Способ управления процессом вытягивания кристалла из расплава и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСРЕСПУБЛИК 9) и) 0 В 15/00 ГОСУДАРСТВ Е ННЬ ПО ИЗОБРЕТЕНИ ПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТ И ОТКРЫТ С)БР НИ В ств КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 374902, кл, В 01,3 17/18, 19 О.Патент США М 4036595, кл. В 01 Д 17/18, 1977.(54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫТЯГИВАНИЯ КРИСТАЛЛА ИЗ РАСПЛАВА путем дозировки подпитки в. зависимости от уровня расплава и регулирования диаметра кристалла в зависимости от температуры расплава, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности регулирования диаметра растущего кристалла, задают интервал времени между . подпитками, измеряют фактические интервалы времени между подпитками, а.темпеИзобретение относится к технологииполучения кристаллов и может найти применение в производстве щелочно-галоидныхкристаллов, например сцинтилляционных,автоматизированным вытягиванием их иэрасплава.Цель изобретения - повышение надежности регулирования диаметра растущегокристалла и работы устройства для его реализации.На чертеже представлена схема устройа для вытягивания кристалла из расплава. для реализации данного способа,ратуру расплава изменяют по отклонениюэтих интервалов от заданного значения.2, Устройство управления процессомвытягивания кристаллов из расплава, содержащее систему подпитки, контур регулирования уровня расплава в тигле, контуррегулирования диаметра кристалла и датчикуровня расплава, о т л и ч а ю ще е с я тем,что, с целью повышения надежности работыустройства, контур регулирования диаметракристалла содержит блок измерения интервалов времени между дозированными подпитками, вход которого подключен к выходудатчика уровня расплава, программатор за-данных интервалов времени и блок сравнения, при этом выходы программатора и 3блока измерения интервалов времени между подпитками подключены к входу блокасравнения этих интервалов,ЮУстройство содержит вытягиваемый кристалл.1, затравку 2, герметичную камеру 3, боковой и донный нагреватели 4, тигель Ф" 5, соединенный с дозатором 6 при помощи трубки 7, питатель 8 с транспортной трубкой . 9, датчик 10 уровня расплава, представляю- а щий собой щуп.из пластиковой проволоки, электромагнитный клапан 11, блок 12 управления подпиткой, блок 13 измерения интервалов времени между подпитками, программатор 14 заданных интервалов вре мени, блок 15 сравнения интервалов времени и блок 16 коррекции температуры.Устройство для осуществления способавытягивания кристалла из расплава работает следующим образом, При вытягиваниикристалла 1 уровень расплава в тигле 5 понижается, мениск между щупом датчика 10уровня расплава и расплавом удлиняется ив момент разрыва предельно вытянутогомениска блок 12 управления подпиткой открывает электромагнитный клапан 11, сообщая объемы питателя 8 и ростовой камеры3, Расплав при этом вытекает по трубке 9 вдозатор 5 да восстановления контакта щупрасплав,В момент касания поверхностью расплава кончика щупа клапан 11 закрываетсяи подпитка прекращается. Расплав из дозатора б через переточное отверстие перетекает в тигель 5, но контакт щуп - расплав приэтом сохраняется за счет образования нового предельно вытянутого мениска и т,д. Таким образом, величина дозы подпитки, аследовательно, и точность поддержанияуровня расплава, определяется диаметромдоэатора 6 (оптимал ьный диаметр 25-30 мм)и величиной предельно вытянутого мениска(порядка 1 - 1,5 мм), При регулированииуровня расплава в тигле 5 подпиткойпосигналу датчика уровня расплава, работаюьц го на предельно вытянутом мениске, легка дас гигае 1 ся точность + 10 мкм.Подпитка по сигналу датчика 10 уровнярасплава носит дискретный характер. Расплав поступает из питателя 8 в дозатор бтолько при отрыве щупа ат поверхности расплава При восстанавлении контакта щупа срасплавом за счет поступившей в дозатор 6порции расплава подпитка прекращается.Как оказалась, сам характер подпитки,которая происходит по сигналу датчика 10уровня расплава, содержит информацию амассовой скорости роста кристаггла 1 или оега диаметре,При стабильном диаметре кристалла 1количество доз расплава, поступающего изпитателя 8 в тигель 5 в единицу времени,постоянна, т, е. постоянны интервалы времени между очередными подпитками илиочередными разрывами контакта щуп-расплав,При увеличении диаметра кристалла 1(увеличении расхода расплава на кристал 4 гп2Л 5 ) 8 50 15 20 25 30 35 лиэацию) частота подпиток возрастает (интервалы времени между подпитками сокращаются) и, наоборот, при уменьшении диаметра кристалла 1 уменьшается расход расплава на кристаллизацию и интервалы времени между очередными подпитками увеличиваются, Зависимость интервала времени т между подпитками от диаметра кристалла 1 б определяют па Формуле где гп - масса дозированной подпитки;У - скорость вытягивания кристалла; р - плотность кристалла,Таким образом, изменение интервалов времени между очередными дозированными подпитками по сигналу датчика уровня служит информацией об изменении диаметра кристалла.Система автоматического регулирования диаметра кристалла состоит из блока 13 измерения интервалов времени между подпитками, программатора 14 заданных интервалов времени, блока 15 сравнения этих интервалов и блока 16 коррекции температуры, Если интервалы времени между подпитками превышают заданные программатором 14 значения (уменьшение диаметра криСталла), то блок 16 коррекции температуры понижает температуру нагревателя 4 (расплава), что приводит к увеличениа радиальной скорости раста, т. е, к увеличению диаметра кристалла 1, и, наоборат, при уменьшении интервалов времени между подпитками за счет увеличения диаметра кристалла 1 температура нагревателя 4 повышается, а диаметр кристалла 1 уменьшается, Величина сигнала, корректирующе. го температуру. пропорциональна разности интервалов времени между фактическими подпитками и заданными программатором 14 значениями.Данные способ и устройство позволяют уменьшить неравномерность распределения активатора по объему крйсталла до 10 , повысив при этом выход заготовок, прищдныхдля изготовления детекторов, до 80 (,1122014 орректор М.Петрова да одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 каз 1967 ВНИИПИ Госуд Составитель Б.ЗаславскийТЬхред ММоргентал Тираж ПодОисноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5