Brevet FR2628192A1 — publié le 19890908

( RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication: 2 628 192 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉ:TÉ INDUSTRIELLE (DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLEN d'enregistrement national: 89 02713 PARIS ( Int CI': F 24 J 2/12. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 Date de dépôt: 2 mars 1989. Q Demandeur(s): DORNIER GmbH. - DE. ) Priorité: DE, 5 mars 1988, n P 38 07 302.1. ( Inventeur(s): Harald Lenski. Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI "Brevets " n 36 du 8 septembre 1989. _( Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: Q Titulaire(s): ( Mandataire(s): Cabinet Nony & Cie. Four à miroir. Four à miroir pour la production synthétique de cristaux qui comporte, en plus d'une surface de miroir ellipsoTdale 2 bien connue, deux segments paraboliques 1, 3 disposés à ses extrémités, ce qui permet d'améliorer la symétrie axiale et d'obtenir une augmentation de la longueur de tirage du cristal 8. Dans un mode de réalisation, I'un des segments 1, 2 ou 3 2 peut être déplacé axialement de manière à pouvoir modifier la longueur de la zone de fusion. I N cO N tO N Four à miroir L'invention concerne un four à miroir avec un segment d'ellipsoïde, éventuellement modifié, qui comporte dans la ré- gion du premier foyer une source de rayonnement et dans la ré- gion du second foyer, le matériau à traiter. Des fours de ce genre sont utilisés principalement pour le tirage de cristaux. Le four à miroir décrit dans DE-A-2 205 558 se com- pose de deux ellipsoïdes qui chauffent le matériau à traiter de deux côtés. Une symétrie radiale né peut être obtenue que par la rotation du matériau à traiter. Pour améliorer la symétrie, il est proposé dans US-A- 4 184 965 de monter dans un four à miroir composé de deux el- lipsoïdes une pièce intercalaire qui sépare les deux ellip- soides d'une certaine distance l'un de l'autre. Dans ce four aussi, une symétrie radiale peut être obtenue uniquement par la mise en rotation de l'échantillon. DE-C1-3 541 988 décrit un four à miroir présentant une géométrie modifiée des ellipsoïdes, avec disposition d'une source de rayonnement dans la région du premier foyer et du matériau à traiter dans la région du second foyer. Ce four atteint une symétrie radiale et axiale suffisante lorsque l'échantillon présente les dimensions adéquates et est disposé correctement. Lorsque l'axe de symétrie de l'ellipsoïde ne coïncide pas avec l'axe de l'échantillon, l'e rayonnement ther- mique incident n'est pas à symétrie radiale, ce qui produit un 2 262 8 19 effet défavorable sur la forme de la zone de fusion. Lorsque l'axe de l'échantillon et l'axe de l'ellipsoïde coïncident, on obtient une symétrie axiale du rayonnement thermique incident et une longueur de tirage fortement limitée. L'invention a pour objet de perfectionner ce four à miroir dans le sens d'une amélioration de la symétrie axiale et d'une augmentation de la longueur de tirage. Selon l'invention, ce but est atteint par un four à miroir avec deux segments paraboliques, éventuellement modi- fiés, disposés aux extrémités du four à miroir. Une particularité caractéristique de l'invention consiste en ce que les zones focales de l'un ou des deux seg- ment(s) parabolique(s) coïncident avec celles du segment d'ellipsoïde. Il est avantageux que l'un des segments paraboliques ou les deux et/ou le segment d'ellipsoïde soient déplaçables le long de l'axe principal du four à miroir. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'in- vention, il est prévu que les segments paraboliques s'étendent chacun de l'extrémité du four jusqu'au niveau du foyer le plus proche. Selon l'invention, on utilise aux extrémités du four deux segments de miroir paraboliques, éventuellement modifiés, qui transmettent le rayonnement par double réflexion à la zone de fusion. Le four à miroir selon l'invention contient donc une surface de miroir composée de deux segments paraboliques (exacts ou approchés) et d'un segment d'ellipsoïde (exact ou approché) interposé entre lesdits segments paraboliques. Dans un mode de réalisation, les foyers de l'un ou des deux miroirs paraboliques coïncident avec les foyers du miroir ellipsoidal. Au foyer est disposée