Система автоматического регулирования диаметра кристалла, выращиваемого из расплава

Система автоматического регулирования диаметра кристалла, выращиваемого из расплава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<аа> 599403

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 210175 (21) 2099810/22-2б с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет

Опубликовано 2 5038Q Бюллетень М 11

Дата опубликования описания ЗО.О 380 51 М „г

В 01 J 17/18 г 05 0 27/02

Государственный комитет

СССР по делая изобретений и открытий (S3) УДКбб. 012-52 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Л. Шендерович, Г. И. Шубский, М. A. Сиваков

Г. П. Максимов и В. М. Туровский

Государственный ордена Октябрьской Революции н исследовательский и проектный инсТитут редкометаллической промышленности (7! ) Заявитель (5 4) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИАМЕТРА

КРИСТАЛЛА, ВНРАДИВАЕМОГО ИЗ РАСПЛАВА

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.

Наиболее близка по своему техническому решению к предлагаемому изоб- 20 ретению система, содержащая датчик диаметра, регулятор диаметра кристалла, регулятор температуры и регуляторы перемещения тигля и кристалла (2).

Для известной системы характерны 25 ограниченная точность измерения диаметра кристалла, поскольку для определения диаметра кристалла используется радиационный пирометр, принимающий излучение как от яркостного коль30 ца растущего кристалла, так и посторонних источников.

Цель изобретения — повышение точности регулирования диаметра выращиваемых кристаллов путем повышения помехозащищенности датчика диаметра кристалла и точности стабилизации уровня расплава в тигле.

Для этого предлагаемая система снабжена интерференционным фильтром и фотоприемником, расположенными в датчике диаметра кристалла блоком формирования сигнала,. пропорционального диаметру кристалла, вычислительным блоком, 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 системы состоит из оптического блока 1 и формирователя 2 сигнала. В блоке 1 cMDHтированы объектив 3, интерференцион599403 ный фильтр 4, фотоприемник 5, соединенный с формирователем 2 сигнала, который подсоединен к регулятору 6 диаметра. Система содержит также регулятор 7 перемещения скорости кристалла, связанный с электроприводом

8, датчик 9 температуры, регулятор

10 температуры, соединенный с блоком 11 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-15 ращивания конусной части кристалла

20 оператором осуществляется выход и на заданный диаметр, который сопровождается возникновением светового кольца вокруг. кристалла. На световое () кольцо визирован оптический блок 1.

С помощью объектива 3 световое кольцо через интерференционный фильтр 4 проецируется в плоскость фотоприемни-: ка 5, нг который попадает излучение определенной длины волны. Остальная часть спектра интерференционным фильтром посылается на экран, не показанный на чертеже и слу кащий для настройки при визировании и наблюдения в ходе процесса.

Сигнал с выхода фотоприемника 5 поступает в формирователь 2; в котором формируется электрический сигнал, пропорциональный диаметру кристалла 35

20, подаваемый на регулятор 6 диаметра.

Диаметр кристалла регулируется изменением скорости выращивания путем воздействия регулятора 6 диаметра на регулятор 7 скорости перемеще- 40 ния Кристалла, управляющий работой электропривода 8.

По мере выращивания кристалла опускается уровень расплава в тигле 16.

Для поддержания постоянного значения 45 уров ня расплава на входе вычислителя

14 устанавливаются сигналы, соответствующие значениям диаметра выращиваемого кристалла (Э„) и диаметра установленного тигля (l5„), а также 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 (V ), управляющего электроприводом 13.

Формула изобретения

1. Система автоматического регу— лирования диаметра кристалла, выращиваемого из расплава, содержащая датчик диаметра, регулятор диаметра кристалла, регулятор температуры, регуляторы перемещения тигля и кристалла, отличающаяся 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 а ю щ а я с я тем, что фотоприемник выполнен в виде блока фотосопротивлений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1, Патент Англии Р .1209580, кл. G 3 R, 1969.

2. Патент С()А М 3493770, кл. 250-217, 1970.

599403

Тираж 809

Заказ 500/48

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Шушков

Редактор Л. Письман Техред Н.Ковалева Корректор В. Бутяга