SU244306A1

SU244306A1 - Arrangement for crucibleless zone melting

Info

Publication number: SU244306A1
Application number: SU6701173196A
Authority: SU
Inventors: С.А. Медведев; А.М. Балбашов
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1967-07-15
Filing date: 1967-07-15
Publication date: 1978-06-30

Description

Известны установки дл бестигельной зонной плавки тугоплавких веществ в контролируемой атмосфере, включающие герметичную камеру, в полости которой вертикально установлен перекристаллизуемый образец, и оптический нагреватель, состо щий из дугового источника радиационной мощности и фокусирующей системы с концентрирующим отражателем . В таких установках образец установлен перпендикул рно оптической оси нагревател . Вследствие этого дл равномерного нагрева боковой поверхности образца его необходимо вращать вокруг оси.Installations for the crucibleless zone melting of refractory substances in a controlled atmosphere are known, including a sealed chamber, in the cavity of which a recrystallized sample is vertically installed, and an optical heater consisting of an arc source of radiation power and a focusing system with a concentrating reflector. In such installations, the sample is installed perpendicular to the optical axis of the heater. As a result, to uniformly heat the side surface of the sample, it must be rotated around an axis.

Отличием онисываемой установки вл етс то, что перекристаллизуемый образец установлен вдоль оптической оси нагревател , причем ниже фокальной плоскости концентрирующего отражател фокусирующей системы биэллиптического типа но его периферии равномерно расположены несколько дополнительных оптических нагревателей, состо щих из точечных источников радиационной мощности и эллиптических отражателей, оптические оси которых образуют острые углы с осью перекристаллизуемого образца.The distinctive feature of an on-set installation is that the recrystallized sample is installed along the optical axis of the heater, with the focus of the concentrating reflector of the focusing system of the bielliptic type below the focal plane, but its periphery evenly has several additional optical heaters form sharp corners with the axis of the sample being recrystallized.

Это повышает температуру в зоне нагрева и позвол ет обеспечить равномерное распределение радиационной мощности вдоль оси образца .This increases the temperature in the heating zone and allows for uniform distribution of radiation power along the axis of the sample.

Кроме того, концентрирующий отражатель выполнен с углом охвата, большим 180°.In addition, the concentrating reflector is made with an angle of coverage greater than 180 °.

На фиг. 1 изобран ена схема описываемого устройства; на фиг. 2 - камера с образцом.FIG. 1 shows the circuit of the described device; in fig. 2 - camera with a sample.

Перекристаллизуемый образец 1 установлен вертикально в держател х 2, соединенных с приводами возвратно-поступательного перемещени , в полости герметичной камеры, образуемой прозрачной кварцевой трубой 3 и фланцами 4. Установка снабжена оптическим нагревателем, состо щим из дугового источника 5 радиационной мощности, в качестве которого использована ксенонова лампа сверхвысокого давлени , и фокусирующей системы биэллиптического типа, включающей два эллиптических отражател 6. В фокусе нижнего отражател помещена ксенонова лампа, а в фокусе верхнего концентрирующего отражател вдоль оптической оси установлен нерекристаллизуемый образец.The recrystallized sample 1 is installed vertically in the holders 2 connected to the reciprocating actuators in the cavity of the sealed chamber formed by the transparent quartz tube 3 and the flanges 4. The installation is equipped with an optical heater consisting of an arc source of radiation power 5, an ultrahigh pressure xenon lamp and a bi-elliptic type focusing system that includes two elliptical reflectors 6. A xenon lamp is placed at the focus of the lower reflector, and in the focus of the upper concentrating reflector along the optical axis a non-recrystallizable sample is installed.

По периферии концентрирующего отражател равномерно установлены несколько дополнительных оптических нагревателей, включающих точечные источники 7 дуговой радиационной мощности, в качестве которых могут быть использованы ксеноновые лампы мощностью 1 кВт, снабженные каждый эллиптическим отражателем 8. Дополнительные нагреватели расположены ниже фокальной плоскости концентрирующего отражател основногоOn the periphery of the concentrating reflector, several additional optical heaters are installed evenly, including point sources 7 of arc radiation power, which can be used as 1 kW xenon lamps, each equipped with an elliptical reflector 8. Additional heaters are located below the focal plane of the main reflector

нагревател таким образом, что их оптические оси образуют с осью перекристаллизуемого образца острые углы. Наличие дополнительных нагревателей позвол ет повысить при использовании в основном нагревателе ксеноновой ламны мощностью 6 кВт максимально достижимую температуру в зоне нагрева с 2800 до 3500°С. Плавка осуществл етс с перемещением расплавленной зоны вверх но образцуИспользование установленных таким образом дополнительных нагревателей позвол ет также получить равномерный нагрев зоны по высоте, так как при нагреве зоны только с помощью основного нагревател , вследствие отражени значительной доли падающего под большими углами к поверхности расплава светового потока, поглощение его расплавом будет неравномерным по высоте зоны. Дл более равномерного нагрева зоны кониентрирующий отражатель может быть выполнен с углом охвата, превышающим 180.heater in such a way that their optical axes form sharp corners with the axis of the sample to be recrystallized. The presence of additional heaters makes it possible to increase the maximum achievable temperature in the heating zone from 2,800 to 3,500 ° C when using a 6 kW xenon lamp with a power of 6 kW. Melting is carried out with the molten zone moving upwards but the pattern. Using additional heaters installed in this way also allows uniform heating of the zone in height, since when the zone is heated only with the main heater, due to the reflection of a large proportion of the luminous flux falling at large angles to the melt surface, its melt absorption will be uneven over the zone height. For a more uniform heating of the zone, the concentrating reflector can be made with a wrap angle greater than 180.

Описываема установка может быть использована дл выращиванн монокристаллов ферритов под давлением кислорода, гранатов, тнтаната стронци и других тугоплавких материалов .The described apparatus can be used for growing single crystals of ferrites under the pressure of oxygen, garnets, strontium titanium and other refractory materials.

Claims

1. Installation for zero-zone melting of substances, including a sealed chamber with a vertically recrystallized sample in its cavity, and an optical heater consisting of a source of radiation power and a focusing system with a concentrating reflector, but in order to increase the temperature and achieve uniform distribution of radiation power in the heating zone, the recrystallized sample is installed along the optical axis of the heater, with the concentrating below the focal plane About the reflector of the focusing system of a bi-elliptic type and its periphery, several additional optical heaters

sources of radiation power and elliptical reflectors, the optical axes of which form acute angles with the axis of the sample being recrystallized.

2. Installation under item 1, characterized in that the concentrating reflector is made with an angle of coverage greater than 180 °.