Brevet FR3038918A1 — publié le 20170120

DISPOSITIF DE PALPAGE ETANCHE D'UNE SURFACE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La présente invention se rapporte à un dispositif de palpage étanche d'une surface. Un dispositif de palpage est par exemple mis en oeuvre lors de la fabrication de lingots de silicium cristallin. Lors de la fabrication, un gradient thermique uniaxial est imposé à un bain de silicium fondu, ce qui favorise la croissance des grains des cristaux suivant la direction inverse du gradient thermique. Cette technique de solidification dirigée permet également une importante purification des impuretés par le phénomène de ségrégation chimique. Le palpage permet alors de mesurer la position de l'interface solide/liquide lors de la cristallisation/solidification d'un bain de silicium fondu et de suivre la solidification. Le palpage est réalisé au moyen d'une canne en matériau réfractaire, par exemple en quartz. Le bain de silicium fondu se trouve dans une enceinté étanche, la canne traverse une paroi de l'enceinte, de sorte qu'une extrémité soit dans l'enceinte et apte à entrer en contact avec le matériau solidifiée et qu'une extrémité soit à l'extérieur de l'enceinte et permette la manipulation de la canne et la mesure de son déplacement. Un opérateur déplace verticalement la canne et vient palper l'interface solide/liquide avec l'extrémité de la canne située dans l'enceinte, i.e. il vient mettre l'extrémité de la canne juste au contact de l'interface. Connaissant les dimensions, l'orientation et la position de la canne de palpage, la position de l'interface solide / liquide peut être déduite. La traversée d'une paroi de l'enceinte par la canne se fait par exemple au moyen d'un presse-étoupe, des joints sont également prévus pour assurer l'étanchéité. Mais pour permettre un déplacement aisé de la canne avec des frottements réduits, l'opérateur desserre le presse-étoupe ce qui a pour effet de détériorer l'étanchéité entre l'atmosphère à l'intérieur du four et l'extérieur. 3038918 2 Pour maintenir une bonne étanchéité, il serait nécessaire que les joints soient très serrés sur la canne de palpage ce qui rendrait mal aisée les mouvements de la canne dans le presse-étoupe lors du palpage, nécessitant d'appuyer fortement sur la canne pour la faire bouger. Ainsi la sensibilité de palpage serait dégradée et le risque de 5 coller la canne dans l'interface solide-liquide deviendrait très important. En effet, le risque de coller la canne dans le solide à l'interface solide-liquide est accentué par différents paramètres dont la vitesse de solidification, le temps de maintien de la canne en position de palpage, i.e. le temps de contact entre la canne et le solide et la force exercée sur la canne lors du contact entre la canne de palpage avec l'interface solide- 10 liquide... Ce dispositif de palpage présente néanmoins l'avantage d'être robuste. Ce dispositif est suffisant dans des procédés de solidifications dirigées industrielles du silicium pour des pressions de procédé typiquement compris entre quelques 100 mbar à 1,5 bars, ne nécessitant pas une bonne étanchéité. 15 Cependant on cherche à réaliser des procédés de solidification sous vide, le vide étant imposé au-dessus de la surface libre du bain liquide de matériau favorisant l'évaporation de certains éléments ou de certaines molécules contenues dans le bain. Dans ce cas, il est requis de réaliser une enceinte étanche. Par ailleurs, il est souhaitable d'avoir un dispositif étanche permettant 20 d'obtenir une enceinte étanche par exemple dans le cas de procédés sous atmosphère contrôlée. De manière générale, il est préférable de maintenir l'étanchéité de l'enceinte au cours du procédé de solidification. EXPOSÉ DE L'INVENTION 25 C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un dispositif de palpage d'une surface contenue dans une enceinte à atmosphère contrôlée dont la mise en oeuvre permet de conserver l'étanchéité de l'enceinte. Cette enceinte étanche peut être sous vide, proche ou à la pression atmosphérique ou sous pression. 3038918 3 Le but énoncé ci-dessus est atteint par un dispositif de palpage destiné à être monté à travers une paroi d'une enceinte dans laquelle l'atmosphère est contrôlée, le dispositif comportant une canne et des moyens de connexion de la canne à la paroi de l'enceinte, la canne étant montée de manière étanche dans les moyens de connexion et 5 au moins une partie des moyens de connexion étant flexibles et étanches et montés de manière étanche sur la paroi de sorte à permettre le déplacement de l'extrémité de la canne contenue dans l'enceinte en rapprochement et en éloignement de la surface tout en conservant l'étanchéité. En réalisant une connexion flexible étanche entre la canne et l'enceinte, 10 on supprime les frottements le long de l'axe de la canne et on résout les problèmes de maintien de l'étanchéité. En d'autres termes, on prolonge une des parois de l'enceinte par une paroi flexible offrant la liberté de déplacement de la canne pour se rapprocher et s'écarter de la surface. 15 De manière très avantageuse, les moyens de connexion flexibles comportent un soufflet. Le soufflet peut avantageusement présenter une raideur qui permet de limiter la déformation du soufflet suivant sa direction longitudinale, offrant une force de rappel qui écarte l'extrémité de la canne de la surface dès que la canne est relâchée, ce qui peut être très intéressant dans un dispositif de palpage d'une interface 20 de solidification, dans le cas où le soufflet est contracté lors d'une phase de palpage. En variante, des moyens de rappel externe au soufflet tels que des ressorts peuvent être mis en oeuvre. Le soufflet est par exemple un soufflet à coupelle métalliques soudées. De manière très avantageuse, la canne est également montée mobile en 25 rotation par rapport aux moyens de connexion. Lors d'une mesure de la position de l'interface de solidification, la mise en rotation de la canne réduit, voire supprime les risques de collage. La présente invention a alors pour objet un dispositif de palpage d'une surface disposée dans une enceinte sous atmosphère contrôlée, comportant un bâti, au moins une canne de palpage d'axe longitudinal munie d'une extrémité destinée à venir en 3038918 4 contact avec ladite surface et apte à se déplacer le long de l'axe longitudinal par rapport au bâti, des moyens de connexion flexibles étanches dudit dispositif à l'enceinte, les moyens de connexion flexibles étanches comportant une première extrémité destinée à être fixée de manière étanche à une paroi de l'enceinte et une deuxième extrémité qui 5 est fixée de manière étanche à la canne de palpage de sorte que, lorsque le dispositif de palpage est relié de manière étanche à l'enceinte, la première extrémité de la canne de palpage est disposée dans l'enceinte et peut être rapprochée ou éloignée de ladite surface le long de son axe longitudinal, et des moyens de détection de la position de la canne de palpage. 10 Dans un exemple de réalisation avantageux, les moyens de connexion flexibles étanches comportent un soufflet d'axe longitudinal. De préférence, le soufflet est un soufflet à coupelles métalliques soudées. Selon une caractéristique additionnelle, le dispositif de palpage peut comporter des moyens de rappel élastique limitant la déformation des moyens de 15 connexion flexibles étanches selon la direction de l'axe longitudinal. Selon une variante avantageuse, les moyens de connexion flexibles étanches présentent une raideur suivant l'axe longitudinal, lesdits moyens de connexion flexibles étanches formant tout ou partie des moyens de rappel élastique. Les moyens de rappel élastique peuvent comporter au moins un ressort 20 hélicoïdal. Selon une caractéristique additionnelle, le dispositif de palpage peut comporter des moyens de guidage de la canne de palpage le long de l'axe longitudinal. Les moyens de guidage peuvent comporter au moins une colonne de guidage fixée au bâti parallèlement à l'axe longitudinal et une platine mobile fixée à la deuxième extrémité des 25 moyens de connexion flexibles étanches et mobile le long de ladite au moins une colonne de guidage. Un ressort hélicoïdal peut être monté autour de tout ou partie des colonnes de guidage (22). Avantageusement, les moyens de guidage comportent au moins une unité de translation linéaire. 