×
09.06.2018
218.016.5dbf

Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для выращивания монокристаллов

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к устройствам для выращивания монокристаллов методом зонной плавки со световым (радиационным) нагревом и может быть использовано в области технической оптики. Устройство содержит источник излучения 1, расположенный в фокусе F1 основного эллипсоидного отражателя 2, дополнительный эллипсоидный отражатель 3 с фокусом F2 и подвижный световой экран 4, выполненный в виде тела вращения, например диска. Световая система образована основным 2 и дополнительным 3 эллипсоидными отражателями и имеет промежуточную точку фокусировки F3. Линия ОЕ, соединяющая точки фокусировки Fl, F2 и F3, является основной оптической осью световой системы. Расходуемый поликристаллический стержень 5 расположен в кварцевой колбе 6, установленной у фокуса F2 дополнительного эллипсоидного отражателя 3. Кроме того, колба 6 содержит формируемый монокристалл 7 и зону переплава 8. Поток энергии от источника излучения 1 собирается путем отражения от основного отражателя 2 и направляется на дополнительный отражатель 3, который концентрирует поток излучения в своем фокусе F2. Расходуемый поликристаллический стержень 5 размещается в кварцевой колбе 6. Чем ближе подвижный световой экран 4 располагается к промежуточной точке фокусировки F3 основного 2 и дополнительного 3 отражателей, тем большая доля энергии не попадает в фокус дополнительного отражателя 3. В начале процесса плавления экран 4 перемещается в положение, соответствующее наименьшей энергии, достигающей фокус F2. После формирования зоны переплава 8 и образования монокристалла 7 экран 4 перемещается от промежуточной точки фокусировки F3. Размер экрана 4 выбран равным 10-25% от величины внешнего диаметра основного эллипсоидного отражателя. Конструкция устройства позволяет обеспечить регулировку режима плавления с обеспечением равномерности нагрева зоны переплава, а следовательно, повышение качества получаемого монокристалла и эффективность работы устройства в целом. 1 ил.

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов, в частности к устройствам выращивания монокристаллов методом зонной плавки со световым (радиационным) нагревом. Также изобретение может быть использовано в других областях технической оптики.

Известен способ выращивания монокристаллов и конструкция установки для его реализации, описанные в патенте US 2017/0114474 А1, МПК C30B 13/24, C30B 29/66, C30B 13/32, 27.04.2017). Установка содержит четыре эллипсоидных отражателя, в каждом из которых расположена лампа (источник света), цилиндрический световой экран, кварцевую колбу и системы удержания выращиваемого монокристалла и расходуемого поликристаллического стержня. Каждый из четырех отражателей расположен таким образом, что имеется некоторый угол между горизонтом и его оптической осью. Регулировка интенсивности фокусируемого светового потока достигается за счет перемещения цилиндрического светового экрана относительно выращиваемого монокристалла.

Недостатками конструкции является неравномерный (точечный) нагрев зоны переплава и фронта кристаллизации (в азимутальной плоскости) из-за недостаточного перекрытия зон нагрева отдельных ламп, что приводит к модуляции температуры на фронте кристаллизации, отрицательно сказывающегося на качестве получаемого монокристалла. Каждый из пяти вариантов конструкции цилиндрического светового экрана, описанных в патенте US 2017/0114474 А1, не способствует решению этой проблемы, а в отдельных исполнениях, например цилиндрический световой экран с вертикальными прорезями, только обострят отрицательный эффект неравномерного нагрева.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для выращивания монокристаллов (патент на полезную модель RU №158160, МПК C30B 13/00, опуб. 20.12.2015) с основным эллипсоидным отражателем, в котором находится лампа (источник излучения), расположенным оптической осью вертикально, и дополнительным верхним эллипсоидным отражателем, также расположенным оптической осью вертикально, расходуемый поликристаллический стержень установлен в колбе из кварцевого стекла вблизи фокуса дополнительного верхнего эллипсоидального отражателя. Недостатком конструкции является отсутствие возможности регулировки интенсивности светового потока, фокусируемого основным и дополнительным эллипсоидными отражателями без изменения их положения, положения или тока накала лампы. Это значительно осложняет процесс выращивания монокристалла, особенно в момент начала процесса, что отражается на качестве получаемых монокристаллов и эффективности работы устройства в целом.

