RU1122014C - Способ управлени процессом выт гивани кристалла из расплава и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫТЯГИВАНИЯ КРИСТАЛЛА ИЗ РАСПЛАВА путем дозировки подпитки в зависимости от уровн  расплава и регулировани  диаметра кристалла в зависимости от температуры расплава, отличающийс   тем, что, с цельюповышени  надежности регулировани  диаметра растущего кристалла , задают интервал времени между подпитками, измер ют фактические интервалы времени между подпитками, а температуру расплава измен ют по отклонению этих интервалов от заданного значени . 2. Устройство управлени  процессом выт гивани  кристаллов из расплава, содержащее систему подпитки, контур регулировани  уровн  расплава в тигле, контур регулировани  диаметра кристалла и датчик уровн  расплава, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства, контур регулировани  диаметра кристалла содержит блок измерени  интервалов времени между дозированными подпитками , вход которого подключен к выходу датчика уровн  расплава, программатор заданных интервалов времени и блок сравнени , при этом выходы программатора и блока измерени  интервалов времени меж (Л ду подпитками подключены к входу блока сравнени  этих интервалов.

Description

Изобретение относитс  к технологии получени  кристаллов и может найти применение в производстве щелочно-галоидных кристаллов, например сцинтилл ционных, автоматизированным выт гиванием их из расплава.

Цель изобретени  - повышение надежности регулировани  диаметра растущего кристалла и работы устройства дл  его реализации . .

На чертеже представлена схема устройства дл  выт гивани  кристалла из расплава дл  реализации данного способа.

|ч Ю О

Устройство содержит выт гиваемый

кристалл 1, затравку 2, герметичную камеру 3, боковой и донный нагреватели 4, тигель 5, соединенный с дозатором 6 при помощи

трубки 7- питатель 8 странспортной трубкой 9, датчик 10 уровн  расплава, представл ющий собой щуп из пластиковой проволоки, электромагнитный клапан 11, блок 12 управлени  подпиткой, блок 13 измерени  интервалов времени между по,цпитками, программатор 14 заданных интервалов времени , блок 15 сравнени  интервалов времени и блок 16 коррекции температуры.

Устройство дл  осуществлени  способа выт гивани  кристалла из расплава работает следующим образом. При выт гивании кристалла 1 уровень расплава в тигле 5 понижаетс , мениск между щупом датчики 10 уровн  расплава и расплавом удлин етс  и в момент разрыва предельно выт нутого мениска блок 12 управлени  подпиткой открывает электромагнитный клапан 11,сообща  объемы питател  8 и ростовой камеры 3. Расплав при этом вытекает по трубке 9 в дозатор 5 до восстановлени  контакта щупрасплав .

В момент касани  поверхностью расплава кончика щупа клапан 11 закрываетс  и подпитка прекращаетс . Расплав из дозатора б через переточное отверстие перетекает в тигель 5, но контакт щуп-расплав при этом сохран етс  за счет образовани  нового предельно выт нутого мениска и т.д. Таким образом, величина дозы подпитки, а следовательно, и точность поддержани  уровн  расплава, определ етс  диаметром дозатора б (оптимал ьный диаметр 25-30 мм) и величиной предельно выт нутого мениска (пор дка 1-1,5 мм). При регулировании уровн  расплава в тигле 5 подпиткой по смгиалу датчика уровн  расплава, работающего на предельно выт нутом мениске, легко достигаетс  точность ± 10 мкм.

Подпупка по сигналу датчика 10 уровн  расплава носит дискретный характер. Расплав поступает из питател  8 в дозатор 6 только при отрыве щупа от поверхности расплава . При восстановлении контакта щупа с расплавом за счет поступившей в дозатор 6 порции расплава подпитка прекращаетс .

Как оказалось, сам характер подпитки, котора  пдаисходит по сигналу датчика 10 уровн  расплава, содержит информацию о массовой скорости роста кристалла 1 или о его диаметре.

При стабильном диаметре кристалгш 1 количество доз расплава, поступающего из питател  8 в тигель 5 в единицу времени, посто нно, т. е. посто нны интервалы времени между очередными подпитками или очередными разрывами контакта щуп-расплав .

. При увеличении диаметра кристалла 1 {увеличении расхода расплава на кристаллизацию ) частота подпиток возрастает (интервалы времени между подпитками сокращаютс ) и, наоборот, при уменьшении диаметра кристалла 1 уменьшаетс  расход расплава на кристаллизацию и интервалы времени между очередными подпитками увеличиваютс . Зависимость интервала времени г между подпитками от диаметра кристалла 1 ds определ ют по формуле

4 m

ytdiVpps

g где m - масса дозированной подпитки;

VP - скорость выт гивани  кристалла; PS плотность кристалла. Таким образом, изменение интервалов времени между очередными дозированны0 ми подпитками по сигналу датчика уровн  Служит информацией об изменении диаметра кристалла.

Система автоматического регулировани  диаметра кристалла состоит из блока

5 13 измерени  интервалов времени между подпитками, программатора 14 заданных интервалов времени, блока 15 сравнени  этих интервалов и блока 16 коррекции температуры . Если интервалы времени между

0 подпитками превышают заданные программатором 14 значени  {уменьшение диаметра кристалла), то блок 16 коррекции температуры понижает температуру нагревател  4 (расплава), что приводит к увеличению радиальной скорости роста, т. е. к увеличению диаметра кристалла 1, и, наоборот , при уменьшении инт.ервалов времени между подпитками за счет увеличени  диаметра кристалла 1 темперагура нагревател  4 повышаетс , а диаметр кристалла 1 уменьшаетс , Величина сигнала, корректирующего температуру, пропорциональна разности интервалов времени между фактическими

е подпитками и заданными программатором 14 значени ми.

Данные способ и устройство позвол ют уменьшить неравномерность распределени  активатора по объёму кристалла до 10 %, поQ высив при этом выход заготовок, пригодных ,Ф1Я изготовлени  дегекторов, до 80 %.