3038918 5 Dans une réalisation avantageuse, le dispositif de palpage comporte des moyens permettant la mise en rotation de ladite canne de palpage autour de son axe longitudinal par rapport aux moyens de connexion flexibles étanches. Ces moyens peuvent être disposés à la deuxième extrémité des moyens 5 de connexion flexibles étanches et comporter un dispositif de rotation étanche permettant la rotation de la canne de palpage autour de son axe par rapport aux moyens de connexion flexibles étanches. Dans un exemple de réalisation, le dispositif de rotation étanche comporte un presse-étoupe fixé à la deuxième extrémité des moyens de connexion 10 flexibles étanches et un corps tubulaire monté tournant dans le presse-étoupe de manière étanche, la canne de palpage traversant de manière étanche ledit corps. Dans un autre exemple de réalisation, le dispositif de rotation étanche comporte un premier corps tubulaire fixé à la deuxième extrémité des moyens de connexion flexibles étanches, un deuxième corps tubulaire monté tournant dans le 15 premier corps tubulaire, de manière étanche, la canne de palpage étant montée dans un presse-étoupe fixé à une extrémité du deuxième corps tubulaire faisant saillie du premier corps tubulaire. Le dispositif de palpage peut très avantageusement comporter des moyens de déplacement automatisés de la canne de palpage le long de l'axe longitudinal. 20 Selon une caractéristique additionnelle, le dispositif de palpage comporte des moyens de butée le long de l'axe longitudinal de l'extrémité mobile des moyens de connexion flexibles étanches. Le dispositif de palpage peut comporter des moyens de détection du contact entre la canne de palpage et ladite surface. Les moyens de détection du contact 25 comportent par exemple au moins un capteur de la force nécessaire au déplacement de la canne de palpage et/ou au moins un capteur de déplacement de la canne de palpage et/ou au moins un réglet fixé sur le bâti à parallèlement à la canne de palpage. La présente invention a également pour objet une installation comportant une enceinte comportant au moins une paroi et au moins une ouverture 30 dans ladite paroi et au moins dispositif de palpage selon la présente invention, la 3038918 6 première extrémité des moyens de connexion flexibles étanches étant reliée de manière étanche sur l'ouverture de la paroi de l'enceinte, l'intérieur de l'enceinte et du dispositif de palpage formant un volume étanche. La première extrémité des moyens de connexion flexibles étanches peut 5 être est fixée directement sur l'ouverture de l'enceinte par une bride. L'installation comporte avantageusement des moyens de déplacement contrôlé du dispositif de palpage par rapport à l'enceinte. Les moyens de déplacement contrôlé peuvent comporter un élément de connexion flexible étanche reliant les moyens de connexion flexibles étanches du dispositif de palpage et l'enceinte et traversés par la 10 canne de palpage. L'installation est particulièrement adaptée à la mise en oeuvre d'un procédé de solidification sous atmosphère contrôlée, et en particulier à la mise en oeuvre d'un procédé de solidification sous vide, par exemple entre 10-4Pa et quelques Pa. L'installation est par exemple utilisée pour la mise en oeuvre d'un 15 procédé de solidification de silicium. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de 20 dispositif de palpage selon l'invention monté sur une enceinte, - la figure 2A est une vue de côté d'un exemple de réalisation pratique du dispositif selon l'invention, - la figure 2B est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 2A, 25 - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif de la figure 2 mettant en oeuvre des moyens de rappel supplémentaires, - la figure 4A est une vue de côté d'un autre exemple de réalisation du dispositif de palpage selon l'invention mettant en oeuvre une table de translation, 3038918 7 - la figure 4B est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 4A, - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif de la figure 3 mettant en oeuvre une table de translation, 5 - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une installation comportant une enceinte et le dispositif de la figure 5, - les figures 7A à 7F sont des représentations schématiques de différents états du dispositif de palpage selon l'invention lors d'un procédé de mesure de la position de l'interface solide-liquide, 10 - la figure 8A est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de passage tournant étanche permettant une rotation de la canne autour de son axe, - la figure 8B est une vue en coupe longitudinale d'un autre exemple d'un passage tournant étanche permettant une rotation de la canne autour de son axe. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS 15 Sur la figure 1, on peut voir une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'un dispositif de palpage selon l'invention monté sur une enceinte. La description de l'invention qui va suivre va porter sur un dispositif de palpage mise en oeuvre pour la détection d'une interface solide-liquide ou d'un front de 20 solidification dans un procédé de solidification, par exemple pour fabriquer des barreaux de silicium cristallin. Mais il sera compris que la présente invention ne se limite pas à cette application et peut être mise en oeuvre dans d'autres applications de détection de surfaces par palpage ou de mise en contact avec une surface dans une enceinte à atmosphère contrôlée. 25 Sur la figure 1, on peut voir une enceinte 2 comportant un fond 4, des parois latérales 6 et une paroi supérieure 8. Un creuset 10 est disposé dans l'enceinte et contient du silicium solide Sis recouvert de silicium liquide Sil. On souhaite détecter la position du front de solidification F à la surface du silicium solide au moyen du dispositif de palpage D. Dans le cas d'une installation de solidification, l'enceinte étanche est 3038918 8 équipée d'un four de solidification qui impose un gradient thermique au bain de silicium, la solidification étant dirigée du bas vers le haut (non représenté). Le four comporte entre autres des éléments chauffants et des isolants (non représentés). La paroi supérieure 8 de l'enceinte comporte une ouverture 12. 5 Le dispositif de palpage D comporte une canne de palpage 14 d'axe longitudinal X et des moyens de connexion étanches et souples 16 de la canne au bord de l'ouverture 12 de la paroi supérieure 8 de l'enceinte 2. Les dimensions de la canne de palpage 14 sont choisies pour garantir sa tenue mécanique pendant le procédé et les opérations de palpage, sans pour autant 10 perturber le procédé lors du palpage. Par exemple, dans le cas de procédés de solidification dirigée du silicium, les cannes de palpage ont une longueur comprise en quelques dizaines de centimètres et quelques mètres et un diamètre de quelques millimètres de diamètre à quelques centimètres. Le diamètre de la canne est calculé pour que la canne soit suffisamment solide et supporte son propre poids et les contraintes lors 15 du palpage. En général, on souhaite faire une mesure locale non intrusive, c'est pourquoi le diamètre des cannes en quartz est en général de l'ordre du centimètre dans les procédés de solidification dirigée du silicium. Les moyens de connexion flexibles étanches 16 comportent, dans l'exemple représenté, un soufflet d'axe longitudinal X, dont une extrémité longitudinale 20 16.1 est fixée de manière étanche au bord de l'ouverture 12 formant une connexion étanche, et une autre extrémité longitudinale 16.2 obturée par un dispositif de traversée 18 dans lequel est montée de manière étanche la canne 14. La canne 14 est fixe (en translation le long de l'axe longitudinal X) dans le dispositif de traversée 18. L'extrémité longitudinale 16.1 du soufflet fixée à l'enceinte sera 25 désignée "extrémité proximale" et l'autre extrémité longitudinale 16.2 du soufflet sera désignée "extrémité distale ". De même l'extrémité longitudinale de la