Техническая задача изобретения заключается в обеспечении регулировки режима плавления.

Техническим результатом изобретения является повышение качества получаемого монокристалла и повышение эффективности работы устройства в целом.

Это достигается тем, что известное устройство для выращивания монокристаллов, содержащее основной и дополнительный эллипсоидные отражатели, источник излучения, помещенный в фокусе основного эллипсоидного отражателя, и расходуемый поликристаллический стержень, установленный в колбе из кварцевого стекла вблизи фокуса дополнительного верхнего эллипсоидального отражателя, снабжено подвижным световым экраном, расположенным на главной вертикальной оптической оси и выполненным в виде тела вращения, причем размер подвижного экрана находится в пределах 10-25% внешнего диаметра основного эллипсоидного отражателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено устройство для выращивания монокристаллов.

Устройство для выращивания монокристаллов содержит источник излучения 1, расположенный в фокусе F1 основного эллипсоидного отражателя 2, дополнительный эллипсоидный отражатель 3 с фокусом F2 и подвижный световой экран 4, выполненный в виде тела вращения, например диска. Световая система образована основным 2 и дополнительным 3 эллипсоидными отражателями и имеет промежуточную точку фокусировки F3. Линия ОЕ, соединяющая точки фокусировки F1, F2 и F3, является основной оптической осью световой системы. Расходуемый поликристаллический стержень 5 расположен в кварцевой колбе 6, установленной у фокуса F2 дополнительного эллипсоидного отражателя 3. Кроме того, колба 6 содержит формируемый монокристалл 7 и зону переплава 8.

Устройство для выращивания монокристаллов работает следующим образом.

Поток энергии от источника излучения 1 собирается путем отражения от основного эллиптического отражателя 2 и направляется на дополнительный эллипсоидный отражатель 3, который концентрирует поток излучения в своем фокусе F2. Расходуемый поликристаллический стержень 5 размещается в кварцевой колбе 6. Чем ближе подвижный световой экран 4 располагается к промежуточной точке фокусировки F3 основного и дополнительного отражателей, соответственно 2 и 3, тем большая доля энергии не попадает в фокус дополнительного эллипсоидного отражателя 3. В начале процесса плавления подвижный световой экран 4 перемещается в положение, соответствующее наименьшей энергии, достигающей фокус F2. После формирования зоны переплава 8 и образования монокристалла 7 подвижный световой экран 4 перемещается от промежуточной точки фокусировки F3.

Перемещение подвижного светового экрана 4 вдоль основной оптической оси ОЕ обеспечивает регулировку режима плавления за счет изменения потока излучения, достигающего фокус F2 дополнительного эллипсоидного отражателя 3. При этом распределение энергии излучения, падающего на незатененную поверхность дополнительного эллипсоидного отражателя 3, не изменяется и остается однородным, чем обеспечивается равномерный нагрев зоны переплава 8, а следовательно, повышается качество получаемого монокристалла 7.

Экспериментально установлено, что для плавной регулировки светового потока диаметр подвижного светового экрана 4 должен находиться в пределах 10-25% от величины внешнего диаметра основного эллипсоидного отражателя 2. При диаметре менее 10% световой экран 4 не дает возможности к значительному подавлению энергии в начальный момент плавления, при диаметрах больших 25% световой экран 4, находясь в любом из положений, поглощает значительную часть энергии, что делает установку для выращивания монокристаллов неэффективной.

Использование изобретения позволяет повысить качество получаемого монокристалла и эффективность работы устройства в целом.

Устройство для выращивания монокристаллов, содержащее основной и дополнительный эллипсоидные отражатели, источник излучения, помещенный в фокусе основного эллипсоидного отражателя, и расходуемый поликристаллический стержень, установленный в колбе из кварцевого стекла у фокуса дополнительного верхнего эллипсоидального отражателя, отличающееся тем, что снабжено подвижным световым экраном, расположенным на основной оптической оси и выполненным в виде тела вращения, причем размер подвижного светового экрана выбран равным 10-25% от величины внешнего диаметра основного эллипсоидного отражателя.
Устройство для выращивания монокристаллов
Устройство для выращивания монокристаллов
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 131-140 из 208.
16.05.2019
№219.017.5256

