УЗЕЛ ПОДАЧИ ГАЗА УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ФТОРИДОВ МЕТОДОМ ГОРИЗОНТАЛЬНО НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Полезная модель относится к дополнительному оборудованию установки для выращивания кристаллов фторидов методом горизонтально направленной кристаллизации, а именно к приемному отделению углеграфитового термоизоляционного модуля.
Уровень техники
Известен тепловой узел установки для выращивания галоидных кристаллов методом горизонтальной направленной кристаллизации (патент РФ на изобретение №2643980), состоящий из корпуса, внутри которого размещены центральный и отдельные углеграфитовые теплоизоляционные модули, графитового контейнера с набором тепловых экранов и рамой, установленного с возможностью горизонтального перемещения внутри теплоизоляционных модулей, верхнего нагревателя Г-образной формы и нижнего нагревателя перевернутой П-образной формы, расположенных внутри центрального теплоизоляционного модуля, смотрового окна, при этом, центральный теплоизоляционный модуль выполнен сборно-разборным и состоит из внешнего графитового теплоизоляционного кожуха, внутри которого расположены диафрагмы, верхняя и нижняя секции внутренних графитовых тепловых экранов, а отдельные углеграфитовые теплоизоляционные модули выполнены в виде внутреннего графитового кожуха, окруженного внешними сборно-разборными графитовыми теплоизолирующими кассетами, каждая из которых состоит из сложенных друг над другом тепловых экранов, между которыми проложены проставки.
Основным недостатком данного узла является то, что температурный градиент имеет жестко фиксированные температурные значения в зоне фронта роста кристалла связанные с местной конструкцией углеграфитового теплового узла и материала изготовления. Для обеспечения возможности изменения температурного градиента необходимо перестраивать узел (менять количество тепловых экранов в секциях графитовых тепловых экранов, количество диафрагм и их конструкцию, а также материал углеграфитового теплового узла) с целью подбора нужного градиента. Трудоемкость технологического процесса отрицательно сказывается на изготовлении выращиваемых кристаллов.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью является повышение технологичности конструкции теплоизоляционного модуля.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность варьирования величиной температурного градиента в зоне фронта роста кристалла.
Для достижения технического результата предложен узел подачи газа установки для выращивания кристаллов фторидов методом горизонтально направленной кристаллизации, состоящий из вакуумного игольчатого натекателя, установленного на стальном водоохлаждаемом корпусе, соединенного муфтой и графитовыми соединительными патрубками с каналом подачи газа, представляющего собой центральную штольню с отводами, в отверстия которых вставлены форсунки, выполненного в графитовой плите приемного теплоизоляционного модуля.
Кроме того, непосредственно в зону роста кристалла по каналу подачи газа непрерывно подают инертный газ аргон.
Краткое описание чертежей
Узел подачи газа в зону фронта роста кристалла с детализацией составных его элементов показан на фигурах 1-3, где:
1 - вакуумный игольчатый натекатель;
2 - графитовый соединительный патрубок;
3 - муфта переходная;
4 - графитовый соединительный патрубок;
5 - графитовая плита приемного теплоизоляционного модуля;
6 - центральная штольня;
7 - отводы;
8 - форсунки.
На фиг. 4 показан график изменения температурного градиента в зоне фронта роста кристалла, в зависимости от давления подачи газа.
Осуществление полезной модели
Узел подачи газа установки для выращивания галоидных кристаллов методом горизонтальной направленной кристаллизации состоит из вакуумного игольчатого натекателя 1, установленного на стальном водоохлаждаемом корпусе (на фиг.1 не показан) установки для выращивания кристаллов фторидов методом горизонтально направленной кристаллизации и канала подачи газа, выполненного в графитовой плите приемного теплоизоляционного модуля 5, имеющего центральную штольню 6, отводы 7, в отверстия которых вставлены форсунки 8, с помощью которых осуществляется подача газа в зону фронта роста кристалла. Канал подачи газа имеет внешнее сообщение с вакуумным игольчатым натекателем 1 путем использования графитовых соединительных патрубков 2 и 4, и муфты 3. Герметичность соединений достигается использованием углеродистых герметиков, например, пека каменноугольного с последующим его спеканием по месту и получением герметичного соединения.
В процессе роста кристалла инертный газ, например, аргон, непрерывно подается по каналу подачи газа непосредственно в зону роста кристалла, а именно в приемную область, расположенную сразу после диафрагм, что способствует резкому изменению аксиального температурного градиента. Следовательно, создаваемый высокий осевой температурный градиент необходим для обеспечения нормальных условий кристаллизации монокристаллов.
График (см. фиг. 4) иллюстрирует изменение осевого температурного градиента с повышением давления. Объем подаваемого газа регулируется вакуумным игольчатым натекателем 1. Полное управление температурным градиентом осуществляется непосредственно изменением скорости потока подаваемого газа и температуры на нагревателях установки для выращивания кристаллов фторидов методом горизонтально направленной кристаллизации для поддержания неизменности положения фронта кристаллизации.
Таким образом, предложенная полезная модель узла подачи газа установки для выращивания кристаллов фторидов методом горизонтально направленной кристаллизации значительно уменьшает трудоемкость процесса подбора нужного градиента под заданный кристалл по средствам подачи газа непосредственно в зону фронта роста кристалла, приводит к значительному снижению энергозатрат, а также обеспечивает возможность избежать недостатков в процессе роста кристаллов, что является важным фактором при их массовом выпуске.