canne 14 située dans l'enceinte sera désignée "extrémité proximale" et l'extrémité longitudinale de la canne située à l'extérieur de l'enceinte sera désignée "extrémité distale". Le type de soufflet mis en oeuvre est choisi en fonction de l'application 30 du dispositif de palpage. Il peut par exemple s'agir d'un soufflet en polymère souple 3038918 9 étanche muni d'un renfort métallique, d'un soufflet en Kevlar ou tout autre type de soufflet assurant une étanchéité. En variante, il pourrait s'agir d'un tuyau flexible métallique, d'un tuyau plastique armé, d'un poche souple étanche qui pourrait être couplée à une armature 5 externe (type ressort ou cage) pour limiter certains de ces mouvements, par exemple pour que la poche souple ne s'écrase pas sur la canne en cas de dépression. De manière particulièrement avantageuse et en particulier dans le cas où l'on souhaite établir un vide dans l'enceinte, typiquement un vide de quelques Pa à 10-4Pa, on choisit un soufflet à coupelles métalliques soudées représenté 10 schématiquement sur la figure 2A qui sera décrit ci-dessous avec la figure 2B. Par exemple dans le cas d'un soufflet à coupelles métalliques soudées, celui-ci présente sa propre raideur, celle-ci peut être suffisante pour compenser les contraintes auxquelles le soufflet est soumis, ces contraintes seront détaillées ci-dessous, et éviter un écrasement trop important de celui-ci. Selon une variante représentée sur la 15 figure 3, dans le cas où les moyens de connexion souples ne présentent pas une raideur suffisante, des moyens de rappel élastique supplémentaires sont prévus. L'existence d'une force de rappel élastique soit due aux moyens de connexion flexibles étanches eux-mêmes, soit pour tout ou partie aux moyens de rappel élastiques supplémentaires présente, en outre, l'avantage, de rappeler le dispositif de 20 palpage, et en particulier la canne, en position repos dès que la canne est relâchée, écartant automatiquement son extrémité proximale de l'interface solide/liquide, réduisant ainsi les risques de collage, lorsque le soufflet est contracté par rapport à sa position d'équilibre. Dans la suite de la description et à des fins de simplicité, les moyens de 25 connexion flexibles étanches seront désignés par "soufflet" mais tout autre dispositif adapté peut convenir. Des moyens de guidage en translation 22 le long de l'axe X de la canne 14 sont prévus pour déplacer la canne en direction et en éloignement du front F. un exemple des moyens de guidage est visible sur les figures 2A et 2B. 3038918 10 Des moyens de mesure 19 (représentés schématiquement) du déplacement de la canne le long de l'axe longitudinal X sont également prévus pour pouvoir déterminer l'avancement du front de solidification. Il peut s'agir de moyens de mesure manuels, tels qu'un réglet fixe parallèle à l'axe X par rapport auquel la canne se 5 déplace, ou de moyens de mesure électroniques. Le dispositif de palpage est monté sur l'enceinte préférentiellement de sorte que l'axe longitudinal X de la canne soit à la verticale i.e. que la canne soit perpendiculaire au front de solidification. Il est possible de monter le dispositif de palpage de sorte que l'axe longitudinal X de la canne ne soit pas vertical, dans ce cas, les moyens 10 de guidage préférentiellement à frottements réduits permettront de contrôler la direction de déplacement de la canne. De préférence, le dispositif de palpage est tel que la course de palpage de la canne couvre au moins toute la distance d'étude de la position de l'interface solide-liquide. Il peut cependant être prévu que la course de palpage soit inférieure à la distance 15 d'étude de la position de l'interface solide-liquide, le dispositif de palpage ne permettant de détecter la présente de l'interface solide-liquide qu'après un certain temps de solidification. Le dispositif de palpage est telle qu'il permet de placer l'extrémité proximale de la canne dans une position hors-mesure suffisamment reculée par rapport à 20 l'interface solide-liquide afin d'éviter qu'elle n'entre en contact avec le solide en train de croître en dehors d'une phase de détection, et qu'elle soit emprisonnée par le solide. L'ensemble formé par l'enceinte et le dispositif de palpage est étanche. Une atmosphère contrôlée peut alors être établie dans l'enceinte, par exemple il peut s'agir d'établir une atmosphère de pression supérieure à celle de l'environnement 25 extérieur, d'établir une dépression dans l'enceinte, par exemple un vide de 10-4 Pa à quelque Pa, une atmosphère sous Argon ou un autre gaz ou mélange de gaz. De préférence, la section du soufflet 16 est réduite pour limiter la section vue par la pression régnant dans l'enceinte et dans le soufflet, et ainsi limiter l'effet sur le soufflet de la différence de pression entre l'intérieur du soufflet et 30 l'environnement extérieur. Le diamètre intérieur du soufflet est tel qu'il permet le 3038918 11 passage de la canne de palpage et qu'il dispose de suffisamment de jeu de fonctionnement pour ses déplacements lors de la contraction du soufflet. Sur les figures 2A et 2B, on peut voir un exemple de réalisation pratique du dispositif de palpage représenté seul. Dans cet exemple de réalisation le soufflet est 5 un soufflet à coupelles métalliques. Dans le cas de mesure de l'avancée du front de solidification, la canne est réalisée en matériau réfractaire, par exemple en quartz. On peut voir un exemple de dispositif de traversée 18 de la canne 14 monté à l'extrémité distale 16.2 du soufflet. Dans l'exemple représenté, il s'agit d'un 10 presse-étoupe comportant des joints serrés sur la canne et assurant l'étanchéité. Dans l'exemple représenté, le presse-étoupe est connecté de manière étanche à l'extrémité distale 16.2 du soufflet au moyen de raccords à vide et éventuellement de prolongateur/adaptateur tubulaire à vide conventionnels ISO. Le dispositif comporte un bâti 23 et des moyens de guidage du 15 déplacement de la canne 14 et du soufflet 16 par rapport au bâti 23. Dans l'exemple représenté, il comporte trois colonnes de guidage 22 parallèles à l'axe longitudinal X et réparties autour de l'axe longitudinal X, dont une extrémité longitudinale est fixée à une première platine 24 du bâti 23, située au niveau de l'extrémité proximale 16.1 du soufflet 16 fixée à l'enceinte et l'autre extrémité est fixé à une deuxième platine 26 du bâti 23. 20 L'extrémité distale 16.2 du soufflet 16 est entourée par une platine mobile 28 comportant des passages 30 traversés par les colonnes 22. La platine mobile 28 solidaire de l'extrémité 16.2 du soufflet 16 peut coulisser le long des colonnes de guidage 22. De manière avantageuse les colonnes sont chromées et rectifiées et des bagues de guidage en bronze sont montées dans les passages 30 de la platine 28, favorisant le 25 coulissement de la platine mobile 28 le long des colonnes 22. Les matériaux et les jeux mécaniques permettent d'obtenir un mouvement glissant avec de faibles frottements. Selon une variante, les moyens de guidage peuvent comporter une ou plusieurs unités de translation linéaire présentant de faibles frottements lors des déplacements. Par exemple, il peut s'agir d'un chariot de guidage roulant et guidé par des 30 rails parallèles à l'axe longitudinal X. Le chariot est solidaire de l'extrémité distale 16.2 du 3038918 12 soufflet par exemple en étant fixé à la platine mobile 28 et les rails sont solidaires de l'extrémité proximale 16.1 du soufflet solidaire de l'enceinte. Dans le cas d'un déplacement motorisé de la canne, le chariot de guide sur rail peut être motorisé et assurer le déplacement de la canne. 