Система автоматического регулирования диаметра кристалла, выращиваемого из расплава

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ11 599403 Союз Советскик Социалистическик Республик(22) Заявлено 210175 (21) 2099810/22-26с присоединением заявки Йо -(23) ПриоритетОпубликовано 250380, Бюллетень М 11Дата опубликования описания 30.0380 51 М гВ 01 У 17/18 ф 05 0 27/02 Государственный комитет СССР по девая изобретений и открытий(72) Авторы изобретения И, Л. Шендерович, Г, И. Шубский, М, А. Сиваков Г. П. Максимов и Б. М. Туровский ордена Октябрьской Революции нй и проектный инсТитут редкометаллическпромышленности Государственны исследовательс( 5 4) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИАМЕТРА КРИСТАЛЛА, ВБРАДИВАЕМОГО ИЗ РАСПЛАВАи посто ца растущего кристалла, ронних источников,Цель изобретения - по ности регулирования диам емых кристаллов путем по хозащищенности датчика д талла и точности стабили расплава в тигле. Изобретение относится к производству монокристаллов и может быть ис-. пользовано преимущественно при выращивании монокристаллов крепления по методу Чохральского.Известна система для автоматического регулирования диаметра кристал-. ла, выращиваемого из расплава, содержащая датчик диаметра, регулятор диаметра кристалла, регуляторы перемещения тигля и кристалла 1,В известной системе не учитывается изменение скорости опускания расплава при выращивании кристалла из сферической части тигля, что влияет на точность стабилизации уровня расплава в тигле. ышение точтра выращиваышения помеаметра крисации уровня у техниемому изоб датчика кристал- регулятоталла 2, Рактерны 25ения диадля опре- использу- приниматного коль 30 Наиболее близка по своем ческому решению к предлага ретению система, содержащая диаметра, регулятор диаметр ла, регулятор температуры и ры перемещения тигля и крис Для известной системы ха ограниченная точность нзмер метра кристалла, поскольку деления диаметра кристалла ется радиационный пирометр,ющий излучение как от яркосДля этого предлагаемая системаснабжена интерференционным фильтроми фотоприемником, расположенными вдатчике диаметра кристалла блоком формирования сигнала, пропорциональногодиаметру кристалла, вычислительнымблоком, вход которого связан с выходом регулятора перемещения кристалла,а выход - с входом регулятора перемещения тигля,Фотоприемник можно выполнить в виде блока фотосопротивления, включенных в прилегающие плечи мостовой схемы, что и повышает точность измерения диаметра кристалла,На чертеже изображена предлагаемая система структурная схема.Оптико-электронный датчик системысостоит из оптического блока 1 и формирователя 2 сигналаВ блоке 1 смонтированы объектив 3, интерференционный фильтр 4, Фотоприемник 5, соединенный с формирователем 2 сигнала,который подсоединен к регулятору 6диаметра. Система содержит также регулятор 7 перемещения скорости кристалла, связанный с электроприводом58, датчик 9 температуры, регулятор10 температуры, соединенный с блоком11 управления мощностью нагревателя,регулятор 12 перемещения тигля, связанный с электроприводом 13, вычислитель 14, подключенный на вход регулятора 12, водоохлажденную камеру 15,тигель 16, нагреватель 17, электроприводы 18 выращивания кристалла и тигель 19.После расплавления материала и раз ращивания конусной части кристалла20 оператором осуществляется выход ина заданный диаметр, который сопровождается возникновением световогокольца вокруг. кристалла. На световое 20кольцо визирован оптический блок 1.С помощью объектива 3 световое кольцо через интерференционный фильтр 4проецируется в плоскость фотоприемни-:ка 5, нг который попадает излучениеопределенной длины волны. Остальнаячасть спектра интерференционнымфильтром посылается на экран, не пока.занный на чертеже и слу кащий для настройки при визировании и наблюденияв ходе процесса.Сигнал с выхода фотоприемника 5поступает в формирователь 2; в котором формируется электрический сигнал,пропорциональный диаметру кристалла20, подаваемый на регулятор 6 диаметра.Диаметр кристалла регулируетсяизменением скорости выращивания путем воздействия регулятора 6 диаметра на регулятор 7 скорости перемещения Кристалла, управляющий работойэлектропривода 8,По мере выращивания кристалла опускается уровень расплава в тигле 16.Для поддержания постоянного значения 45 уровня расплава на входе вычислителя 14 устанавливаются сигналы, соответствующие значениям диаметра выращиваемого кристалла (Э) и диаметра установленного тигля (Э ), атакже постоянно поступающий с электропривода 8 сигнал, пропорциональный скорости перемещения кристалла ( Ч), В зависимости.от значений этих сйгналов вычислитель 14 формирует задающий сигнал для регулятора 12 скорости перемещения тигля (У. ), управляющего электроприводом 13.формула изобретения1. Система автоматического регу - лирования диаметра кристалла, выращиваемого из расплава, содержащая датчик диаметра, регулятор диаметра кристалла, регулятор температуры, регуляторы перемещения тигля и кристалла, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности регулирования диаметра выращиваемых кристаллов путем повышения помехозящищенности датчика диаметра кристалла и точности стабилизации уровня расплава в тигле, она снабжена интерференционным фильтром и фотоприемником, расположенными в датчике диаметра кристалла, блоком формирования сигнала, пропорционального диаметру кристалла, вычислительным блоком, вход которого связан с выходом реГулятсра перемещения кристалла, а выход - с входом регулятора перемещения тигля.2. Система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что фотоприемник выполнен в виде блока фотосопротивлений,Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1, Патент Англии Р 1209580,кл. С 3 В, 1969,2. Патент СГЗА 9 3493770,кл. 250-217, 1970,599403 Составитель В. ШушковТехред Н,Ковалева Коррект тяга актор Л. Письма каз 500/48 аж 80 одписн ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/ иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4