Тепловий екран

Тепловий екран для вирощування монокристалів корунду а-АЬОз, що включає систему коаксіально розміщених один відносно другого циліндрів із молібдену або його сплавів із футеруванням проміжку між першим і другим циліндрами, який відрізняється тим, що футерування проміжку між першим і другим циліндрами виконане у вигляді суцільного циліндра із листового молібдену або його сплавів, фіксованого на ЗОВНІШНІЙ поверхні першого, внутрішній діаметр якого більший за ЗОВНІШНІЙ діаметр першого циліндра, а ЗОВНІШНІЙ - менше внутрішнього діаметра другого, причому внутрішній циліндр містить знімну вставку, ЗОВНІШНІЙ діаметр якої відповідає внутрішньому діаметру першого циліндра, а висота рівна або менша висоти футеРУ Винахід відноситься до технології вирощування кристалів, зокрема до термічного обладнання, що використовується при вирощуванні корунду і може бути використаний при промисловому його вирощуванні Відомий тепловий екран [1] у вигляді коаксіально розміщених навколо нагрівника циліндрів у вигляді труб із молібдену або його сплавів із фіксованим на одному із циліндрів поглинача випромінювання, виконаного у вигляді щільно намотаних багатьох (до 20) шарів графітової (вуглецевої) тканини Недоліками вказаного теплового екрану є те, що вуглець, випаровуючись при високих (більше 1500°С) температурах взаємодіє з матеріалами нагрівника, теплового екрана та речовиною, що кристалізується (у вказаному випадку а-АЬОз) Продукти взаємодії, леткі при температурах 15002100°С, осаджуються на "холодних" (менше 1800°С) частинах нагрівника, змінюючи при цьому їх форму та розміри і, як наслідок, змінюються осьові та радіальні градієнти температури як в кристалізаційному вузлі, так і в розплаві, що негативно відбивається на якості одержуваних кристалів, перш за все, внаслідок появи великої КІЛЬКОСТІ газових бульбашок ношенню до нагрівника, молібденового циліндра Найбільш близьким за технічною суттю та досягаемому результату є тепловий екран [2], що включає систему коаксіально розміщених циліндрів із молібдену або його сплавів, у якому проміжок між першим та другим циліндрами, по відношенню до нагрівника, заповнений (футерований) вертикально установленими вольфрамовими прутками Заповнення (футерування) проміжку між циліндрами дає можливість продовжити термін експлуатації теплового екрана і водночас покращує стабілізацію теплових умов процесу вирощування Недоліком приведеного теплового екрана є те, що вольфрамові прутки, які використовуються в якості футерування проміжку між першим і другим циліндрами, внаслідок високотемпературного відпалу, що має місце у процесі вирощування кристалів рекристалізуються, стають крихкими і, після вигорання першого молібденового екрану можуть ламатися, змінювати вертикальне положення, дотикаючись до нагрівника приводити до короткого замикання, що негативно відбивається на теплових умовах процесу вирощування Завданням винаходу є продовження терміну експлуатації теплового екрана за рахунок вдосконалення його конструкції Поставлене завдання досягається таким чином, що тепловий екран для вирощування моно Крім того, до недоліків указаного теплового екрану слід віднести незначний (5-6 процесів вирощування) термін експлуатації першого по від СО го о ю 51033 сіальне розміщених циліндри 1, 2 з футеруванням проміжку між ними у зоні найвищих температур, виконаним у вигляді вертикально розміщених вольфрамових прутків 3 По мірі "вигорання" під дією високих (~2100°С) температур, першого циліндра (1), вольфрамові прутки набувають можливості змінювати вертикальне положення, нахиляючись всередину теплового екрана, дотикаючись при цьому до нагрівника, що негативно відбивається на теплових умовах процесу вирощування і може призводити до виникнення аварійних ситуацій, внаслідок короткого замикання нагрівника На відміну від теплового екрану - прототипу, заявляємий тепловий екран (фіг 3, 4) в проміжку між першим (1) та другим (2) циліндрами містить футерувальний циліндр (3) заданих (ВІДПОВІДНИХ) Порівняльний аналіз із прототипом показує, розмірів По мірі "вигорання" в зоні високих темпещо футерування проміжку між першим і другим ратур першого циліндра, футерувальний циліндр, циліндрами, виконане у вигляді суцільного циліндвиконаний у вигляді одного суцільного тіла не зміра із листового молібдену товщиною 2-Змм або нює свого положення