5 En variante encore dans le cas d'un déplacement motorisé de la canne, les moyens de guidage pourraient être formés par une table de translation bien connue de l'homme du métier, assurant à la fois le guidage et le déplacement de la canne. De telles tables de translation motorisées sont fabriquées par exemple par Kurt J. Lesker Compagny sous la référence HLSM38-100, par Pfeiffer Vacuum sous la référence 10 420MZA040-100-m ou encore par MDC Vacuum Products sous la référence E-LMT-154- 01. L'extrémité proximale 16.1 du soufflet 16 est connectée à l'enceinte par exemple au moyen d'une bride, par exemple une bride à vide apte à tenir un certain niveau de vide dans le cas d'une enceinte sous vide. 15 Les différents éléments sont reliés par des dispositifs adaptés à l'atmosphère contrôlée que l'on souhaite établir dans l'enceinte, par exemple on peut utiliser des raccords et des joints répondant à la norme ISO KF et/ou ISO CF. En variante, on peut envisager de connecter de manière étanche plusieurs soufflets en série pour en former l'équivalent d'un soufflet plus long. Les 20 connexions des soufflets entre eux sont par exemple réalisées par des brides à vide. Il peut avantageusement être prévu d'accompagner les mouvements du soufflet ainsi formé avec des guides. Nous allons maintenant décrire les différents forces s'appliquant su le dispositif de palpage dans le cas d'une enceinte sous pression ou un enceinte sous vide. 25 On considère pour cela un dispositif de palpage tel que les axes longitudinaux de la canne, du soufflet et le cas échéant des ressorts de rappel sont verticaux. Les forces sont projetées sur la verticale dans la représentation des figures et sont prises positives lorsqu'elles s'exercent vers le bas. Les constantes de raideur des ressorts et du soufflet utilisées dans les 30 calculs sont celles suivant l'axe vertical. 3038918 13 Les variations de longueur du soufflet dL'uf flet sont positives si le soufflet est contracté par rapport à sa position de repos, dLsouf flet pouvant être positives ou négatives. La variation de longueur du ressort dL ressort est positive si le ressort est contracté par rapport à sa longueur à vide. 5 Ainsi pour un même montage, les formules qui vont être utilisées dans la suite s'appliquent au cas du mode dans lequel l'enceinte est sous pression et du mode dans lequel l'enceinte est sous vide. La mesure de la position de l'interface solide/liquide est réalisée en descendant la canne de palpage, ce qui contracte le soufflet de la longueur de palpage 10 par rapport à la position d'équilibre du soufflet. La position d'équilibre du soufflet est la position du soufflet, et donc de la canne, lorsque l'opérateur n'exerce pas d'effort sur le soufflet soit manuellement soit par un dispositif de déplacement de la canne. A sa position d'équilibre, le soufflet a une dimension d'équilibre le long de l'axe X ou longueur d'équilibre caractérisée par dL équilibre soufflet, clLéquilibre soufflet étant la différence 15 entre la longueur à vide du soufflet et la longueur d'équilibre du soufflet. Suivant la définition donnée ci-dessus, dL équilibre soufflet > 0 correspond à une contraction du soufflet. Une force de palpage Fpalpage est exercée pour contracter le soufflet de la distance dLpalpage - dLpaipage est défini comme étant positif lorsque l'on contracte le soufflet. 20 De manière préférée, le dispositif de palpage est tel que la force maximale de palpage Fpalpage max est faible pour limiter la force appliquée sur l'interface solide-liquide lors du contact et ainsi, d'une part limiter le risque de collage de la canne à l'interface solide/liquide, et d'autre part limiter l'effort de compression sur la canne de palpage, réduisant les risques de rupture de celle-ci. La sensibilité de palpage, 25 caractérisée à l'aide de la force maximale qu'il faut appliquer sur le dispositif de palpage pour déplacer la canne de palpage au contact de l'interface solide/liquide à l'aide du dispositif de palpage, peut être améliorée en réduisant la force de palpage. L'invention présente l'avantage de pouvoir aisément contrôler cette force de palpage. En effet la force maximale de palpage est le produit de la constante de 30 raideur du soufflet ksouf f let par la distance de palpage dLpalpage et a pour expression : 3038918 14 FPalpage = ksouf flet dLpalpage (I). Par conséquent, en choisissant la raideur du soufflet et une distance maximale de palpage dLpalpage max' on peut aisément fixer la force maximale de palpage et donc la sensibilité de palpage. 5 On choisit en outre de préférence des soufflets de faible constante de raideur ksouf f let - En effet, on cherche à réaliser de préférence un dispositif de palpage offrant une course de palpage importante, ce qui offre une plus grande souplesse d'utilisation. Au vu de la relation (I), avec une raideur de soufflet faible, on obtient des courses de palpage importantes dLpalpage max tout en ayant une force de palpage 10 maximale faible, conservant ainsi un dispositif de palpage offrant une bonne sensibilité. Par ailleurs, comme cela a été expliqué ci-dessus, le soufflet est soumis à des contraintes qui tendent à le déformer et qui fixent la position d'équilibre du soufflet (caractérisée par dL équilibre souf flet)- C'est à partir de cette position d'équilibre que les mesures de déplacement de la canne sont généralement faites. Cette position d'équilibre 15 est obtenue lorsque l'atmosphère contrôlée est établie dans l'enceinte et dans le soufflet. En effet, le soufflet est soumis au poids montage canne des éléments supportés par le soufflet 16, notamment son propre poids, le poids de la canne de palpage, de la traversée étanche de la canne de palpage, de la bride à vide, et le cas échéant du dispositif étanche de rotation de la canne de palpage, et à la force ÉAPression 20 générée par la différence de pression entre la pression -enceinte enceinte à l'intérieur de l'enceinte et du soufflet et la pression P,t à l'extérieur de l'enceinte et du soufflet sur le soufflet. Dans la suite des calculs on néglige l'action du poids du soufflet. Dans le cas d'une mise sous vide de l'intérieur de l'enceinte et du soufflet et, la force eAPression résultant de la différence de pression entre l'intérieur de 25 l'enceinte et du dispositif de palpage et l'extérieur tend à comprimer le soufflet. Dans le cas où la pression dans l'enceinte et le soufflet est supérieure à la pression extérieure, la force eAPression tend à allonger le soufflet. La force FpPression suivant l'axe du soufflet générée sur le soufflet est proportionnelle à la section efficace du soufflet S souf flet et à la 3038918 15 différence de pression entre l'extérieure P't et l'intérieure -enceinte enceinte de l'enceinte et du soufflet et a pour expression, PAPression = Ssouf f let(Pext - Penceinte) (Il). 5 Sous l'action conjointe du poids -montage canne' de la force eAPression, de la force de rappel du soufflet Frappel soufflet , le soufflet se contracte où s'allonge à partir de sa position de repos d'une longueur AL équilibre soufflet correspondant à l'équilibre des forces. Au total, le bilan des forces exercées sur le soufflet est : EF = -montage canne + eAPression + Frapper souf f let (III). 10 Dans cet exemple, on considère que la force de rappel est uniquement due au soufflet. Ainsi une fois la pression et l'atmosphère du procédé appliquée dans l'enceinte du four de solidification dirigée, en appliquant les relations (I) et (II) à la 15 relation (III) la position d'équilibre dLéquilibre soufflet' obtenue pour l'équilibre des forces E É = o , obéit à la relation suivante : Pmontage canne+Ssouf flet(Pext-P enceinte) dLéquilibre soufflet = (IV) soufflett Cette longueur à l'équilibre du soufflet permet de connaître la position 20 de la canne à l'équilibre. De manière avantageuse, on peut prévoir de mettre en oeuvre des moyens de butée mécanique longitudinale pour limiter les amplitudes du mouvement de du soufflet 16 tout en conservant l'amplitude de déplacement requise pour l'opération de palpage. Ces moyens de butée mécanique peuvent limiter le mouvement de l'extrémité 25 distale du soufflet en éloignement de l'enceinte et/ou en rapprochement de l'enceinte. Sur la figure 1, sont représentés schématiquement des moyens de butée 38 limitant le mouvement en éloignement de l'enceinte. Par exemple dans le cas d'un procédé utilisant un vide dans l'enceinte, dans lequel à l'état d'équilibre le soufflet est contracté, on peut prévoir une butée qui 30 précontraint le soufflet autour de sa position d'équilibre sous vide dLéquilibre soufflet' ce qui permet de limiter les mouvements du soufflet pendant la mise sous vide ou le retour 3038918 16 à la pression atmosphérique de l'enceinte. La ou les butées limitant le retour du soufflet lors du retour à la pression atmosphérique, l'encombrement maximal du soufflet en termes de longueur sera alors proche de sa longueur à l'équilibre. L'encombrement axial du dispositif est alors limité. 