelijk ontvangen van elk. der elektrische signalen. 800 0 2 51