УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРА

Предлагаемая полезная модель относится к области выращивания искусственных кристаллов, а более конкретно к устройствам и установкам для выращивания кристаллов из пересыщенного раствора, например кристаллов KDP (дигидрофосфата калия), DKDP (дейтерированного дигидрофосфата калия), TGS (триглицинсульфата) и подобных.
Известно устройство для выращивания кристаллов из раствора, содержащее корпус, крышку корпуса, платформу-кристаллоносец, предназначенную для размещения затравки для кристалла, размещенную на валу механизма вращения платформы, и устройство для установки модуля затравки кристаллов на платформе (RU 120104, «Устройство для выращивания кристаллов», МПК C30B 35/00, C30B 7/00, 10.09.2012).
Основными недостатками известного устройства являются:
- размещение затравочного модуля по центру платформы ухудшает подвод раствора к растущей поверхности кристалла, особенно при получении профилированных кристаллов небольшой толщины;
- невозможность одновременного выращивания более одного кристалла
Технической задачей настоящей полезной модели является создание установки для выращивания профилированных кристаллов из раствора с измененной конструкцией платформы-кристаллоносца для выращивания кристаллов и усовершенствованным механизмом установки модуля затравки кристаллов на платформе, что обеспечивает упрощение эксплуатации установки в результате ускорения загрузки модуля, а также снижение сложности конструкции в целом.
Техническим результатом является увеличение производительности установки при одновременном расширении ее функциональных возможностей и повышении качества выращиваемых кристаллов.
Поставленные техническая задача и результат достигаются в результате того, что в установке для выращивания кристаллов из раствора содержащем корпус, крышку корпуса, платформу-кристаллоносец, предназначенную для размещения затравки для кристалла, размещенную на валу механизма вращения платформы-кристаллоносца, и устройство для установки модуля затравки кристаллов на платформе-кристаллоносце, платформа-кристаллоносец выполнена в виде трех расположенных дистанционно друг под другом горизонтальных пластин. Названные пластины соединяются между собой попарно посредством пустотелых вертикальных стоек-лопастей, образующих колодец для введения затравки, верхний край которого расположен выше уровня раствора и имеет в своей нижней части горизонтальный канал, открывающийся в полость между смежными пластинами. В крышке корпуса установки выполнено не менее одной затравочной горловины, предназначенной для введения затравочного модуля в колодец вертикальной стойки-лопасти платформы-кристаллоносца, причем вертикальная ось затравочной горловины и вертикальная ось колодца в стойке-лопасти совпадают в момент упомянутого введения. Затравочная горловина снабжена заслонкой, отделяющей полость внутри корпуса от атмосферы. Пустотелые вертикальные стойки-лопасти, образующие колодцы для введения затравки, расположены диаметрально противоположно относительно оси механизма вращения платформы. Платформа-кристаллоносец может быть выполнена в виде разъемной конструкции или неразъемной конструкции. Пластины платформы-кристаллоносца выполняют в форме диска или в форме многоугольника.
Сущность полезной модели поясняется схемой установки, представленной на фигурах.
Фиг. 1 - продольный разрез установки;
Фиг. 2 - сечение фиг. 1 по А-А.
Установка содержит корпус 1, выполненный, например, в виде стеклянного сосуда закрытого крышкой 2, снабженной центральным отверстием 3 и расположенной периферийно, по крайней мере, одной затравочной горловиной 4. Отверстие затравочной горловины может герметично перекрываться заслонкой 5. Внутри корпуса 1 установки на валу 6 приводного механизма вращения (не показан), проходящем через подшипник, установленный в отверстии 3, размещена платформа, выполняющая функцию кристаллоносца (платформа-кристаллоносец). Платформа-кристаллоносец состоит из трех горизонтальных пластин -верхней 7, средней 8 и нижней 9. Верхняя 7 и средняя 8 пластины соединены между собой посредством вертикальной пустотелой стойки-лопасти 10, а нижняя пластина 9 и средняя пластина 8 соединены посредством вертикальной пустотелой стойки-лопасти 11. Полости стоек стоек-лопастей 10 и 11 образуют колодцы, которые предназначены для размещения затравочных модулей 12 и 13, соответственно. На указанных модулях размещены затравки 14 и 15. В нижней части полостей стоек-лопастей 10 и 11 выполнены каналы 16, которые открываются, соответственно, внутрь полостей между пластинами 7, 8 и пластинами 8, 9. В этих полостях на затравках через каналы 16 происходит рост кристаллов 17, 18 (увеличивающиеся в размерах кристаллы показаны пунктирной линией). На фиг. 1 показана установка с одним загрузочным патрубком. В принципе загрузочных патрубков может быть больше, например, два.