5 Sur la figure 3, on peut voir une variante du dispositif des figures 2A et 2B, dans lequel des moyens de rappel élastique 29 du dispositif de palpage sont mis en oeuvre. Les moyens de rappel élastique 29 sont par exemple des ressorts hélicoïdaux montés autour des colonnes en réaction entre la première platine 24 et la platine mobile 28. En variante, on pourrait envisager un seul ressort coaxial au soufflet et disposé à 10 l'intérieur ou à l'extérieur du soufflet. En variante encore, on peut envisager tout nombre de ressorts ou de moyens de rappel et toute position de ces moyens de rappel entre la platine fixe 24 et la platine mobile guidée 28. Comme cela a été mentionné ci-dessus, le soufflet se déforme sous l'action du poids des éléments supportés par le soufflet 16 et sous l'action de la force 15 eAPression générée par la différence de pression entre la pression P - enceinte à l'intérieur de l'enceinte et du soufflet et la pression Pext à l'extérieur de l'enceinte et du soufflet sur le soufflet qui, dans le cas d'une mise sous vide de l'intérieur de l'enceinte et du soufflet, comprime le soufflet. Dans le cas d'une enceinte en dépression, les moyens de rappel 29 permettent d'éviter un écrasement trop important du soufflet qui limiterait la course utile 20 au palpage. Leur mise en oeuvre permet avantageusement d'utiliser un soufflet de raideur faible, voire nulle ou quasiment nulle, par exemple lorsqu'un simple manchon flexible est mise en oeuvre, et/ou d'utiliser un soufflet présentant une grande section soumise à la différence de pression. En outre, les moyens de rappel 29 exercent une force de rappel sur la canne, qui assure son écartement de l'interface solide-liquide dès qu'elle est 25 relâchée après le palpage. Les ressorts 29 peuvent être précontraints de façon à contrôler la position d'équilibre du soufflet ; une fois la position d'équilibre souhaitée obtenue, la contraction des ressorts dL ressort par rapport à leur longueur à vide est dLéquilibre ressort - 3038918 17 Du fait de la force de rappel exercée par les ressorts, la relation (III) est modifiée comme suit: F -Pmontage canne + FAPression + É> rappel soufflet + !.rappel ressorts (V). La force de rappel exercée par les ressorts erappel ressorts est égale à 5 -nressort kressort dL ressort ^ les ressorts ayant des caractéristiques identiques, nressort étant le nombre de ressort, kressort étant la raideur de chaque ressort et dL ressort est la contraction des ressorts par rapport à leur longueur à vide prise positive lorsque les ressorts sont contractés. A l'équilibre E F = 0, on obtient alors : Pmontage canne+Ssouf flet(Pext-Penceinte)-nressort kressort néauilibre ressort 10 clLéquilibre soufflet = soufflett (VI). La force de palpage à exercer pour contracter de la distance dLpalpage le soufflet du dispositif de palpage est le produit de la distance de palpage dLpalpage et la somme des raideurs du soufflet et de la somme des raideurs des ressorts ksouf f let + 15 nressort kressort et a pour expression : É= (ksouf f let + nressort kressort)C1Lpalpage - On peut envisager dans le cas d'une enceinte en surpression de mettre en oeuvre des ressorts de rappel en compression positionnés entre la bride mobile 26 et la bride fixe 28. Dans ce cas, on définit alors dL ressort comme la contraction des ressorts 20 par rapport à leur longueur à vide, dL ressort étant prise positive lorsque les ressorts sont contractés, toutes les autres conventions de signe étant identiques à celles énoncées précédemment. Dans ce cas, à l'équilibre E F = 0, la contraction ou dilatation du soufflet à l'équilibre a pour expression : Pmontage canne Ssoufflet(Pext Penceinte) nressort kressort dLéquilibre ressort négmlibre soufflet = k sou f f let 25 Dans ce cas, la force de palpage à exercer pour contracter le soufflet du dispositif de palpage de la distance dLpalpage est le produit de la distance de palpage dLpalpage et de la somme des raideurs du soufflet et de la somme des raideurs des ressorts qui k s'écrit - - - - souf f let + nressort kressort- La force de palpage a pour expression : 3038918 18 É= (ksouf flet + nressort kressort)ciLpalpage - La canne peut être déplacée manuellement par l'opérateur qui exerce une force vers le bas par exemple, soit sur l'extrémité distale de la canne 14, soit sur le presse étoupe 18, soit sur la bride mobile 28 dans l'exemple de réalisation des figures 2A 5 et 2B. L'opérateur peut alors détecter lorsque l'extrémité de la canne entre en contact avec l'interface solide-liquide, i.e. lorsqu'une réaction se fait ressentir sur la canne et/ou lorsque l'opérateur voit ou ressent que la canne s'est immobilisée au contact de l'interface solide/liquide. En variante, on peut envisager de prévoir des moyens pour détecter le 10 contact entre la canne et l'interface. En effet, le contact entre la canne de palpage et l'interface peut être détecté lorsque la force appliquée sur la canne est supérieure à la force maximale nécessaire pour permettre des déplacements de la canne. La détection du contact entre la canne de palpage et l'interface solide/liquide peut alors être réalisée à l'aide par exemple d'un capteur de force et/ou un capteur de mouvement. 15 Le dispositif de palpage comporte également des moyens pour mesurer la position de la canne de palpage représentés schématiquement sur la figure 1. L'avancée de l'interface peut être obtenue en comparant des mesures de la position de la canne à des instants différents Les moyens de mesure peuvent être des moyens de mesure directe ou 20 indirecte. On entend par mesure directe, la mesure de la position d'un point de la canne et par mesure indirecte la mesure de la position d'éléments solidaires de la canne de palpage pour déterminer la position de la canne. Par exemple, on peut pour cela déterminer la position d'éléments solidaires de la canne de palpage pour déterminer la position de la canne. Le contact détecté, la position de l'interface solide-liquide peut ainsi 25 être déterminée en mesurant/déterminant la position de la canne de palpage lorsqu'elle est au contact avec l'interface. En effet, en connaissant les dimensions de la canne, l'orientation de la canne et la position de la canne de palpage, on peut déterminer/calculer la position de l'interface solide / liquide en contact avec la canne de palpage. 3038918 19 Dans un exemple où la manipulation du dispositif de palpage est réalisée à la main, l'opérateur déplace la canne en contractant le soufflet du dispositif de palpage. Lorsqu'il détecte le contact entre l'extrémité proximale de la canne et l'interface solide-liquide, il mesure la position de la canne par rapport à un point fixe de 5 l'environnement. La position de l'interface solide-liquide peut alors être déterminée. Par exemple, on prévoit de disposer sur le dispositif à proximité de la canne un réglet solidaire de l'enceinte du four pour mesurer la position de la canne. En répétant cette mesure à des intervalles de temps donnés l'avancement de l'interface solide-liquide peut être suivi. 10 En variante, des moyens de mesure automatique électriques ou électroniques peuvent être utilisés, comme par exemple des capteurs de position par exemple des capteurs de position à câble ou à ruban ou un télémètre... La précision de mesure variant en fonction des moyens de mesure. De préférence, l'opérateur manipule le dispositif en minimisant le temps 15 de contact entre la canne et l'interface silicium liquide/solide afin de limiter le risque de collage de la canne à l'interface solide/liquide. Comme cela a été décrit ci-dessus, dans le cas d'un soufflet contracté lors de la course de palpage, l'invention permet très avantageusement de réduire le temps de contact en rappelant vers sa position d'équilibre le soufflet et la canne. 