une source de rayon- nement (par exemple un filament boudiné ou une lampe lumi- nescente à gaz) dont le rayonnement est focalisé sur la zone à fondre du matériau, à savoir - pour une part déterminée par réflexion simple par l'inter- médiaire du miroir ellipsoidal, et - d'autre part, par réflexion double par l'intermédiaire des miroirs paraboliques, le premier miroir parabolique produi- sant de la lumière approximativement parallèle laquelle par- vient au second miroir parabolique qui la focalise-sur l'échantillon. On obtient ainsi dans une large mesure une symétrie radiale et axiale du rayonnement énergétique incident sur l'échantillon dans la région de la zone de fusion, ce qui per- met de réaliser pour le cristal des conditions de croissance bien définies. L'invention permet une nette augmentation de la longueur de tirage pour un même diamètre extérieur d'enveloppe de miroir par rapport aux fours à ellipsoïde antérieurs. De plus, il devient possible de modifier en continu la longueur de la zone de fusion, et cela indépendamment de la température. Selon l'invention, le rayonnement réfléchi est foca- lisé de manière ponctuelle ou annulaire, le diamètre du foyer annulaire pouvant être égal ou inférieur au diamètre de la zone de fusion. Le diamètre du foyer peut alors être différent pour la lumière réfléchie une fois et pour la lumière réflé- chie deux fois. Dans ce mode de réalisation simple, chaque foyer de l'ellipsoïde coïncide avec le foyer du paraboloïde voisin. Dans un autre mode de réalisation, les foyers des segments paraboliques et ellipsoidaux ne doivent pas coïnci- der, mais peuvent être éloignés les uns des autres. Dans un mode de réalisation préféré, un ou plusieurs des segments de miroir mentionnés peuvent être déplaçables dans le sens axial, le long de l'axe principal du four à mi- roir, ce qui a pour effet d'espacer les foyers des segments paraboliques et ellipsoïdaux et de permettre ainsi une varia- tion en continu de la longueur de la zone de fusion. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure montre un four à miroir dont les surfaces réfléchissantes se composent des segments paraboliques 1 et 3 et d'un segment ellipsoidal 2. Les dimensions des segments 1, 2, 3 sont choisies ici de telle façon que les segments 1 et 3 s'étendent jusqu'au niveau des foyers respectifs 4 et 7. Au foyer 4 est disposée une source de rayonnement. Les références et 6 désignent les deux rayons partiels dirigés vers le ma- tériau 8 à traiter. Le rayon partiel 5 parvient à la surface ellipsoidale 2 o il subit une réflexion simple pour arriver ensuite dans la zone de fusion dans la région du foyer 7.. Le rayon partiel 6 parvient tout d'abord au segment parabolique 1 o il est réfléchi. sur le segment parabolique 3 d'o il parvient à la zone de fusion dans la région du foyer 7. N'est pas représentée la variante dans laquelle un ou plusieurs segments de miroir 1, 2, 3 peuvent être déplacés axialement les uns par rapport aux autres, ce qui permet d'ob- tenir une variation en continu de la longueur de la zone de fusion dans la région 7. La ou les fentes créées peuvent alors être masquées par des segments de miroir supplémentaires, par exemple de forme cylindrique. 2628 1 92 REVENDICATIONS 1. - Four à miroir'avec un segment d'ellipsoïde (2), éventuellement modifié, qui comporte dans la région du premier foyer (4) une source de rayonnement et dans la région du second foyer (7), le matériau à traiter (8), c a r a c t é - r i s é e n c e qu'il comprend deux segments paraboliques (1, 3), éventuellement modifiés, disposés aux extrémités du four à miroir. 2. - Four à miroir selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les zones focales de l'un ou des deux seg- ment(s) parabolique(s) (1, 3) coïncident avec celles du seg- ment d'ellipsoïde (2). 3. - Four à miroir selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que l'un des segments pa- raboliques ou les deux (1, 3) et/ou le segment d'ellipsoïde (2) sont déplaçables le long de l'axe principal du four à miroir. 4. - Four à miroir selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que les segments pa- raboliques (1, 3) s'étendent chacun de l'extrémité du four jusqu'au niveau du foyer le plus broche (4, 7). 2 6 28 1 9 2 1/1 molli