Пристрій для регулювання росту монокристалів

Пристрій для регулювання росту монокристалів, що містить у собі електропривід кристалотримача, датчик рівня розплаву, з'єднаний з корегувальним регулятором та блоком керування підживлення, який з'єднано з живильником і блоком задания часових інтервалів через блок порівняння, датчик дискретного переміщення кристалотримача, підключений до корегувального регулятора, обчислювальний блок, входи якого зв'язані з датчиком переміщення кристалотримача, датчиком рівня розплаву та блоком задания часових інтервалів, а виходи підключені до електроприводу кристалотримача, блока порівняння часових інтервалів, блока керування підживлення і корегувального регулятора, вихід якого підключений до донного нагрівача, блок задания швидкості зміни рівня розплаву і блок визначення фактичної швидкості зміни рівня розплаву, котрі виходами підключені до схеми порівняння вказаних величин, а входами з'єднані з третім виходом блока задания часових інтервалів, четвертий вихід якого з'єднано з третім входом схеми порівняння заданої та фактичної швидкості зміни рівня розплаву, а четвертий вихід датчика рівня розплаву підключено до другого входу блока визначення фактичної швидкості зміни рівня розплаву, блок корекції температури бічного нагрівача, зв'язаний з останнім, який відрізняється тим, що в нього додатково введені блок логіки, блок визначення прогнозного значення сигналу помилки керування, ЛОГІЧНІ елементи "НІ" та "2І-АБО-НІ", окрім того вхід блока логіки підключений до виходу блока визначення фактичної швидкості зміни рівня розплаву, а вихід з'єднано з першим входом блока визначення прогнозного значення сигналу помилки керування, входом логічного елемента "НІ" та другим входом елемента "2І-АБО-НІ", перший вхід якого і другий вхід блока визначення прогнозного значення сигналу помилки керування з'єднані з виходом блока порівняння заданої та фактичної швидкості зміни рівня розплаву, при цьому третій вхід логічного елементу "2І-АБО НІ" з'єднаний з виходом елемента "НІ", четвертий вхід - з виходом блока визначення прогнозного значення сигналу помилки керування, а вихід логічного елемента "2ІАБО-НІ" з'єднано з блоком корекції температури бічного нагрівача Винахід відноситься до області вирощування монокристалів і може мати застосування у виробництві великогабаритних лужногалоідних монокристалів, наприклад, сцинтиляційних Відомим Є пристрій для регулювання росту монокристалів (пат Японії №6015435, СЗОВ 15/20), що містить у собі імпульсний електродвигун, з'єднаний через редуктор із механізмом переміщення тримача затравки, схему генерації імпульсів, що вироблює ПОСЛІДОВНІСТЬ імпульсів керування схемою збудження, блоки за-дання й порівняння часових інтервалів, операційну схему керування, блок корекції температури нагрівача Недоліком відомого винаходу є те, що здійснюється корекція тільки швидкості витягування монокристалу Діаметр монокристалу й рівень розплаву не контролюється Зворотний зв'язок за швидкістю витягування, діаметром або рівню розплаву для зміни температури нагрівача відсутній Ці недоліки не дозволяють забезпечити точне підтримування діаметру, а отже, і необхідну якість вирощуваних монокристалів Відомим Є пристрій для регулювання діаметру вирощуваного кристала (пат Японії №5071552, СЗОВ 13/28), що містить у собі нагрівач з блоком ю (О 46475 корекції температури (ПІ- або ПІД-регулятор), притримача не дозволяє забезпечити необхідну якість від переміщення тримача кристала з регульовавирощуваних монокристалів При цьому коригуваною швидкістю у відношенні до температури цього льних дій за температурою, здійснюваних на пронагрівана, блок задания програми за діаметром тязі циклу вирощування монокристалу у цьому вирощуваного монокристалу, вимірюваного телепристрої недостатньо для зменшення відносних камерою, і швидкістю переміщення тримача крисвідхилень діаметра монокристалу, оскільки ці дії