20 Une fois la mesure réalisée, la canne de palpage est éloignée de l'interface pour éviter sa prise dans l'interface et peut être remontée à sa position de repos. En variante, on peut prévoir de déplacer la canne au moyen d'un moteur électrique, d'un actionneur pneumatique ou hydraulique. La détection du contact 25 est alors de préférence faite par des moyens de mesure automatisés, qui peuvent très avantageusement être couplés aux moyens de déplacement automatisés pour les commander en fonction des signaux émis par le ou les capteurs, et arrêter la descente de la canne ou initier la remontée de la canne lorsque le contact est détecté. 3038918 20 En variante, l'approche de la canne pour le palpage est réalisée uniquement avec la table de translation 32 (figures 4A, 4B et 5), le soufflet 16 n'est alors pas déformé lors de la phase d'approche. Cette variante permet avantageusement de disposer de toute la course 5 de la table de translation pour le palpage. Dans le cas où plusieurs tables de translation sont superposées, la course de palpage est égale à la somme des courses de toutes les tables de translation. On considère par exemple, le dispositif de palpage initialement à sa position d'équilibre. Dans le cas d'un mouvement quasi-statique, i.e. avec peu d'à-coups, 10 le dispositif de palpage réagit de la façon suivante : une fois le contact entre la canne de palpage et l'interface établi, si les mouvements de la table de translation 32 sont poursuivis de la distance dLpaipage alors le soufflet et les moyens de rappel, le cas échéant, du dispositif de palpage vont s'allonger de la distance dLpaipage. En effet, du fait du contact entre l'extrémité proximale de la canne et l'interface, l'extrémité distale du soufflet est 15 déplacée en éloignement de l'enceinte. Ce contact génère une force sur la canne de palpage ayant pour expression : É= (ksouff let + nressort kressort)ciLpalpage On peut alors détecter le contact entre la canne de palpage et l'interface, par exemple à partir d'une mesure la force s'exerçant sur le soufflet, par 20 exemple au moyen d'un capteur de force. La position de la canne au contact de l'interface peut aussi être déduite de la mesure de la force. La détection peut aussi être réalisée par un capteur de mouvement sur la canne. Une fois le contact détectée et la mesure réalisée, la canne est éloignée de l'interface à l'aide de la (ou d'un ou des) table de déplacement. 25 On peut envisager, dans cette variante, de mettre en oeuvre un guidage au moyen d'un chariot sur un ou des rails. De plus, la ou les tables de translation peut ou peuvent être réalisées par des chariots à rail. L'approche pour le palpage peut être réalisée manuellement. 3038918 21 En outre on peut prévoir un arrête automatique de l'approche en détectant une force au niveau de la canne supérieure à une valeur donnée ou alors un arrêt par détection visuelle. Enfin, la canne peut être mise en rotation pendant l'approche pour 5 limiter le risque de prise dans l'interface. Cette mise en rotation peut être également manuelle ou motorisée. La rotation de la canne peut être maintenue pendant toute la durée du procédé de solidification ou être activée uniquement lors des phases de déplacement de la canne en vue de la détection de l'interface F. 10 De manière très avantageuse, le dispositif de traversée 18 comporte des moyens autorisant un mouvement de rotation de la canne 14 autour de son axe longitudinal X tout en conservant l'étanchéité, comme cela est schématisé par la flèche R sur la figure 1. Ces moyens sont désignés « passage tournant étanche ». Les figures 8A et 8B représentent deux exemples de réalisation de ce 15 passage tournant. Sur la figure 8A, le passage tournant étanche 40 comporte un presse-étoupe 42 solidaire d'une bride à vide 43 destinée à être connectée de manière étanche à l'extrémité distale du soufflet 16 et un corps tubulaire mobile 44 en rotation dans le presse-étoupe 40 dans lequel est monté la canne 14 de manière étanche. 20 Le presse-étoupe 42 comporte un corps tubulaire externe 46 fixée par une extrémité proximale à la bride à vide 43, des joints à vide 48 séparés par des bagues 50 montées dans le corps tubulaire externe 46 et un bouchon de serrage 52 assurant le maintien serré des joints 48. Le corps tubulaire mobile 44 est monté dans le presse-étoupe 42 de 25 manière étanche et mobile en rotation autour de l'axe longitudinal grâce aux joints 48. Il comporte également des joints à vide 54 séparés par des bagues 56 et un bouchon de serrage 58 monté dans le corps tubulaire mobile 44 maintenant les joints serrés. La canne de palpage est montée fixe de manière étanche dans le corps tubulaire mobile 44 grâce aux joints 56 et au bouchon de serrage 58. Le corps tubulaire mobile 44 étant montée 30 libre en rotation dans le corps externe 46, la canne peut tourner autour de l'axe 3038918 22 longitudinal par rapport au soufflet. Cet exemple de réalisation présente l'avantage d'être très compact. Sur la figure 8B, on peut voir un autre exemple de réalisation d'un passage étanche tournant 59 comportant un corps tubulaire mobile 60 muni à une 5 extrémité distale d'une bride à vide 62 destinée à être connectée à une bride à vide d'un presse-étoupe (non représenté), dans lequel est monté de manière étanche la canne de palpage. Le corps tubulaire mobile 60 est monté mobile en rotation de manière étanche dans un corps tubulaire externe 64 solidaire par une extrémité proximale d'une bride à vide 66 destinée à être fixée à l'extrémité distale du soufflet 16. Le montage étanche 10 permettant la rotation est réalisé au moyen de joints à vide 68 séparés par des bagues 70 et un bouchon de serrage 72 vissé dans le corps externe 64. Le corps tubulaire mobile 60 est bloqué en translation suivant l'axe du corps tubulaire externe 64 par un écrou 74 vissé à une extrémité proximale du corps tubulaire mobile 60 faisant saillie dans la bride à vide. Cet exemple de réalisation présente l'avantage d'être de réalisation plus 15 simple. Les exemples des figures 8A et 8B permettent à la canne de tourner autour de l'axe longitudinal avec peu de frottement. Le mouvement de rotation de la canne lors du contact avec l'interface permet de diminuer les risques de collage au niveau de l'interface solide/liquide. 20 Le mouvement de rotation de la canne peut être obtenu manuellement par l'opérateur qui manipule la canne ou au moyen d'un système motorisé, dans ce dernier cas, le système motorisé peut avantageusement être couplé au système motorisé de déplacement longitudinal de la canne. Sur la figures 4A et 4B, on peut voir un autre exemple d'un dispositif de 25 palpage selon l'invention comportant des moyens de déplacement contrôlé 32 du dispositif qui assurent le rapprochement du dispositif de palpage de l'interface solide liquide, préalablement à la mise en contact entre la canne et l'interface. Ce dispositif de déplacement supporte le dispositif de palpage et le déplace pour le rapprocher ou l'éloigner de l'interface, par exemple dans le cas où la 3038918 23 course de mesure de la canne dans le dispositif de palpage est insuffisante pour couvrir la course sur laquelle on souhaite mesurer la position du front de solidification. Sur les figures 4A et 4B, le dispositif de déplacement contrôlé participe à l'étanchéité. Il comportant un élément flexible étanche 34 connecté à l'enceinte et au 5 soufflet du dispositif de palpage, la canne étant destinée à traverser l'élément flexible étanche 34 pour rejoindre l'enceinte et entrer en contact avec l'interface. Le dispositif de déplacement contrôlé 32 comporte un support mobile 36 soutenant l'extrémité distale de l'élément flexible étanche 34 et apte à se déplacer verticalement pour rapprocher cette extrémité de l'enceinte et, de ce fait, rapprocher 10 l'ensemble du dispositif de palpage de l'enceinte. Le déplacement du support mobile 34 peut être obtenu au moyen d'un dispositif de déplacement automatisé ou manuellement. L'élément flexible étanche 34 est par exemple de réalisation similaire à celui du l'élément de connexion étanche 16, il peut s'agir d'un soufflet à coupelles. Ainsi lors d'une première étape, le dispositif de palpage est rapproché 15 de l'enceinte par le dispositif de déplacement contrôlé en déformant l'élément flexible étanche 34. Ensuite la canne 16 est mise en contact avec l'interface en déformant le soufflet 16. A chaque étape de mesure, on peut soit remonter le dispositif de palpage à sa position initiale ou à une position intermédiaire avec le dispositif de 20 déplacement contrôlé, soit ne remonter le dispositif de palpage que lorsque la course de la canne devient inférieure à une valeur donnée. Le déplacement axial du dispositif de palpage obtenu par le dispositif de déplacement contrôlé est mesuré et pris en compte pour déterminer la position et/ou le déplacement de l'interface. 