Способ определения положения фронта кристаллизации

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИЛЕТЕЛЬСТВУ Союз Соеетснна Соцналнстнчеекнк Республик(51) М. Кл 2199508/26 08 прнсоелинением заявки Ж Гаатаврвтввввыв ававтатВвввта Мввввтрвв ВИРав даава втвврвтаавВв втврнта(45) Лата опубликования описаний 11117 72) Авторы изобретен Э.Л,Лубе и Х.С.Багдасаро 1) Заявите 54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ФРОНТА КРИСТАЛЛИЗЗЩИИи других частей кристаллизационной,ка"меры. Изменение амплитуды сигнала припересечении фронта кристаллизации соизмеримо с флуктуациями сигнала.5 Келью изобретения является повышение чувствительности определения по,ложения фронта кристаллизации в процессе кристаллизации расплава в гори"зонтально расположенной лодочке.10 Это достигается твм, что сканируютзону кристаллизации.модулированнымсветовым лучом, каправленным под постоянным углом к горизонтальной плоскости, фиксируют угол отражения и из меряют координату падающего луча в момент изменения угла отраавнияФизической основой предлагаемогоспособа является отклонение поверхности растущего кристалла от горизонталь ной плоскости вследствие разной плотности расплава и кристалла,Способ иллюстрируется чертеаом, гдв1 - расплав, 2 - источник света, 3 фотоприемник, 4 - кристалл, 5 - фронткристаллизации.На горизонтальную поверхность расплава 1 от внешнего источника света 2направляют модулированный луч. Определяют угловое положение отраженйого З 0,луча и фиксируют его соответствующей Специальное конструкторскоерасного Знамени института крис Изобретение относится к областивыращивания монокристаллов и моает бить использовано для контроля и упра ления процессом при получении моно- кристаллов кристаллизаций иэ расплава в горизонтально расположенной лодочкеИзвестен способ определения положения фройта кристаллизации, включающий воздействие на фронт кристаллизации ультразвуковыми импульсами с последующей обработкой отраженных сигналов, Недостатком этого способа является ухудшение качества выращиваемых монокристаллов вследствие кавитационных эфФектов на границе расплав- кристалл.Известен также способ определенияположения Фронта кристаллизации при выращивании кристалла иэ расплава в горизонтальной лодочке путем сканирования Фотоприемником эоны кристал" лиэации и фиксации момента изменения яркости излучения при пересечении фотоприемником границы расплав-кристаллНедостатком способа является егонизкая чувствительность при малом кон расте яркостей излучения, особенно в случае кристаллизации прозрачных материалов, а также при высоком Фоновом излучении нагревателя сопротивления ро ордена Трудовоголографии им, А,В.Вубникова569320 Формула изобретения 947 Подписно Заказ 2888 и И Проектная, 4 ал ППППатент", г. Ужгород установкой фотоприемника Э, После на-,стройки и Фиксации угловых положенийисточник и приемник совместно переме-,щают вдоль направления крйсталлиэации.При переходе падающего луча с поверхности расплава на поверхность кристалла 4 отраженный луч отклоняется отвходного окВа приемника, что вызываеткрутой спад электрического сигнала наего выходе цо нулевого уровня, В этотмомент по линейной координате источника света определяют ц фронта кристаллизации.П р и м е р. Контроль положенияфронта кристаллизации осуществ,лен при выращивании монокристалловсапфира из расплава методомгоризонтальной напр)ввленной кристаллизации. Молибденовая лодочка с шихтой установлена в полостивольфрамового нагревателя сопротивления. При достижении, температуры плавления 2050 фС образуется расплав, Привытягивании лодочки из полости нагревателя происходит кристаллизация сапфира. Прозрачность кристалла и расплава снижает почти до нуля контраст яркости излучения, вызванный градиентомтемпературы в зоне .кристаллизации. Кроме того, в зеркале расплава и кристалла отражаются витки нагревателя и эк"раны, имеющие более высокую температуру и яркость свечения, чем расплав.Оба обстоятельства не позволяют определять положение фронта по изменениюяркости регистрируемого излучения вмомент перехода от расплава к кристаллу,Для определения положения фронтакристаллизации использован лазер типаОКГ. Модулированный луч лазера че.рез кварцевое окно кристаллизационной,камеры и отверстия в экранах направленна поверхность расплава под углом 880к горизонтали, отраженный расплавомлуч через те же окна попадает иа входя ное окно фотодиода типа ф-з. Диапазонсканирования эоны кристаллизации 30 мм,шаг 0,25 мм.Размеры лодочки,мм: длина 250, ширина 100, высота 40Высота расплавав лодочке 30 мм. Удельные веса расплава и кристалла сапфира соответственно3,03 и 3,97 г/смПри укаэанных параметрах отклонение поверхности кристалла от горизонттальной плоскости составляет 2,5 . Прирасстоянии между поверхностью расплава и приемником 300 мм смещение отраженного луча относительно входного окна приемника составляет 12 мм. Такимобразом, при переходе падающего лучас расплава на кристалл отраженный лучне попадает в приемник, момент пересечения фронта кристаллизации определяется по резкому спаду сигнала. Фотоэлектрический способ определения положения фронта кристаллизациив процессе кристаллизации расплава вгоризонтально установленной лодочке,включающий сканирование зоны кристаллизации и измерение координаты в момент изменения светового сигнала, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 35повышения чувствительности определения, сканируют модулированным световым лучом, направленным под постояннымуглом к горизонтальной плоскости, фиксируют угол его отражения и измеряют 40 координату падающего луча в моментизменения угла отражения.