талу, другий регулятор інтегрально-інтегрального виконуються лише на стадії росту монокристалу типу і суматор, що виробляє на виході в якості (себто приблизно на половині циклу керування), а значень параметру регулювання ЛІНІЙНІ суми вихідля стадії підживлення вони повністю відсутні дних сигналів блоку задания програми, а також Поданий пристрій обрано в якості прототипу першого і другого регуляторів Недоліком вказаноВ основу винаходу поставлена задача розрого винаходу є складність і недостатня точність бити пристрій для регулювання росту монокристасистеми керування при формуванні керуючих дій лів, яке забезпечило б поліпшення якості монокрина нагрівач (наявність двох регуляторів ПІД- та IIсталів за рахунок підвищення точності типу), а також залежність швидкості переміщення утримування діаметра вирощуваного монокристатримача кристалу й тигля по відношенню до потула шляхом збільшення керуючих дій у заданому жності цього нагрівача При щонайменшому поруциклі вирощування шенні цих співвідношень з'являються стрибкоподіВирішення задачі забезпечується тим, що в бні зміни рівня розплаву, виникають похибки у пристрої для регулювання росту монокристалів, визначенні фокусної відстані між телевізійною кащо містить у собі електропривід кристалотримача, мерою й розплавом Це призводить до похибок у датчик рівня розплаву, зв'язаний з корегувальним вимірюванні діаметру вирощуваного монокристарегулятором та блоком керування підживлення, лу, а отже, до збільшення коливань значення цьоякий з'єднаний з підживлювачем і блоком задания го параметру регулювання часових інтервалів через блок їх порівняння, датчик дискретного переміщення кристалотримача, Окрім того, рівень розплаву, що впливає на підключений до корегувального регулятора, обчиточність утримання кристалу, не контролюється слювальний блок, входи якого зв'язані з датчиком Вирощування монокристалів великого діаметпереміщення кристалотримача, датчиком рівня ра (понад 300мм) створює складну проблему щодо розплаву та блоком задания часових інтервалів, а отримання його чіткого зображення, а відсутність виходи обчислювального блока підключені до елепідживлення не дозволяє вирощувати великогабактроприводу кристалотримача, блока порівняння ритні монокристали часових інтервалів, до блока керування підживВідомим Є пристрій для регулювання росту лення та корегувального регулятора, вихід якого монокристалів (пат України № 29080А, СЗОВ підключений до донного нагрівача, блок задания 15/20), що містить у собі електропривід кристалошвидкості зміни рівня розплаву та блок визначентримача, датчик рівня розплаву зв'язаний з кориня фактичної швидкості зміни рівня розплаву, гувальним регулятором і блоком керування піджиокрім того, блоки заданої і фактичної швидкості влення, який з'єднаний з підживлювачем і блоком зміни рівня розплаву виходами підключені до схезадания часових інтервалів через блок порівняння, ми порівняння вказаних величин, а їх входи з'єддатчик дискретного переміщення кристалотриманані з третім виходом блока задания часових інча, підключений до коригувального регулятора, тервалів, четвертий вихід якого з'єднаний з третім обчислювальний блок, входи якого зв'язані з датвходом схеми порівняння заданої і фактичної чиком переміщення кристалотримача, датчиком швидкості зміни рівня розплаву, а четвертий вихід рівня розплаву й блоком задания часових інтервадатчика рівня розплаву підключений до другого лів, а виходи підключені до кристалотримача, бловходу блока визначення фактичної швидкості зміка порівняння часових інтервалів, блока керування ни рівня розплаву, блок корекції температури бічпідживленням і коригувального регулятора, вихід ного нагрівача, зв'язаний з останнім, у ВІДПОВІДНОякого підключений до донного нагрівача, блок заСТІ до винаходу до його складу додатково введені дания швидкості зміни рівня розплаву і блок виблок логіки, блок визначення прогнозного значензначення