25 Un tel dispositif de déplacement contrôlé peut par exemple être une table de translation étanche. Sur la figure 6, on peut voir le dispositif de la figure 4A monté sur une enceinte 4. Dans cet exemple l'enceinte est de forme tubulaire. Dans un autre exemple de réalisation, la descente de la canne peut être 30 motorisée mais avec un dispositif tel qu'une fois le contact de la canne établi avec 3038918 24 l'interface, et malgré la commande d'avance du moteur, la pression appliquée par la canne de palpage ne dépasse pas une certaine valeur pour éviter la casse de la canne sous la contrainte. Avantageusement et comme cela a été expliqué ci-dessus, on peut mettre en rotation de la canne pour limiter le risque de collage. Une fois que l'opérateur 5 a détecté visuellement l'arrêt de la descente de la canne et une fois la mesure de position réalisée, l'opérateur provoque la remontée de la canne en éloignement de l'interface. Un fonctionnement du dispositif représenté sur les figures 4A et 4B dans le cas d'un procédé de fabrication d'un barreau de silicium, va maintenant être décrit en relation avec les figures 7A à 7F. 10 Le dispositif de palpage est connecté de manière étanche sur l'enceinte contenant le creuset et le silicium liquide et placée dans un four de solidification contrôlé. Le four est équipé d'éléments chauffants et isolants positionné dans cet exemple dans l'enceinte 4 non représentés sur les figures 7A à 7F. Le dispositif de palpage est disposé de façon à ce que l'extrémité proximale de la canne de palpage puisse venir palper 15 l'interface solide/liquide dans la zone que l'on souhaite étudiée. L'atmosphère contrôlée est établi dans l'enceinte et le soufflet, par exemple le vide est généré. Le dispositif est initialement dans l'état représenté sur la figure 7A. Lors d'une première étape, le dispositif de déplacement contrôlé 32 est activé pour approcher le dispositif de palpage D de l'interface solide/liquide jusqu'à une 20 position pour laquelle on est sûr que la canne de palpage n'est pas en contact avec l'interface solide/liquide. Le dispositif se trouve dans l'état représenté sur la figure 7B. Le soufflet 16 est à sa position d'équilibre représentée sur la figure 7A et à partir de laquelle le déplacement de la canne est mesuré. L'extrémité proximale de la canne n'est pas en contact avec le silicium. 25 Lors d'une étape suivante, on réalise une opération de palpage de l'interface solide/liquide F de silicium en déplaçant la canne 14 sur sa course de palpage C, et avantageusement en faisant tourner la canne 14 sur elle-même. Le déplacement de la canne peut être obtenu manuellement ou en actionnant un actionneur type moteur électrique, pneumatique ou hydraulique. 30 Deux cas peuvent alors se présenter: 3038918 25 Soit la canne de palpage 14 entre en contact avec l'interface solide- liquide la mesure de la position de l'interface peut être réalisée connaissant la position de la canne de palpage 14 (figure 7F). Soit l'extrémité proximale de la canne de palpage 14 ne rentre pas en 5 contact avec l'interface solide-liquide F lors du déplacement de la canne de palpage 14 suivant sa course maximale (figure 7C), ce qui signifie que l'interface solide/liquide F est plus loin. Les étapes suivantes sont alors réalisées jusqu'à que la canne de palpage 14 entre en contact avec l'interface solide/liquide lors de l'action de palpage : la canne de palpage 14 est remontée dans sa position haute (figure 7D) grâce au dispositif de palpage 10 D, puis le dispositif de déplacements contrôlé 34 est de nouveau activé pour approcher davantage le dispositif de palpage D de l'interface solide/liquide F au maximum d'une distance égale à la course de palpage du dispositif de palpage D (figure 7E). On déplace ensuite à nouveau la canne 14 à l'aide du dispositif de palpage 14 en direction de l'interface F. Si la canne de palpage n'entre pas en contact avec l'interface solide/liquide, 15 les étapes précédentes sont à nouveau réalisées. Lorsque l'extrémité proximale de la canne 14 entre en contact avec l'interface solide-liquide F (figure 7F), la mesure de la position de la canne 14 est faite, la canne 14 est remontée en position haute de sa course de palpage. Le dispositif de palpage D peut être déplacé dans une position d'attente de préférence hors du bain de 20 silicium jusqu'à la prochaine mesure. Des mesures sont réalisées au fil de temps pour connaître l'évolution du front de solidification lors de la solidification. A titre d'exemple uniquement, nous allons donner un exemple de dimensionnement du dispositif de palpage des figures 2A et 2B, 25 Il comporte un soufflet à coupelles soudées étanche et résistant au vide en inox de diamètre interne de 0,012 m, de diamètre externe de 0,022 m, de section efficace Ssoufflet de 2 10-4 m2, de raideur axiale ksouf flet = 1,241 N/mm, de longueur à vide L0 soufflet = 145 mm et de course maximale en compression dLmax soufflet = 81,2 MM. 30 3038918 26 Les hypothèses de calcul sont : - Les conditions de pression à l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte sont : o dans l'enceinte -Penceinte=0,01 Pa; 5 o à l'extérieure de l'enceinte de la pression atmosphérique Pext = Patin; - La masse du montage supporté par le soufflet est de 10,23 N; - La force appliquée par le soufflet liée à la différence de pression est de 20,26 N; 10 - FAPression = Ssouf f let(Pext - Penceinte)- - Le système de guidage du soufflet ne présente que de très faibles frottements qui sont négligés dans le calcul. Dans ces conditions, à l'équilibre le soufflet est contracté de dLéquilibre soufflet = 24,6 mm. Si on fixe une force maximale de palpage epalpage max de 15 24,8 N pour ce dispositif alors sa course maximale de palpage dLpaipage max est de 20 MM. Puisque la course maximale de palpage obtenue est de 2 cm et qu'en général, la solidification de tout le lingot se déroule sur environ 20 cm à 30 cm, on utilise par exemple une table de translation 32 pour couvrir toute la solidification. 20 Nous allons donner un exemple de dimensionnent du dispositif de la figure 3, celui-ci mettant en oeuvre des ressorts de rappel pour contrôler la contraction du soufflet. Le dispositif de palpage comporte : - un soufflet à coupelles soudées étanche et résistant au vide en inox, 25 de diamètre interne de 0,021 m, de diamètre externe de 0,0425 m, de section efficace Ssouf f let de 8,1 10-4 m2; de raideur axiale ksouf f let =0,357 N/mm, de longueur à vide LO souf f let = 280 mm et de course maximale en compression dLmax soufflet = 179 mm. - trois ressorts de raideur kressort de rappel = 0,2 N/mm, de longueur à Vide LO ressort=360 mm, de course maximale de dLmax ressort = 243 mm, de diamètre 30 interne de 10,7 mm et de diamètre externe de 13.2 mm 3038918 27 Les hypothèses de calcul sont : - Les conditions de pression à l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte sont : o dans l'enceinte de -Penceinte=0,01 Pa; 5 o à l'extérieure de l'enceinte de la pression atmosphérique Pext = Patin; - La masse du montage supporté par le soufflet est de 10,23 N; - La force appliquée par le soufflet liée à la différence de pression est de 82,05 N; 10 - FAPression = Ssouf flet(Pext - Penceinte); - Le système de guidage du soufflet ne présente que de très faibles frottements qui sont négligés dans le calcul. En l'absence des ressorts de rappel, le soufflet serait complètement écrasé sous l'action conjointe du poids rjmontage canne, de la force eAPression générée sur 15 le soufflet par la différence de pression entre l'intérieure et l'extérieure de l'enceinte et de la force