Пристрій та спосіб групового вирощування профільованих кристалічних виробів з внутрішньою порожниною

1. Пристрій для групового вирощування профільованих кристалічних виробів з внутрішньою порожниною, що містить тигель з розміщеним в ньому пучком капілярів і встановлений на його верхньому торці формоутворювач, який відрізняється тим, що формоутворювач має дві зв'язані формоутворюючі поверхні, розташовані під кутом одна до одної, причому поверхня для вирощування бічної частини виробу розташована горизонтально, а кут C2 2 (19) 1 3 елементу формоутворювача до його центру із зменшенням внутрішнього діаметру до повного замикання, тобто до утворення дна. Відомий пристрій для групового вирощування профільованих кристалів з внутрішньою порожниною [В.А. Бородин, Т.А. Стериополо, В.А. Татарченко, Т.Н. Яловец "Совершенствование процесса выращивания профилированного сапфира", изд. АН СССР. -Сер.физ., т.47, -№2,1983, с.368-374 ], що містить тігель, в який поміщено пучок капілярів, і формоутворювач, що має декілька кільцевих капілярних каналів різної висоти для живлення розплавом зони зростання. Спосіб, реалізуємий на даному пристрої, включає почергово вирощування бічної і донної частин виробу. Піднімаючи або опускаючи тігель, здійснюють контакт одного або декількох капілярних каналів з розплавом, забезпечуючи його подачу в зону зростання, вирощуючи таким чином донну або бічну частину виробу. Проте, вирощені на відомих пристроях вироби мають дно конусоподібної форми, розміри і форма якої не піддаються контролю (отримання виробів із строго заданим об'ємом не представляється можливим). Багатоканальна подача розплаву приводить до утворення областей зіткнення потоків і захоплень включень в кристалі, що знижує його механічні і оптичні характеристики. Відомий пристрій для групового вирощування профільованих кристалів з внутрішньою порожниною [патент України № 16728, С30В 15/34], що містить тігель з поміщеним в нього пучком капілярів і встановлений на його верхньому торці формоутворювач, що складається із зовнішнього і внутрішнього елементів з крізними співісними горизонтальними отворами, і зовнішню обичайку у вигляді перфорованого кільця, встановленого співісно формоутворювачу з капілярним зазором щодо зовнішнього елементу з можливістю фіксованого повороту його осі. Спосіб, реалізуємий на даному пристрої, полягає в почерговому вирощуванні бічної і донної частин виробу шляхом перекриття обичайкою горизонтальних отворів в тілі формоутворювача. Проте, донні частини вирощених указаним способом виробів (окрім першого, обмеженого з одного боку плоскою затравкою) з обох боків мають увігнуту форму, тобто вимога площинності донних частин виробу не забезпечується. Процес створення донних частин практично неможливо контролювати, так само, як і процес закінчення їх зростання. Відомий пристрій для групового вирощування профільованих кристалів з внутрішньою порожниною [Патент України № 53106А, С30В 15/34], що містить тігель з поміщеним в нього пучком капілярів і встановлені на його верхньому торці дві горизонтальні формоутворюючі поверхні двох формоутворювачів з центральною і кільцевою подачею розплаву. Спосіб вирощування на даному пристрої включає вирощування бічної і донної частин виробу почерговим переходом з формоутворювача на формоутворювач шляхом відриву і перезатравлення. Застосування двох 76573 4 функціонально різних нерухомих формоутворювачів забезпечує простоту і надійність реалізації способу. Проте, так само, як і в попередніх аналогах, недоліком даного пристрою і способу є неможливість отримання виробу, обмеженого з обох боків плоским дном, оскільки для вирощування донної частини виробу використовується формоутворювач з кільцевим живлячим каналом. Зарощування донної частини ведеться від стінки до центру вирощуваного виробу, тому дно має конусоподібний вигляд. Отримання плоского усередині