Спосіб вирощування групи сапфірових монокристалічних виробів із внутрішнім порожнистим об’ємом

Спосіб вирощування групи сапфірових монокристалічних виробів із внутрішнім порожнистим об'ємом, який включає почергове вирощування трубчастої і донної частин виробу, який відрізняється тим, що вирощування здійснюють шляхом почергового відривання і перезатравлення на поруч розташованих формоутворювачах із кільцевою і центральною подачею розплаву, при цьому донну частину виробу вирощують при затравленні поперемінно правою і лівою сторонами трубчастої частини виробу. (19) (21) 2002031972 (22) 12.03.2002 (24) 17.04.2006 (46) 17.04.2006, Бюл. № 4, 2006 р. (72) Андрєєв Євгеній Петрович, Литвинов Леонід Аркадійович, Ткаченко Сергей Анатолійович (73) ІНСТИТУТ МОНОКРИСТАЛІВ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) SU 1691433 A1, 15.11.1991 RU 2031984 C1, 27.03.1995 RU 2077616 C1, 20.04.1997 US 4711695 A, 08.12.1987 3 53106 4 ча, а для вирощування донної частини здійснюють талічних виробів із внутрішнім об'ємом і плоским піднімання внутрішнього циліндричного елемента оптично прозорим дном сумарною довжиною до формоутворювача до рівня кільцевого елемента. 900мм. При підйомі внутрішнього циліндричного елемента Рішення поставленої задачі забезпечується формоутворювача на один рівень із кільцевим тим, що в способі вирощування групи монокристаелементом, трубчастий профіль розростається по лічних виробів із внутрішнім порожнистим об'ємом, поверхні циліндричного елемента формоутворюякий включає почергове вирощування трубчастих і вача до його центру зі зменшенням внутрішнього донних частин виробів, відповідно до винаходу, діаметра до повного замикання, тобто до утворенвирощування здійснюють шляхом почергового ня дна. Після одержання донної частини виробу відриву і перезатравлення на поруч розташованих внутрішній циліндричний елемент формообразоформоутворювачах із центральною і кільцевою вателя опускають і здійснюють нарощування трубподачею розплаву, при цьому донну частину вичастої частини наступного виробу. робу вирощують при затравленні поперемінно Повторюючи операції підняття й опускання правою і лівою сторонами трубчастої частини вивнутрішнього циліндричного елемента формоутробу. ворювача протягом одного росту одержують групу Почерговий перехід із формоутворювача на виробів із внутрішньою порожниною. формоутворювач виконують шляхом відриву і пеВирощені по даному способу виробу мають резатравлення, що дає можливість протягом однодно конусної форми з включеннями в центральній го вирощування одержати групу виробів із внутрічастині, які викликані зіткненням потоків через кішньою порожниною сумарною довжиною до льцеву подачу розплаву. Крім цього наявність ру900мм і плоским оптично прозорим дном. Відсутхливих частин із малим зазором при температурах ність дефектів у донних частинах виробів досягнуу 2000 С робить конструкцію ненадійною через то завдяки використанню плоского формоутворюкоробления метал. вача з центральною подачею розплаву, що Вдати спосіб вирощування групи сапфірових виключає зіткнення потоків у плівці розплаву і замонокристалічних виробів і, внутрішнім порожнисхоплення газових включень. тим об'ємом [В.А. Бородін, Т.А. Стериополо, В.А. Застосування двох функціонально різних неТатарченко, Т.К. Яловец Совершенствование прорухомих формоутворювачів забезпечує простоту і цесса выращивания профилированного сапфира. надійність реалізованого способу. Изв. АН СССР Сер. физ. т.47, №2, 1983, с.368 Затравлення тільки одним краєм трубчастої 374], що включає почергове вирощування трубчачастини виробу і розрощування донної частини від стої і донної частин виробів на складовому форцентру до краю знижує можливість утворення бломоутворювачі, встановленому з розв'язкою від ків у кристалі. Нарощування донної частини по тигля. Елементи формоутворювача для вирощучерзі на ліву і праву стінки виробів забезпечує сивання трубчастої і донної частин мають різновискі метрію всієї групи. капіляри, що подають розплав. Завдяки цьому, Запропоновані прийоми дозволяють одержати піднімаючи й опускаючи тигель, живлять розплав процесі одного вирощування групу виробів із вом один кільцевий елемент формоутворювача внутрішньою порожниною й оптично прозорим або кільцевий і циліндричний елементи одночасдном сумарною довжиною до 900мм. но, чим здійснюють ріст трубчастої або донної чаНа фіг.