de rappel du soufflet Frappes soufflet et il ne resterait aucune course pour réaliser le palpage. En effet, l'application numérique de la formule de dLéquilibre soufflet sans ressorts de rappel serait de 232 mm supérieure à la course utile maximale du soufflet dL max soufflet = 179 mm. 20 En l'absence de ressort de rappel, il ne serait donc pas possible de réaliser un dispositif de palpage. Si les trois ressorts sont contraints de 130 mm chacun, alors la contraction du soufflet à l'équilibre dL équilibre soufflet est proche de 40 mm et il reste ainsi plus de 100 mm de course au soufflet et aux ressorts de rappel pour réaliser 25 l'opération de palpage. Si on fixe une force maximale de palpage epalpage max de 19,1 N pour ce dispositif alors sa course maximale de palpage dLpaipage max est de 20 mm. Comme pour l'exemple précédent, puisque la course maximale de palpage obtenue est de 2 cm et qu'en général, la solidification de tout le lingot se déroule 3038918 28 sur environ 20 cm à 30 cm, on utilise par exemple une table de translation 32 pour couvrir toute la solidification. Le déplacement de la canne en direction de l'interface solide-liquide à partir de sa position d'équilibre impose d'appliquer une force, en revanche le dispositif 5 présente l'avantage d'appliquer une force de rappel qui remonte la canne dès que l'effort est relâché. En outre, une installation comportant une enceinte et plusieurs dispositifs de palpage ne sort pas du cadre la présente invention. 10 REVENDICATIONS1. Dispositif de palpage d'une surface disposée dans une enceinte sous atmosphère contrôlée, comportant un bâti (23), au moins une canne de palpage (14) d'axe longitudinal (X) munie d'une extrémité destinée à venir en contact avec ladite surface et apte à se déplacer le long de l'axe longitudinal (X) par rapport au bâti (23), des moyens de connexion flexibles étanches (16) dudit dispositif à l'enceinte, les moyens de connexion flexibles étanches (16) comportant une première extrémité (16.1) destinée à être fixée de manière étanche à une paroi de l'enceinte et une deuxième extrémité (16.2) qui est fixée de manière étanche à la canne de palpage (14) de sorte que, lorsque le dispositif de palpage est relié de manière étanche à l'enceinte, la première extrémité de la canne de palpage (14) est disposée dans l'enceinte et peut être rapprochée ou éloignée de ladite surface le long de son axe longitudinal (X), et des moyens de détection de la position de la canne de palpage. 2. Dispositif de palpage selon la revendication 1, dans lequel les moyens de connexion flexibles étanches (16) comportent un soufflet d'axe longitudinal. 3. Dispositif de palpage selon la revendication 2, dans lequel le soufflet est un soufflet à coupelles métalliques soudées. 4. Dispositif de palpage selon l'une des revendications 1 à 3, comportant des moyens de rappel élastique limitant la déformation des moyens de connexion flexibles étanches (16) selon la direction de l'axe longitudinal (X). 5. Dispositif de palpage selon la revendication 4, dans lequel les moyens de connexion flexibles étanches (16) présentent une raideur suivant l'axe longitudinal, lesdits moyens de connexion flexibles étanches (16) formant tout ou partie des moyens de rappel élastique. 3038918 6. Dispositif de palpage selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les moyens de rappel élastique comportent au moins un ressort hélicoïdal (29). 7. Dispositif de palpage selon l'une des revendications 1 à 6, 5 comportant des moyens de guidage de la canne de palpage le long de l'axe longitudinal (X). 8. Dispositif de palpage selon la revendication 7, dans lequel les moyens de guidage comportent au moins une colonne de guidage (22) fixée au bâti 10 parallèlement à l'axe longitudinal et une platine mobile (28) fixée à la deuxième extrémité (16.2) des moyens de connexion flexibles étanches (16) et mobile le long de ladite au moins une colonne de guidage (22). 9. Dispositif de palpage selon la revendication 8 en combinaison avec 15 la revendication 6, un ressort hélicoïdal (29) étant monté autour de tout ou partie des colonnes de guidage (22). 10. Dispositif de palpage selon la revendication 7, dans lequel les moyens de guidage comportent au moins une unité de translation linéaire. 11. Dispositif de palpage selon l'une des revendications 1 à 10, comportant des moyens permettant la mise en rotation de ladite canne de palpage (14) autour de son axe longitudinal par rapport aux moyens de connexion flexibles étanches (16). 12. Dispositif de palpage selon les revendications 1 à 11, dans lequel la deuxième extrémité des moyens de connexion flexibles étanches comporte un dispositif de rotation étanche permettant la rotation de la canne de palpage autour de son axe par rapport aux moyens de connexion flexibles étanches. 20 25 3038918 31 13. Dispositif de palpage selon la revendication 12, dans lequel le dispositif de rotation étanche comporte un presse-étoupe fixé à la deuxième extrémité des moyens de connexion flexibles étanches et un corps tubulaire monté tournant dans le presse-étoupe de manière étanche, la canne de palpage traversant de manière étanche 5 ledit corps. 14. Dispositif de palpage selon la revendication 12, dans lequel le dispositif de rotation étanche comporte un premier corps tubulaire fixé à la deuxième extrémité des moyens de connexion flexibles étanches, un deuxième corps tubulaire 10 monté tournant dans le premier corps tubulaire, de manière étanche, la canne de palpage étant montée dans un presse-étoupe fixé à une extrémité du deuxième corps tubulaire faisant saillie du premier corps tubulaire. 15. Dispositif de palpage selon l'une des revendications 1 à 14, 15 comportant des moyens de déplacement automatisés de la canne de palpage (14) le long de l'axe longitudinal (X). 16. Dispositif de palpage selon l'une des revendications 1 à 15, comportant des moyens de butée (38) le long de l'axe longitudinal (X) de l'extrémité 20 mobile des moyens de connexion flexibles étanches (16). 17. Dispositif de palpage selon l'une des revendications 1 à 16, comportant des moyens de détection du contact entre la canne de palpage (14) et ladite surface. 25 18. Dispositif de palpage selon la revendication 17, dans lequel les moyens de détection du contact comportent au moins un capteur de la force nécessaire au déplacement de la canne de palpage (14) et/ou au moins un capteur de déplacement de la canne de palpage (14). 30 3038918 32 19. Dispositif de palpage selon l'une des revendications 1 à 18, dans lequel les moyens de détection de la position de la canne de palpage (14) comportent au moins un réglet fixé sur le bâti (23) à parallèlement à la canne de palpage (14). 5 20. Installation comportant une enceinte comportant au moins une paroi et au moins une ouverture dans ladite paroi et au moins dispositif de palpage selon l'une des revendications 1 à 19, la première extrémité des moyens de connexion flexibles étanches (16) étant reliée de manière étanche sur l'ouverture de la paroi de l'enceinte, l'intérieur de l'enceinte et du dispositif de palpage formant un volume étanche. 10 21. Installation selon la revendication 20, dans laquelle la première extrémité (16.1) des moyens de connexion flexibles étanches (16) est fixée directement sur l'ouverture de l'enceinte par une bride. 15 22. Installation selon la revendication 20 ou 21, comportant des moyens de déplacement contrôlé du dispositif de palpage par rapport à l'enceinte. 23. Installation selon la revendication 22, dans laquelle les moyens de déplacement contrôlé comportent un élément de connexion flexible étanche (34) reliant 20 les moyens de connexion flexibles étanches (16) du dispositif de palpage et l'enceinte et traversés par la canne de palpage (14). 24. Installation selon l'une des revendications 20 à 23, pour la mise en oeuvre d'un procédé de solidification sous atmosphère contrôlée. 25 25. Installation selon la revendication 24, pour la mise en oeuvre d'un procédé de solidification sous vide, par exemple entre 10-4Pa et quelques Pa. 26. Installation selon la revendication 24 ou 25, pour la mise en oeuvre 30 d'un procédé de solidification de silicium.