На фиг. 2 представлено поперечное сечение платформы-кристаллоносца, в образованных полостями в стойках-лопастях 10, 11 колодцах 19, 20 которой размещены затравочные модули 12, 13.
Установка функционирует следующим образом. Внутрь корпуса 1 установки заливают очищенный путем предварительного фильтрования маточный раствор. Температуру раствора устанавливают путем подогрева выше температуры насыщения и поддерживают ее постоянной в течение нескольких часов. За период термостатирования раствора производят подготовку затравочных модулей. К модулям 12 и 13 крепят затравки 14 и 15 и помещают модули, снабженные затравками, в нагреватель (не показан), в котором доводят температуру модулей в сборе до температуры маточного раствора в корпусе установки. Далее размещают модули в установке. Для этого посредством приводного механизма (не показан) поворачивают вал 6 таким образом, чтобы ось затравочной горловины 4 совпала с осью пустотелой стойки-лопасти 10. Открывают заслонку 5 и вводят снаряженный модуль 12 внутрь колодца, образованного полостью стойки- лопасти 10. Заслонку 5 закрывают, а вал 6 платформы поворачивают на 180 градусов в результате чего ось полости горловины 4 совпадает с осью колодца, образованного полостью стойки-лопасти 11.
Затем открывают заслонку 5 и вводят в внутрь колодца, образованного полостью стойки-лопасти 11, модуль с затравкой. Заслонку 5 закрывают. Таким образом, внутри корпуса установки размещают одновременно две затравки. После завершения загрузки модулей вал 6 приводят в реверсивное движение и постепенно понижают температуру маточного раствора до температуры кристаллизации. Затравки 14 и 15 прорастают через каналы 16 в стойках 10 и 11, растущие кристаллы 17 и 18 (показаны пунктиром) постепенно заполняют полости между пластинами. Поскольку внешняя поверхность стоек-лопастей имеет округлую форму, то при реверсивном движении вала 6 происходит направление свежего маточного раствора с периферии полости корпуса 1 установки в зону роста кристаллов между пластинами. Расположение верхней части каждой из стоек-лопастей выше уровня маточного раствора в корпусе 1 с одной стороны предотвращает нежелательное попадание раствора внутрь полостей стоек-лопастей сверху, а с другой стороны обеспечивает эффективное перемешивание раствора в верхней части корпуса. Диаметрально противоположное расположение стоек обеспечивает синхронный рост кристаллов в полостях по направлению от периферии к центру, что способствует поддержанию хорошей балансировки платформы-кристаллоносца в процессе реверсивного вращения вала 6. При использовании затравок, имеющих разное кристаллографическое направление, возможно одновременное выращивание кристаллов с различными характеристиками. При наличии не одного, а большего числа затравочных горловин, например, двух возможна одновременная загрузка нескольких кристаллизационных модулей. Платформа-кристаллоносец, образованная пластинами, связанными между собой стойками, может выполняться как в виде разъемной, так и неразъемной конструкции. Пластины платформы могут иметь форму многогранника или диска.
Технологическая возможность проведения операций с маточным раствором (например, очистка, фильтрация, перегрев) при отсутствии внутри установки затравки, обеспечиваемая конструкцией установки, предотвращает при ее функционировании образование паразитических кристаллов.