Ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полупроводников

(19) 01) 4 (51 ИОАН АЗОРСКОМ Е 4 Ф,. идетяльста К(54) (57) УЛЬТРАЗВ ТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ вод и закрепленный торцов ультразвук ный элемент, о т с я тему чтоу с ности контроля, н ескнм новода нанесена н Институт . ангидрида толщинот злектронСОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Иосковскнй институной техники(53) 620,179.16(088.8)(56)1. Обзоры по теплофизичсвойствам веществ АН СССР.высоких температур. И., 1981(32), с. 75-81. УКОВОЙ ПРЕОВРАЗОВАРАСПЛАВОВ ИЕТАЛПОВ , содержащий волнона одном иэ его овей чувствительл и ч а ю щ и йцелью повыпания точа другом торце иолрокладка из борного й, не превавающей лнывФ .1146Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для определения свойств расплавов металлов и полупроводников, характеризующихся высокими температурами и агрессивностью.Известен ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полупроводников, содержащийволновод и закрепленный на одном из 1 Оего торцов ультразвуковой чувствительный элемент 1,Недостатком данного устройстваявляется низкая точность измерений.Цель изобретения - повышение точ"ности контроля.Поставленная цель достигается тем,что в ультразвуковом преобразователе для контроля расплавов металлови полупроводников, содержащем волновод и закрепленный на одном,из еготорцов ультразвуковой чувствительныйэлемент, на другом торце волноводананесена прокладка из борного ангидрида толщиной, не превышающей четвер-д 5ти длины волны.На чертеже представлен ультразвуковой преобразователь для контролярасплавов металлов и полунроводников, общий вид.ЗОУльтразвуковой преобразовательдля контроля расплавов металлов иполупроводников содержит волновод 1,закрепленный на одном из его торцовультразвуковой чувствительный элемент 2 и нанесенная на другой торецволновода,прокладка 3 из борногоангидрида.Прокладка 2 из борного ангидридааправлением наносится на один из40орцов волновода. Направление борного ангидрида осуществляется следующим образом, Высокочистый, отожженный борный ангидрид в раздробленномвиде помещается на торец установленного в вертикальное положение волновода 1,Надвигается трубчатая печь и нагревается торец до 1500 К. Выдерживают при максимальной температуре втечение 10 мин, затем охлаждают спроизвольной скоростью до 750 К, затем - до комнатной температуры соскоростью не меньше 5 град./мин,Поскольку борный ангидрид гигро- И скопичен, то для предотвращения на" сыщения влагой при длительном хранении поверхность борного ангидрида 591 2покрывается парафином (на чертежене обозначен).Устройство работает следующимобразом.Перед началом измерений с торцаволновода 1 удаляют парафин сухиминструментом и чистым тампоном. После нагрева расплава (на чертеже необозначен) волновод торцовым концомпомещают в расплав. Возбуждают ультразвуковой чувствительный элемент 2и принимают прошедший через расплави отраженный от отражателя, расположенного на фиксированном расстоянииот торца волновода, ультразвуковойсигнал чувствительным элементом 2.Возможно вместо отражателя использовать второй ультразвуковойпреобразователь, расположенный в расплаве на определенном расстоянииот торца волновода (на чертеже необозначен). Для оценки величинывозможных дополнительных погрешностей, вносимых прокладкой 3, необходимо рассмотреть процесс прохожде,ния ультразвуковой волны через плоскопараллельный слой толщиной Б сволновым сопротивлением Е-. Есливолновое сопротивление волновода 2,жидкости Е, то коэффициент К пропускания выражается соотношением:42 /22 (Ен) -(Е (2 -ф 2 (2 -1)ВФ КВгде К - волновое число ультразвукав исследуемом расплаве.При КЗс 1, т, е. Я с(, где Адлина ультразвуковой волны, соотношение принимает вид:4 ЕП,О Ре"1Выражение (2) отвечает случаю, .когда между расплавом и волноводом 1нет прокладки 3, Следовательно, приусловии малости толщины прокладки 3по сравнению с длиной ультразвуковой волны, свойство и само существование прокладки 3 не оказывают никакого влияния на прохождение ультразвуковой волны. Для уточнения условий малости толщины прокладки 3 в виде слоя борного ангидрида по сравнению с длиной волны ультразвука и выбора оптимальной толщины проведены испытания на стабильность выходного : сигнала,1146591 41050 К. Испытания проводят при изменении толщины нанесенной прокладки 3 от 15 до 300 мкм,Составитель Г. РьиаяоааТехред Т. Дубинчак Корректор 1.%орсщь Редактор С,Патрушева Заказ 1356/33 Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгоред, ул,Проектная, 4 3Результаты испытаний показали,что во всех случаях выходной сигналстановится нестабильным и существенно падает при толщинах слоев борногоангидрида, больших четверти длиныволны ультразвука. Таким образом,максимальная толщина прокладки 3 изборного ангидрида ограничиваетсячетвертью длины волны ультразвукависследуемом расплаве.Приме р.Волновод 1 из плавленого кварцапомещают в расплав теллура при ВИспользование прокладки в ультразвуковом преобразователе для контроля расплавов металлов и полупроводников дает возможность проводитьвысокочувствительные измерения нараметров распространения; ультрозвука, при этом амплитуда выходногосигнала увеличивается на 2-4 по- рядкйе