Реактор для получения оптических поликристаллических материалов

Полезная модель предназначена для использования в установках для получения поликристаллических оптических материалов (заготовок), необходимых для изготовления оптических элементов, применяемых преимущественно в ИК-области спектра.
Известен реактор для выращивания поликристаллических заготовок из газовой фазы (Авторское свидетельство СССР №1253186, кл. С30В 23/00, 1984 г.), включающий камеру испарения, фильтрующий элемент, паропровод, крышку с углублениями, сменные вкладыши и сменную прокладку.
К недостаткам устройства можно отнести невозможность получения поликристаллических заготовок, имеющих высокую однородность значений светопропускания в видимой области спектра.
Известен также контейнер для выращивания поликристаллических заготовок из газовой фазы (Авторское свидетельство СССР №1774675, кл. С30В 23/00, опубл. 10.02.1997 г.), содержащий камеру испарения, размещенную над ней фильтрующую перегородку, установленную к ней вплотную пластину с отверстием, паровод и крышку, на внутреннй стороне которой закреплен подложкодержатель, причем отношение площади отверстия в пластине к рабочей площади подложкодержателя в виде сменных вкладышей составляет 0,065-0,400.
Устройство обеспечивает высокую однородность значений светопропускания в видимой области спектра, а также повышение качества заготовок.
К недостаткам устройства можно отнести то, что фильтрующая перегородка полностью перекрывает сечение контейнера, что приводит к недостаточно высокой скорости проникновения паров в зону их осаждения на подложку.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является реакционный контейнер (Патент РФ №111140, С30В 28/12, С30В 23/06, С30В 29/48, С30В 35/00, опубл. 10.12.2011 г. - прототип), включающий зону испарения исходного вещества, расположенную в нижней части контейнера, зону осаждения паров исходного вещества, расположенную в верхней части контейнера, диафрагму с отверстием и экран-отражатель, расположенные между зонами испарения и осаждения, а также подложку, расположенную в верхней части контейнера.
Устройство обеспечивает достаточно высокую скорость проникновения паров исходного вещества в зону осаждения, а также позволяет регулировать скорость проведения технологического процесса.
Недостатком прототипа является то, что диафрагма и экран-отражатель выполнены непроницаемыми для паров исходного вещества, что приводит к неравномерному осаждению вещества на подложку.
Техническим результатом полезной модели является выравнивание потока паров исходного вещества для их равномерного осаждения на подложку, а также дополнительное увеличение скорости проникновения паров в зону осаждения.
Технический результат достигается тем, что реактор для получения оптических поликристаллических материалов включает корпус, зону испарения исходного вещества, расположенную в нижней части реактора, зону осаждения паров исходного вещества, расположенную в верхней части реактора, диафрагму с отверстием и экран-отражатель, расположенные между зонами испарения и осаждения, а также подложку, расположенную в верхней части зоны осаждения, при этом диафрагма и экран-отражатель выполнены из пористого, инертного, проницаемого для паров исходного вещества материала, а размер экрана-отражателя определяется по формуле:
А≥В+2С,
где А - размер экрана-отражателя,
В - размер отверстия диафрагмы,
С - расстояние между экраном-отражателем и диафрагмой.
На фиг. 1 изображен в общем виде реактор для получения оптических поликристаллических материалов.
Реактор включает корпус 1, зону испарения исходного вещества 2, расположенную в нижней части реактора, зону осаждения паров исходного вещества 3, расположенную в верхней части реактора, диафрагму 4 с отверстием 5 и экран-отражатель 6, расположенные между зонами испарения 1 и осаждения 2, а также подложку 7, расположенную в верхней части зоны осаждения 2.
Реактор действует следующим образом.
-5
-4
После загрузки исходного вещества 8 в зону испарения 2, собранный реактор устанавливают в вакуумную камеру. После достижения в вакуумной камере остаточного давления (10-10 мм рт.ст.) устанавливают температурный режим:
в зоне испарения 850-1250°С
в зоне осаждения 700-1200°С
Исходное вещество 8 в виде пара проходит через диафрагму 4 с отверстием 5 и экран-отражатель 6, которые препятствуют проникновению твердых частиц исходного вещества 8 и присутствующих в нем примесей в зону осаждения, а также регулируют скорость проведения технологического процесса. После достижения выбранного температурного режима проводят осаждение паров исходного вещества на подложку 7 в течение 10-50 часов в зависимости от величины загрузки исходного вещества 8. По окончании осаждения подложку 7 с осажденным оптическим материалом 9 охлаждают до температуры 500°С со скоростью не более 300°С/час, при этом не прекращая вакуумирование. После охлаждения верхней части зоны осаждения 3 до температуры 500°С прекращают вакуумирование. Воздух в вакуумную камеру напускают после ее охлаждения до 200°С.
Разгрузку реактора производят после его охлаждения до комнатной температуры.
Изготовленный поликристаллический оптический материал характеризуется постоянной толщиной, а также высокими оптическими показателями.
Выполнение диафрагмы и экрана-отражателя из пористого, инертного, проницаемого для паров исходного вещества материала, а также подбор размера экрана-отражателя таким образом, чтобы:
А≥В+2С,
где А - размер экрана-отражателя,
В - размер отверстия диафрагмы,
С - расстояние между экраном-отражателем и диафрагмой,
обеспечивают действие реактора с достижением заявленного технического результата.
Изготовленные из полученного материала оптические элементы при использовании их в оптических системах тепловизоров обеспечивают возможность наблюдения за объектами на расстоянии не менее 15 км.