дна по одному з варіантів цього винаходу можливе тільки з одного боку виробу. Як прототип був обраний останній з наведених аналогів. В основу винаходу поставлено задачу отримання групи монокристалічних виробів з плоским дном. Рішення поставленої задачі забезпечується тим, що в пристрої для групового вирощування профільованих кристалів з внутрішньою порожниною, що містить тігель з поміщеним в нього пучком капілярів і встановлений на його верхньому торці формоутворювач, згідно винаходу, формоутворювач має дві зв'язані формоутворюючі поверхні, розташовані під кутом одна до одної, причому поверхня для вирощування бічної частини виробу розташована горизонтально, а кут нахилу до неї формоутворюючої поверхні для вирощування донної частини визначається необхідною товщиною дна виробу. Рішення поставленої задачі забезпечується також і тим, що в способі групового вирощування профільованих кристалів з внутрішньою порожниною, що включає почергове вирощування бічної і донної частин виробів, згідно з винаходом, після вирощування бічної частини з горизонтальної формоутворюючої поверхні формоутворювача, для вирощування донної частини зміщують вирощену бічну частину, підплавляють її до зіткнення з капілярним каналом похилої формоутворюючої поверхні формоутворювача і, переміщаючи бічну частину в горизонтальному напрямі, нарощують донну частину. Застосування похилої формоутворюючої поверхні, зв'язаної з горизонтальною, дає можливість не тільки вирощувати на одному формоутворювачі донну і бічну частини виробу, але й забезпечувати нарощування строго плоскої донної частини контрольованої товщини. Використовуючи формоутворювачі з різним кутом нахилу зв'язаних формоутворюючих поверхонь одна до одної, можна одержувати дно заданої товщини. На Фіг.1 наведений загальний вид пристрою в аксонометрії; на Фіг.2 наведена послідовність реалізації способу. Пристрій для групового вирощування профільованих кристалів з внутрішньою порожниною містить тігель 1, капілярний пучок 2 і 5 76573 формоутворювач 3 (Фіг.1). Формоутворювач має дві зв'язані фopмoyтвopюючi поверхні 4 і 5, розташовані під кутом одна до одної, живлячі капіляри 6 і отвір 7 для з'єднання внутрішньої порожнини з атмосферою камери. Вирощування бічної частини виробу здійснюється з горизонтально розташованої формоутворюючої поверхні 4, донної - з похилої поверхні 5, кут нахилу якої до горизонтальної поверхні 4 визначається необхідною товщиною дна виробу. Вирощуваний профіль бічної поверхні виробів визначається різною геометричною формою горизонтальної формоутворюючої поверхні 4 (круг, овал, прямокутник, багатогранники і т.ін.). Вирощування виробів за запропонованим способом здійснюють таким чином (Фіг.2). На капілярний пучок 2 тігля 1 встановлюють формоутворювач 3. Тігель 1 нагрівають до температури плавлення сировини 2050°С.Кристал затравки 8 приводять в контакт з горизонтальною поверхнею 4 формоутворювача 3. Затравку 8 Комп’ютерна верстка О. Чепелев 6 підплавляюгь до утворення плівки розплаву 9 між затравкою 8 і формоутворювачем 3, після чого шляхом витягання проводять нарощування бічної частини 10 виробу необхідної довжини. Потім витягання зупиняють. Вирощену бічну частину 10 зміщують в горизонтальному напрямі у бік похилої формоутворюючої поверхні 5, підплавляють її до зіткнення з капілярним каналом 6 похилої поверхні 5 формоутворювача 3, і, переміщаючи бічну частину 10 в горизонтальному напрямі, нарощують таким чином донну частину 11 виробу. Після цього готовий виріб відривають від похилої поверхні 5 формоутворювача 3, зміщують в початкове положення і проводять повторне затравлення, причому затравкою для наступного виробу служить дно попереднього. Процес вирощування повторюють. Таким чином одержують групу виробів у вигляді вертикальної зв'язки, яку потім розрізають по дну на окремі вироби. 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