Способ определения положения расплавленной зоны в процессе зонной перекристаллизации Советский патент 1978 года по МПК B01J17/18 

Изобр1етвн«е относится к области очистки металлов ,и полуправадников зонной перекристаллизацией и выращивания монокристаллов. Известен anocOi6 определения положения расола1влениой зоны в троцессе зонной нерекрИСталлизащии, осуществляемой в герметичной камере со смотровыми окнами, который основан на сравнении интенсинност.и «злучения расплава и прилегающих к нему твердых участков пе рвкристаллизуемого образца, воспринимаемого приемникам излучения фотоэлектрической системы. Отличием описываемого способа является осуществление сканирования поверхности образца по траектории, пересекающей «онтролируамую границу между расплавленной зоной и твердым участком образца, и использование скачкообразного изменения амплитуды и частотного спектра переменной составляющей потока лучистой энергии в качестве признака пересечения оптической осью приемника -излучения контролируемой границы и, в частном случае, в качестве сигнала рассогласования. Описываемый способ .может быть применен при бестигельной плавке, а также для зонной плавки в контейнере. Он основан на различии оптических свойств поверхности расплавленной зоны и твердой части перекристаллизуемого образца. В потоке лучистой энергий от расплавленной зоны имеется переменная составляющая, возникающая .под действием механических вибраций и электромагнитных сил (при индукционном нагреве), деформирующих поверхность расплава, которая резко отличается по а мплитуде и частотному спектру от переменной составляющей потока энергии, излучаемой тверды.м участком образца, прилегающим к зоне. На чертеже показана схема осуществления OHHCbiBacvMoro способа. Поток лучистой энергии анализируют при помощи сканирующей фотоэлектрической oiстемы с прие1мником / излучения, траектория разварткИ которого направлена вдоль оси перекристаллизуемого образца 2, помещенного в полость герметичной камеры 3 из непрозрачного материала со смотровым окном 4. Пятно 5 сканирования периодически пересекает границу 6 расплавленной зоны 7, причем в момент перехода оптической оси приемника излучения от твердой фазы к жидкой происходит скачкообразное изменение амплитуды и частотного спектра переменной составляющей

потока лучистой энергии. По сигналам .ка выходе электрО|Иного усилительно-лреобразоВательного блока 8 .положение контролируемой лра.НИщы определяют с точ ностью до одного диаметра лятна сканирова«ия.

В связи с тем, что учитывается не а-бсолютная интенсивность потока лучистой энергии, а скачкообразное изменение а1мплитуды и частотного спектра его .переменной составляющей, .изменение в течение процесса перекристаллизации оптических свойств смотрового окна вследствие залыления не будет влиять на точность измерений. По измеренным текущим значениям ко.ординат границ зоны определяют ширину зоны и скорость ее перемеще/ния.

В том случае, когда для автоматического регулирования необходимо получить непрерывный сигнал, пропорциональный положению границы зоны, переменную составляющую потОКа лучистой эне|ргии можно использовать в скаиирующей систе-ме в качестве сигнала рассогласования, в результате чего в моменты резкого Изменения .итуды и частотнопо спектра переменной составляющей потока лучистой энергии на выходе усилительно-преобразовательного блока появляется сигнал.

приводящий к реверсу направления движения приемника излучения.

Формула изобретения

1. Способ определения положения расплавленной зоны в процессе зонной перекристаллизации, основанный на сравнении излучения расплава и прилегающих к лему твердых частей лерекристаллизуемОГО образца, воспринимаемого приемником излучения фотоэлектрической системы через смотровое окно, о тли чающийся тем, что, с целью измерения положения лрапицы между твердой частьЕО

0|бр.азца и расплаво М с точностью, не зависящей от степенл запыленности омотр013ого окна, осуществляют сканирование поверхности образца по траектории, пересекающей контролируемую Границу, причем в качестве признака пересечения оптической осью приемника излучения контролируемой границы используют скачкообразное .изменение амплитуды и частотного спектра переменной составляющей потока лучистой энергии.

2. Способ по п. 1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что скачкообразное изменение аМПлитуды и частотного спектра пере.менной составляющей потока Луч.истой энергии используют в качестве сигнала рассогласования.

-fia,

vv