УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Заявляемая полезная модель относится установкам для выращивания кристаллов из расплава, а более конкретно к установкам, функционирующим по методу Чохральского или Киропулоса. Установка может применяться, например, для выращивания кристаллов парателлурита.
Известна установка для выращивания кристаллов, содержащая основной блок, систему управления нагревом и систему вакуумирования, в которой основной блок содержит вертикальную станину, к которой крепится механизм поворота и вращения кристалла, ростовую камеру с размешенным внутри нее тепловым узлом с тиглем, заполненным расплавом, механизм поворота и вращения через датчик веса и систему тяг связанн с затравочным кристаллом (Российская академия наук Федеральное государственное предприятие «Экспериментальный завод научного приборостроения со специальным конструкторским бюро», Установка автоматизированная для выращивания монокристаллов из расплава «Ника-3», (http://www.ezan.ac.ru/products/crystalgrowth/nika3/)/. Руководство по эксплуатации КУНИ.442199.002 РЭ), 2009 г.)
Недостатком известной установки, выбранной в качестве прототипа настоящей полезной модели является то, что механизм перемещения и вращения кристалла жестко связан с ростовой камерой. В результате этого при деформации камеры, вызванной изменениями давления в ее водоохлаждаемых частях или температуры корпуса датчика веса, изменяется положение растущего кристалла относительно поверхности расплава. Нестабильность взаимного расположения расплава и растущего кристалла снижает качество последнего.
Это влияние особенно заметно при скоростях роста менее 1 мм/час. Кроме того, нарушается перпендикулярность тяги кристалла относительно поверхности расплава, что нарушает осевую симметрию мениска в зоне кристаллизации и приводит к ухудшению качества кристалла..
Задачей настоящей полезной модели является преодоление указанных недостатков.
Техническим результатом создание установки, функционирующей по методу Чохральского или Киропулоса, обеспечивающей получение кристаллов более высокого качества, чем в прототипе
Поставленная задача и необходимый технический результат достигаются тем, что в установке для выращивания кристаллов из растворов, содержащей основной блок, систему управления нагревом и систему вакуумирования, в которой основной блок содержит вертикальную станину, к которой крепится механизм поворота и вращения кристалла, ростовую камеру с размещенным внутри нее тепловым узлом с тиглем, заполненным расплавом, механизм поворота и вращения, который через датчик веса и тягу связан с затравочным кристаллом, между датчиком веса механизма поворота и вращения кристалла и тягой установлен кардан. Кардан обеспечивает при передаче вращательного и поступательного движения перпендикулярность тяги к поверхности расплава. Механизм поворота и вращения кристалла и ростовая камера жестко прикреплены к станине и заключены внутри герметичного вакуумируемого кожуха, причем корпус механизма поворота и вращения кристалла герметично соединен с верхней частью ростовой камеры посредством короткоходового сильфона.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется схемой, представленной на фигуре.
Устройство содержит основную часть установки 1, систему нагрева теплового узла и управления 2 и систему откачки и напуска газов 3.
Основная часть установки содержит станину 4 с вертикальной стойкой, на которой закреплен механизм 5 вращения и перемещения кристалла, заключенный внутри герметичного вакуумируемого кожуха. На станине также крепится герметичная ростовая камера 6, в которой установлен тепловой узел 7. Внутри теплового узла помещается тигель 8 с расплавом выращиваемого вещества 9. В верхней части механизма 5 установлен датчик веса 10 с тягой 11. К тяге прикреплен затравочный кристалл 12, на который наращивается основной кристалл 13
Между датчиком веса и тягой установлен кардан 14, обеспечивающий при передаче вращательного и поступательного движения от двигателя, постоянное вертикальное положение тяги с затравочным кристаллов относительно поверхности расплава.
С целью обеспечения снижения влияния изменения размеров ростовой камеры при изменении внешних условий в процессе работы установки применено переходное соединение 15 (короткоходовой сильфон), обеспечивающее жесткое, но раздельное крепление ростовой камеры и механизма 5 передачи вращательного и поступательного движения к вертикальной станине.
В процессе эксплуатации установки размещение между датчиком веса и тягой устройства, обеспечивающего перпендикулярность тяги поверхности расплава, позволяет обеспечить осевую симметрию мениска в зоне кристаллизации.
Наличие вакуумируемого кожуха вокруг механизма 5 позволяет поддерживать необходимые режимы вращательного и поступательного движения штока и соединенной с ним через датчик веса тяги растущего кристалла. Герметичное соединение корпуса механизма 5 с верхней частью ростовой камеры с помощью короткоходового сильфона позволяет исключить влияние изменения геометрических размеров камеры на расстояние между тиглем и механизмом перемещения. Изменения геометрических размеров корпуса по абсолютной величине в зависимости от условий работы установки может составлять от долей до единиц миллиметра. Для их компенсации достаточно использовать короткоходовой сильфон, что значительно дешевле длинноходового тарельчатого.
Герметичность корпуса датчика веса, его соединения со штоком, механизма 5 и сильфоном 15 позволяет получать в пространстве ростовой камеры необходимые разрежения перед напуском рабочего газа и обеспечить постоянство параметров газовой среды при росте кристалла. Герметичность также исключает утечку технологических газов из установки в окружающее пространство, защищая обслуживающий персонал от их вредного воздействия.
Постоянство расстояния между растущим кристаллом и поверхностью расплава, перпендикулярность тяги растущего кристалла поверхности расплава, постоянство газовой среды стабилизируют параметры зоны кристаллизации, что повышает структурное совершенство монокристаллов и постоянство их геометрических размеров.