відносно нагрівника, стабілійого сплавів, фіксованого на ЗОВНІШНІЙ поверхні зує теплові умови процесу вирощування виконуюпершого циліндра дозволяє продовжити термін чи при цьому функцію "вигорівшої" частини експлуатації системи екранів Це досягається запершого циліндра вдяки тому, що футерування проміжку між першим і другим циліндрами, по відношенню до нагрівника, Крім того, наявність змінної вставки (4), дозвовиконане у вигляді одного суцільного тіла циліндляє (дає можливість) захистити від теплової дії ричної форми, тоді як у тепловому екрані (прото(зменшити теплову дію на перший циліндр), оскітип), футерування виконують розміщуючи в прольки по мірі вигорання, вставку (4) можна змінюваміжку між першим та другим циліндром тіла ти на нову, зберігаючи при цьому стабільні від циліндричної форми, діаметр яких менший або процесу до процесу вирощування теплові умови рівний відстані між екранами, а їх КІЛЬКІСТЬ визнаРезультати випробувань, теплового екрану чається діаметром першого циліндра (1) (фіг 1,2) прототипу та заявляемого приведені в таблиці Як У процесі експлуатації теплового екрана, перший видно із таблиці, тепловий екран - прототип після циліндр "вигорає", причому вольфрамові прутки 10 процесів вирощування необхідно замінити вна(тіла циліндричної форми) можуть змінювати своє слідок того, що перший циліндр прогорів на висоту вертикальне положення, руйнуватися внаслідок 0,8 і подальше його використання є неможливим рекристалізації, змінюючи при цьому теплові умоЗаявляємий тепловий екран можна викорисви в кристалізаційному вузлі, що призводить до товувати при промисловому вирощуванні кристапогіршення якості вирощуваних кристалів лів корунду видозміненим методом Кіропулоса протягом процесів, замінюючи по мірі вигорання Істотним також є те, що внутрішній циліндр телише змінну вставку, яка виконує екрануючу дію плового екрана містить змінну вставку, ЗОВНІШНІЙ першого циліндра в зоні дії найвищих температур діаметр якої рівний внутрішньому діаметру циліндра, а висота її рівна висоті футеру Наявність змінної вставки заданої форми і Джерела інформації розмірів захищає перший циліндр від теплової дії 1 ВилькеКТ Выращивание кристаллов - Л Ненагрівника і значно продовжує термін його експлудра 1977 600 с атації, і водночас є ще одним додатковим екра2 Блецкан Д I , Блецкан О Д , Лук'янчук О Р , Машном, що покращує стабілізацію теплових умов виков А I , Пекар Я М , Цифра В І Промислове вирощування Після ТОГО, ЯК вставка "вигорає" її рощування монокристалів сапфіру видозміненим замінюють на нову, аналогічної форми та розмірів методом Кіропулоса - Науковий вісник Ужгородського університету- Серія фізика- 2000 № 6 Як видно з фіг 1,2 тепловий екран - прототип С 221-240 -Прототип складається (включає в себе) два (1-й і 2-й) коаккристалів корунда а-АЬОз, що включає систему коаксіально розміщених один відносно другого циліндрів із молібдену або його сплавів із футеруванням проміжку між першим і другим циліндрами, який відрізняється тим, що футерування проміжку між першим і другим циліндром виконане у вигляді суцільного циліндра із молібдену або його сплавів, фіксованого на ЗОВНІШНІЙ поверхні першого, внутрішній діаметр якого більший від зовнішнього діаметра першого циліндра, а ЗОВНІШНІЙ - менший внутрішнього діаметра другого, причому внутрішній циліндр містить знімну вставку ЗОВНІШНІЙ діаметр якої відповідає внутрішньому діаметру першого циліндра, а висота рівна або менша висоти футеру Таблиця 1 Тепловий екран Прототип 1 2 3 4 5 Потужність при затравленні, кВт ЗО ЗО ЗО ЗО ЗО 6 ЗО 180 7 ЗО 180 № п/п процесу Час процесу, год 180 180 180 180 180 Стан 1-го циліндра Висновки Задовільний Задовільний Після 10-И проЗадовільний цесів вирощуЗадовільний вання, тепловий Задовільний екран підлягає В зоні найвищих температур циліндр заміні прогорів Видно вольфрамові прутки 51033 Продовження табл 1 8 9 Заявляємий Потужність при затравленні, кВт ЗО ЗО 10 Тепловий екран ЗО 180 Н 1 8 16 24 ЗО ЗО ЗО ЗО ЗО ЗО ЗО 180 180 180 180 180 180 № п/п процесу Час процесу, год Стан 1-го циліндра Висновки 180 180 Висота зони прогорання 0,8 висоти вольфрамових прутків Після 30-И процесів вирощування, тепловий екран підлягає заміні Заміна вставки Заміна вставки Заміна вставки Прогорання 1-го циліндра • Фіг З Фіг 1 Фіг. 4 Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71