Способ определения положения фронта кристаллизации

Способ определения положения фронта кристаллизации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЛЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсяни

Соцналнстнчеекнк

Республик (11} 569320 (61) Лополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 1 1275 (21) 2199508/26 с прнсоелинением заявки Ж (23) Приоритет (43) Опубликовано 2508.77. Бюллетень Ре 31 (45) Лата опубликования описания 11.1177 (51) М. Кл.

В 01 3 17/08

Грврдаратввкиыр иеаатат

Врвета Мюетров CCCP ро делаа ивбрртеррр р вткрыта! (53) УДК 669.054 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Э.Л.Лубе и Х.С.Багдасаров (71) Заявитель (54 ) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ

ФРОНТА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов и может бить использовано для контроля и управления процессом при получении монокристаллов кристаллизаций иэ расплава 5 в горизонтально расположенной лодочке.

Известен способ определения положения фройта кристаллизации, включающий воздействие на фронт кристаллизации ультразвуковыми импульсами с по- 10 следующей обработкой отраженных сигналов, Недостатком этого способа является ухудшение качества выращиваемых монокристаллов вследствие кавитационных эФФектов на границе расплав- 16 кристалл.

Известен также способ определения положения Фронта кристаллизации при выращивании кристалла иэ расплава в горизонтальной лодочке путем сканирования Фотоприемником эоны кристаллизации и Фиксации момента изменения яркости излучения при пересечении фотоприемником границы расплав-кристалл.

Недостатком способа является его 25 низкая чувствительность при малом контрасте яркостей излучения, особенно в случае кристаллизации прозрачных материалов, а также при высоком фоновом излучении нагревателя сопротивления и других частей кристаллизацмоиной.камеры. Изменение амплитуды сигнала при пересечении фронта кристаллизации соизмеримо с флуктуациями сигнала.

Целью изобретения является повьааение чувствительности определения по,ложения фронта кристаллизации в про цессе кристаллизации расплава в reps" .зонтально расположенной лодочке.

Это достигается твм, что сканируют зову кристаллизации.модулированным световым лучом, направленным под постоянным углом к горизонтальной плоскости, фиксируют угол отражения и измеряют координату падающего луча в момент изменения угла отражения °

Физической основой предлагаемого способа является отклонение поверхности растущего кристалла от горизонтальной плоскости вследствие разной плотности расплава и кристалла.

Способ иллюстрируется чертежом, гдв

1 — расплав, 2 — источник света, 3фотоприемник, 4 — кристалл, 5 — фронт кристаллизации.

На гориэонтальную поверхность расплава 1 от внешнего источника света 2 направляют модулированный луч. Определяют угловое положение отраженйого ,луча и фиксируют его соответствующей

Специальное конструкторское бюро ордена Трудового

Красного Знамени института кристаллографии им. g.в.трубникова

569320

Формула изобретения

ЦНИИПИ

Тираж 947

Подписное

Заказ 2888/2.Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 установкой фотоприемника Э. После на-, стройки и фиксации угловых положений источник и приемник совместно переме-, щают вдоль направления крйсталлиэации.

При переходе падающего луча с поверхности расплава на поверхность кристалла 4 отраженный луч отклоняется от входного окВа приемника, что вызывает крутой спад электрического сигнала на

его выходе цо нулевого уровня. В этот момент по линейной координате источника света определяют ноложенке фронта кристаллизации.

Пример. Контроль положения фронта кристаллизации осуществ,лен при выращивании монокристаллов сапфира из расплава методом горизонтальной напр)авленной кристаллизации. Молибденовая лодочка с шихтой установлена в полости вольфрамового нагревателя сопротивления. При достижении, температуры плавления 2050 С образуется расплав.. При вытягивании лодочки из полости нагревателя происходит кристаллизация сапфира. Прозрачность кристалла и расплава снижает почти до нуля контраст яркости излучения, вызванный градиентом температуры в зоне кристаллизации. Кро ме того, в зеркале расплава и кристалла отражаются витки нагревателя и экраны, имеющие более высокую температуру и яркость свечения, чем расплав.

Оба обстоятельства не позволяют определять положение фронта по изменению яркости регистрируемого излучения в момент перехода от расплава к кристаллу.

Для определения положения фронта кристаллизации использован лазер типа

ОКГ-11. Модулированный луч лазера че.рез кварцевое окно кристаллизационной,камеры и отверстия в экранах направлен на поверхность расплава под углом 88 к горизонтали, отраженный расплавом луч через те же окна попадает иа входное окно фотодиода типа ail-3. Циапазон сканирования эоны кристаллизации 30 мм, шаг 0,25 мм.

Размеры лодочки,мм: длина 250, ширина 100, высота 40 ° Высота расплава в лодочке 30 мм. Удельные веса расплава и кристалла сапфира соответственно

3,03 и 3 97 г/см °

При укаэанных параметрах отклонение поверхности кристалла от горизонт тальной плоскости составляет 2,5 . При расстоянии между поверхностью расплава и приемником 300 мм смещение отраженного луча относительно входного окна приемника составляет 12 мм. Таким образом, при переходе падающегб луча с расплава на кристалл отраженный луч не попадает в приемник, момент пересечения фронта кристаллизации определяется по резкому спаду сигнала.

Фотоэлектрический способ определения положения фронта кристаллизации в процессе кристаллизации расплава в горизонтально установленной лодочке, включающий сканирование зоны кристаллизации и измерение координаты в момент изменения светового сигнала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью

35 повышения чувствительности определения, сканируют модулированным световым лучом, направленным под постоянным углом к горизонтальной плоскости, фиксируют угол его отражения и измеряют

40 координату падающего луча в момент изменения угла отражения.