Способ работы тепловой электрической станции и устройство для его реализации

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено на тепловых электростанциях с паротурбинным циклом Ренкина, например на конденсационных электростанциях - КЭС, на парогазовых электростанциях - ПГУ, использующих топливо - традиционный природный газ. Применение предлагаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687382
Дата охранного документа: 13.05.2019
20.05.2019
№219.017.5d0a

Способ многослойной электронно-лучевой сварки

Изобретение относится к способу многослойной лучевой сварки. Осуществляют создание непосредственно в узком зазоре между свариваемыми деталями над сварочной ванной переменного отклоняющего магнитного поля электромагнитной системой, с катушкой индуктивности и разомкнутым магнитопроводом, имеющим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688033
Дата охранного документа: 17.05.2019
26.05.2019
№219.017.6190

Маховик переменного момента инерции

Изобретение относится к области машиностроения. Маховик переменного момента инерции содержит камеру (1) цилиндрической формы. На внутренних торцевых поверхностях камеры соосно с ней жестко закреплены цилиндр малого диаметра (5) и цилиндр большого диаметра (6), расположенные коаксиально. Во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689051
Дата охранного документа: 23.05.2019
04.06.2019
№219.017.72f9

Спинтронное устройство генерирования сверхвысокочастотных колебаний

Изобретение относится к устройствам генерирования и формирования СВЧ радиосигналов. Технический результат - увеличение мощности и стабильности выходных колебаний. Для этого в устройство генерирования СВЧ колебаний, содержащее спин-трансферный генератор 1, состоящий из последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690217
Дата охранного документа: 31.05.2019
04.06.2019
№219.017.7356

Трехфазное симметрирующее устройство

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – повышение точности работы устройства и снижение потерь электроэнергии, обусловленных несимметрией, и как следствие повышение качества электрической энергии. Трехфазное симметрирующее устройство выполнено с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690370
Дата охранного документа: 03.06.2019
04.06.2019
№219.017.7361

Внутритрубный упругий микроробот с управляемой пьезоактюатором формой

Изобретение относится к робототехнике, а именно к мобильным миниатюрным роботам, предназначенным для осуществления работ в трубчатых каналах различных типов. Внутритрубный упругий микроробот выполнен в виде гибкого многоопорного неразрезного стержня, опорами которого служат шарнирно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690258
Дата охранного документа: 31.05.2019
07.06.2019
№219.017.74ff

Фильтрокомпенсирующая установка

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение уровня необратимых потерь электроэнергии, уменьшение массогабаритов, повышение коэффициента мощности и снижение коэффициентов гармонических составляющих напряжения электрической сети. Фильтрокомпенсирующая установка,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690689
Дата охранного документа: 05.06.2019
07.06.2019
№219.017.7508

Ротор асинхронного электродвигателя

Изобретение относится к электротехнике и электромашиностроению, предназначено для применения в асинхронных электродвигателях мощностью более 100 кВт и направлено на повышение надежности работы электродвигателя и сопряженных с ним питающей сети и технологического оборудования за счет улучшения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690680
Дата охранного документа: 05.06.2019
04.07.2019
№219.017.a4d8

Бестопливная тригенерационная установка

Изобретение относится к детандер-генераторным агрегатам для производства электроэнергии и устройствам для производства тепла и холода за счет разделения газового потока. Между газопроводом высокого давления и газопроводом низкого давления, разделенными дросселем, установлена линия подачи газа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693352
Дата охранного документа: 02.07.2019
04.07.2019
№219.017.a514

Инвертная пылегазовая призматическая топка

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано на паровых котлах ТЭС. Пылегазовая призматическая топка содержит экранированные вертикальные стены, верхнее торцевое ограждение и скаты холодной воронки, пылеугольные горелки, а также воздушные сопла, установленные на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693281
Дата охранного документа: 02.07.2019
Показаны записи 1-1 из 1.
25.08.2017
№217.015.b6b1

Способ создания образцов с заранее заданной термо-эдс, предназначенных для преобразования тепловой энергии в электрическую

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию, и может быть использовано для получения образцов магнитных полупроводников - легированных манганитов с заданной термо-ЭДС для последующего их использования в источниках...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614739
Дата охранного документа: 29.03.2017
+ добавить свой РИД