Установка для бестигельной зоны плавки Советский патент 1978 года по МПК B01J17/10 

Известны установки для бестигельной зонной плавки тугоплавких веществ в контролируемой атмосфере, включающие герметичную камеру, в полости которой вертикально установлен перекристаллизуемый образец, и оптический нагреватель, состоящий из дугового источника радиационной мощности и фокусирующей системы с концентрирующим отражателем. В таких установках образец установлен перпендикулярно оптической оси нагревателя. Вследствие этого для равномерного нагрева боковой поверхности образца его необходимо вращать вокруг оси.

Отличием онисываемой установки является то, что перекристаллизуемый образец установлен вдоль оптической оси нагревателя, причем ниже фокальной плоскости концентрирующего отражателя фокусирующей системы биэллиптического типа но его периферии равномерно расположены несколько дополнительных оптических нагревателей, состоящих из точечных источников радиационной мощности и эллиптических отражателей, оптические оси которых образуют острые углы с осью перекристаллизуемого образца.

Это повышает температуру в зоне нагрева и позволяет обеспечить равномерное распределение радиационной мощности вдоль оси образца.

Кроме того, концентрирующий отражатель выполнен с углом охвата, большим 180°.

На фиг. 1 изобран ена схема описываемого устройства; на фиг. 2 - камера с образцом.

Перекристаллизуемый образец 1 установлен вертикально в держателях 2, соединенных с приводами возвратно-поступательного перемещения, в полости герметичной камеры, образуемой прозрачной кварцевой трубой 3 и фланцами 4. Установка снабжена оптическим нагревателем, состоящим из дугового источника 5 радиационной мощности, в качестве которого использована ксеноновая лампа сверхвысокого давления, и фокусирующей системы биэллиптического типа, включающей два эллиптических отражателя 6. В фокусе нижнего отражателя помещена ксеноновая лампа, а в фокусе верхнего концентрирующего отражателя вдоль оптической оси установлен нерекристаллизуемый образец.

По периферии концентрирующего отражателя равномерно установлены несколько дополнительных оптических нагревателей, включающих точечные источники 7 дуговой радиационной мощности, в качестве которых могут быть использованы ксеноновые лампы мощностью 1 кВт, снабженные каждый эллиптическим отражателем 8. Дополнительные нагреватели расположены ниже фокальной плоскости концентрирующего отражателя основного

нагревателя таким образом, что их оптические оси образуют с осью перекристаллизуемого образца острые углы. Наличие дополнительных нагревателей позволяет повысить при использовании в основном нагревателе ксеноновой ламны мощностью 6 кВт максимально достижимую температуру в зоне нагрева с 2800 до 3500°С. Плавка осуществляется с перемещением расплавленной зоны вверх но образцуИспользование установленных таким образом дополнительных нагревателей позволяет также получить равномерный нагрев зоны по высоте, так как при нагреве зоны только с помощью основного нагревателя, вследствие отражения значительной доли падающего под большими углами к поверхности расплава светового потока, поглощение его расплавом будет неравномерным по высоте зоны. Для более равномерного нагрева зоны кониентрирующий отражатель может быть выполнен с углом охвата, превышающим 180.

Описываемая установка может быть использована для выращивання монокристаллов ферритов под давлением кислорода, гранатов, тнтаната стронция и других тугоплавких материалов.

Формула изобретения

1. Установка для бестигельпой зонной плавки веществ, включающая герметичную камеру с вертикально установлеиным в ее полости перекристаллизуемым образцом и оптический нагреватель, состоящий из источиика радиационной мощности и фокусирующей системы с концентрирующим отражателем, отличающ а я с я тем, что, с целью повыщения температуры и достижения равномерного распределения радиационной мощности в зоне нагрева, перекристаллизуемый образец установлен вдоль оптической оси нагревателя, причем ниже фокальной плоскости концентрирующего отражателя фокусирующей системы биэллиптического типа ио его периферии равномерно расположены несколько дополнительных оптических нагревателей, состоящих из точечных

источников радиациоиной мощности и эллиптических отражателей, оптические оси которых образуют острые углы с осью перекристаллизуемого образца.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что концентрирующий отражатель выполнен с углом охвата, большим 180°.