Пристрій для вирощування кристалів

Устройство для выращивания кристаллов, включающее ампулу с конусным дном, вертикально установленную в коаксиальном Изобретение относится к области выращивания монокристаллов из расплава в ампуле и может быть использовано, в частности, для получения щелочногалоидных сцинтилляционных кристаллов. Наиболее близким к разработанному и выбранным в качестве прототипа является устройство для выращивания кристаллов [1], включающее ампулу с конусным дном, вертикально установленную в коаксиальном нагревателе на подставке, имеющей углубление, соответствующее углу конуса, и снабженной средством для инициирования кристаллизации, и средство для направленной кристаллизации в цининдрической части ампулы, соединенное с механизмом его вертикального перемещения. Рост кристалла осуществляется за счет перемещения экрана, установленного между нагревателем и ампулой с растущим кристаллом. При этом нагревателе на подставке, имеющей углубление, соответствующее углу конуса и снабженной средством для инициирования кристаллизации, и средство для направленной кристаллизации в цилиндрической части ампулы, соединенное с механизмом его вертикального перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что средство для инициирования кристаллизации в конусе ампулы выполнено в виде неподвижного нагревателя, размещенного внутри углубления в подставке, средство для кристаллизации в цилиндрической части ампулы выполнено в виде подвижного нагревателя, а коаксиальный нагреватель установлен вокруг верхней половины ампулы, происходит постепенное перемещение фронта кристаллизации вдоль оси тигля. Недостатком этого устройства является малый температурный градиент, так как экран сглаживает перепад температуры в печи, а также возможность образования множества зародышей кристалла в конусной части ампулы, что приводит к ухудшению качества кристалла. Задачей изобретения является разработка устройства для выращивания монокристаллов, которое обеспечивало бы повышение качества выращиваемых кристаллов. Решение задачи обеспечивается тем, что в устройстве для выращивания кристаллов, включающем ампулу с конусным дном, вертикально установленную в коаксиальном нагревателе на подставке, имеющей углубление, соответствующее углу конуса и снаб С > со ю М «*» w О 6392 уже снижена до температуры кристаллизации женной средством для инициирования кривещества, а освобождающаяся от подвижного сталлизации, и средство для направленной нагревателя 2 внутренняя цилиндрическая кристаллизации в цилиндрической части часть печи не имеет подогрева. ампулы, соединенное с механизмом его Благодаря наличию конусного нагревавертикального перемещения, согласно 5 теля обеспечивается качественное зарождеизобретению, средство для инициирования ние единичного к'ристалла и его рост в кристаллизации в конусе ампулы выполнено конусной части ампулы, при этом более выв виде неподвижного нагревателя, размесокое качество зарождения кристалла обесщенного внутри углубления в подставке, средство для кристаллизации в цилиндриче- 10 печивается при полном соответствии угла раствора конуса нагревателя углу раствора ской части ампулы выполнено в виде поконуса ампулы. Стационарная верхняя часть движного нагревателя, а коаксиальный цилиндрического нагревателя служит для нагреватель установлен вокруг верхней порасплавления сырья в ампуле, после чего ловины ампулы. Конструкция устройства приведена на 15 может быть отключена. Нижняя перемещающаяся часть цилиндрического нагревателя чертеже. служит для перемещения изотермы кристалУстройство для выращивания кристаллизации вдоль цилиндрической части ампулов состоит из нагревателей: неподвижного лы. Для этой цели она устанавливается на 1; подвижного 2, который перемещается в осе20 подвесе и подсоединяется к механизму певом направлении в процессе выращивания ремещения. при помощи тяги 3 механизма перемещения Высота нижней части цилиндрического (не показан), и коаксиального нагревателя 4, нагревателя наиболее приемлема, если она установленного вокруг верхней половины соответствует высоте столба расплава а циампулы. Нагреватели имеют теплоизоляцию 5 Высота нагревателя 2 равна высоте стол- 25 линдрической части ампулы. При этом нет ба расплава 6 в цилиндрической части тигля, непроизводительного расхода электроэнера суммарная высота нагревателей 4 и 2 равгии на поддержание температуры в незаполна высоте цилиндрической части тигля. ненной части ампулы, если высота нижней Выращивание монокристаллов осущечасти цилиндрического нагревателя больше ствляется следующим способом. Ампула 7, 30 указанной выше, и не происходит кристаллизации верхней части расплава, если эта заполненная сырьем, устанавливается на высота ниже. неподвижный нагреватель 1. Нагреватель 2 Из аналогичных соображений выбираетрасполагается в нижней части ампулы на ся предпочтительная высота верхней части основании неподвижного нагревателя. Устанавливается оптимальный режим плавления 35 цилиндрического нагревателя. Таким обоазом, совокупность всех пеи кристаллизации сырья при помощи нагреречисленных признаков в предлагаемом вателей 1, 2, 4. После расплавления сырья устройстве обеспечивает высокое качество нагреватель 4 выключается. Выращивается кристаллов. монокристалл в конусной части тигля путем Предлагаемое устройство испытано в снижения с заданной скоростью температу- 40 Институте монокристаллов при выращивары нагревателя 1. Поскольку температура нии сцинтилляционных кристаллов йодистовдоль образующей конуса задана нагреваго натрия (температура плавления 650°С) и телем так, что она повышается к его оснойодистого цезия (температура плавления ванию и тепло передается к тиглю от нагревателя, расположенного в непосредст- 45 620°С) в кварцевых герметичных тиглях диаметром 100 и 240 мм. Конусный нагреватель венной близости от конусной части ампулы, изготовлен из керамических гребешков, то при снижении температуры кристалл расустановленных вдоль образующей металлитет при плоской или выпуклой форме фронта ческого конуса. Гребешки образуют конценкристаллизации. В этом случае происходит зарождение и рост качественного кристал- 50 трические пазы, в которые помещены спирали из нихромовой проволоки диаметла, так как имеется возможность создавать ром 1,5 мм. По мере приближения к основавысокие градиенты температуры и легко упнию конуса в каждом пазу шаг между равлять ими в процессе роста. витками уменьшается. Цилиндрические наПосле выращивания кристалла в конусной части тигля производится подъем по- 55 греватели представляют собой цилиндры из жаропрочной стали, на которые нанесен движного нагревателя 2 с заданной скоростью электроизоляционный материал (асбестодо полной кристаллизации расплава в ампувый картон), а затем намотана нихромовая ле. При перемещении этого нагревателя проволока с таким расчетом, чтобы распрекристаллизация происходит потому, что деление температуры было равномерным по температура неподвижного нагревателя 1 5 6392 высоте. В качестве теплоизолятора использован картон (ТК-15) на основе базальтовых волокон из горных пород. С применением указанного устройства было проведено 15 опытов по выращиванию 5 Упорядник В. Любинський Замовлення 625 6 кристаллов, которые показали, что качество кристаллов (отсутствие блоков, включений, пор и т.п.) существенно повышается, что позволяет увеличить процент выхода годных изделий с 65 до 80%. Техред М.Моргентал Коректор О. Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101