фактичної швидкості зміни рівня розпланя сигналу помилки керування, ЛОГІЧНІ елементи ву, які виходами підключені до схеми порівняння «НІ» та «2І-АБО-НІ», зокрема вхід блока логіки вказаних величин, а їх входи з'єднані з третім випідключено до виходу блоку визначення фактичної ходом блоке задания часових інтервалів, четвершвидкості зміни рівня розплаву, а вихід з'єднано з тий вихід якого з'єднаний з третім входом схеми першим входом блока визначення прогнозного порівняння заданої і фактичної швидкості зміни значення сигналу помилки керування, входом лорівня розплаву, а четвертий вихід датчика рівня гічного елемента «НІ» і другим входом елемента розплаву підключений до другого входу блока ви«2І-АБО-НІ», перший вхід якого і другий вхід блока значення фактичної швидкості зміни рівня розплавизначення прогнозного значення сигналу помилву ки керування з'єднані з блоком порівняння заданої і фактичної швидкості зміни рівня розплаву, при В розглядуваному у цьому пристрої процесі цьому третій вхід логічного елемента «2І-АБО-НІ» вирощування монокристалу кожний цикл складаз'єднано з виходом елемента «НІ», четвертий вхід ється з двох стадій - власне ріст кристалу й піджи- з виходом блока визначення прогнозного значенвлення розплаву, тривалість яких приблизно однаня сигналу помилки керування, а вихід логічного кова Тип стадії можна індексувати за допомогою елемента «2І-АБО-НІ» з'єднано з блоком корекції індексу х, що приймає два значення 0 або 1 температури бічного нагрівника Недоліком указаного пристрою є те, що дискретне переміщення («підстрибування») кристало 46475 Уведення блока логіки дозволяє за виміряниного пристрою для регулювання росту монокрисми датчиком рівня розплаву поточними значенняталів ми hi, рівня розплаву і похідними цих значень за На фіг 3 зображена діаграма зміни рівня розчасом hi, в блоці визначення фактичної швидкості плаву в процесі вирощування монокристалу зміни рівня розплаву визначати знак цієї операції Пристрій для регулювання росту монокристата призначати вихідному сигналу блока логіки лів (фіг 2) містить в собі ростову піч 1, донний 2а індексу стадії циклу процесу вирощування - зната бічний 26 нагрівачі, тигель 3, кільцеву порожничення ну За тигля 3, підживлювач 4 з транспортною трубкою 5, блок 6 керування підживленням, датчик 7 Х=1 для п,'0 - на ДІЛЯНЦІ підживлення розОтже, в запропонованому винаході відносна плаву зміна діаметру монокристалів зменшується, що забезпечує підвищення їх, якості Вимірювані значення Уф, фактичної швидкості зміни рівня розплаву у блоці 15 порівнюються із За час ДІ4 величина 5И,/Дт знову змінює знак заданою vP2 у блоці 14 за першим і другим входапри неперервному витягуванні кристалу й цикл ми схеми 16 порівняння Через проміжки часу Дт, повторюється що задаються у блоці 12, і які поступають на третій У таблиці наведені характеристики великогавхід схеми 16 порівняння, із виходу блоку 14 побаритних сцинтиляційних монокристалів CsJ(Na) із ступають значення vP2, із виходу блоку 15 Уф, а з розмірами булі 032Ох6ООмм, вирощених із викоП 2 n n+ 11 46475 ристанням пристроїв прототипу та запропонованого, а також характеристики виготовлених із них 12 детекторів Характеристики монокристалів Відносне відхилення діаметру монокристалу, ud/d, % Товарний вихід буль, придатних для виготовлення виробів, % Характеристики Власне енергетичне розділення, Re, детекторів, ви- % різаних із булів Світловий ВИХІД, С, У Е С В Таблиця Пристрій, що заявляється 1 2 3 07 06 05 Прототип 1 2 10 09 3 08 80 85 90 92 93 95 65 25 63 26 62 27 59 28 60 28 60 28 Як це можна бачити з таблиці, винахід, що заявляється, у порівнянні із прототипом, дозволяє отримати монокристали високої якості та з більш точним контролем їх росту t XLiJUi. і і і і і ! і ' -*• С, 1Й9НЛ. .і, ід дин зле и [.я її, :. ... , Л / Р ^т Ь, нм ПІДЖЕШЛЄКНЯ ФІГ.1 І Фіг.2 13 46475 14 Фіг.З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71