а, б, в, г приведена послідовність реалістин виробів. зації способу. Як і за попереднім способом, донна частина На фіг. приведені: тигель 1, п'єдестал 2, цилівиробу, одержуваного по даному способу, має ндричний формоутворювач 3, кільцевий формоутконусну форму, а багатоканальна подачарозплаву ворювач 4, трубчаста частина виробу 5, донна призводить до утворення областей зіткнень поточастина виробу 6. ків і захопленням включень у кристалі, що знижує Вирощування порожнистих виробів по запройого механічні й оптичні характеристики. понованому способу ведуть таким чином. На п'єВідомі способи забезпечують можливість одедесталі 2 тигля 1, установлюють два формоутворжання протягом циклу тільки одного виробу з рювача 3, 4. Один із центральною подачею рівним дном, площинність котрого початкове задарозплаву 3, для вирощування донної частини 6 ється затравочним кристалом, а інші вироби мавиробу, другий із кільцевою подачею розплаву 4 ють дно конусної форми. для вирощування трубчастої частини 5 виробу. Досить часто потрібні вироби з плоским дном і Тигель 1 нагрівають до температури (2050°С) і довжиною 20÷40мм. Їх вирощування займає 30÷60 одержують розплав. Після цього затравочний крихвилин. Підготовчі операції, розігрів, зниження й стал приводять у контакт із поверхнею формоутостигання установки займає 7÷9 годин, тобто на ворювача 3 із центральною подачею розплаву. порядок більше за час росту виробу. Витрати елеЗатравку підставляють до утворення меніска. Далі, ктроенергії на підготовчих операціях складають проводять нарощування донної частини 6 виробу 70÷85%. Оскільки за цикл росту можна одержати необхідної товщини, переміщуючи затравку вгору тільки один виріб Із рівним дном його вартість чезі швидкістю 25 - 50мм/час. Потім кристал різким рез великі витрати виходить високою. переміщенням вгору відривають від формоутвоУ якості прототипу нами обраний останній із рювача. Отримана плоска торцева поверхня слуприведених способів. жить дном і затравочною частиною для нарощуУ основу даного винаходу поставлена задача вання трубчастої частини 5 вироби. розробки продуктивного, економічно ефективного Після відриву кристал зміщають вліво й опусспособу вирощування групи сапфірових монокрискають до моменту контакту з формоутворювачем 4 5 53106 6 із кільцевою подачею розплаву. Далі, переміщуюреміщають уліво на формоутворювач 4, на котрочи кристал нагору, нарощують трубчасту частину 5 му повторно нарощують трубчасту частину 5. виробу. (Щоб усередині порожнини в процесі росту Виростивши трубчасту частину 5 виробу, крисне виникало розрідження, у тілі формоутворювача тал знову відривають і переміщають на формоут4 виконаний канал, який з'єднує порожнину з атворювач 3, таким чином, щоб над каналом, через мосферою камери.) Після одержання необхідної який подається розплав, тепер розташовувалася довжини виробу, кристал відривають від формоутліва стінка виробу. Почерговим нарощуванням ворювача 4 різким переміщенням нагору. Вирощедонної частини 6 виробу на ліву і праву стінки заний профіль зміщають управо таким чином, щоб безпечують симетрію всієї групи виробів. Повтоправа стінка виробу розташовувалась над канарюючи розглянуті операції вирощування, одержулом формоутворювача 3, через який подається ють групу виробів. розплав. Потім кристал опускають до моменту Запропонований спосіб забезпечує збільшенторкання поверхні формоутворювача й утворення ня продуктивності, економію електроенергії, знименіска. Після чого повторно вирощують донну ження собівартості одного виробу, а також зничастину 6 виробу. Для винятку одночасного торження витрат матеріалів за рахунок вирощування кання кристалом двох формоутворювачів перший протягом одного циклу групи виробів із внутрішвиконаний на 0,5 - 1мм вище другого. Виростивши ньою порожниною і рівним дном сумарною довжинаступну донну частину 6 необхідною товщиною, ною до 900мм. кристал відривають від формоутворювача 3 і пе Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601