Способ определения тепмературы Советский патент 1977 года по МПК G01K11/28 

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при контроле температуры в установках для выращивания кристаллов и в металлургии.

Известны способы измерения температуры по фазовому переходу контрольного вещества (растворение, таяние, помутнение, плавление) 1.2.

При этих способах фазовый переход происходит при одной определенной температуре, что ограничивает диапазон измеряемых температур и точность измерения.

Известен таюке способ измерения температуры посредством набора термочувствительных веществ, изменяющих свое состояние при определенной температуре 3.

Для измерения температуры таким способом в заданном интервале необходим больщой набор термочувствительных веществ. При этом точность измерения определяется различием в температурах фазовых переходов.

В ряде технологических процессов, в частности в жидкостной и газовой эпитаксии, очень важно точно измерять температуру на границе кристаллизации. С помощью известных способов проделать такие измерения невозможно.

Цель изобретения - повышение точности определения температуры на границе фаз жидкость - твердое тело.

По предлагаемому способу это достигается тем, что выбирают материал контрольного вещества и растворителя, исходя из требований максимальной растворимости контрольного вещества в растворителе и максимальных градиентов растворимости по температуре в измеряемых температурных диапазонах, а измерение температуры проводят, определяя концентрацию контрольного вещества, растворенного

в растворителе. Концентрацию контрольного вещества, растворенного в растворителе, определяют взвешиванием этого вещества до и после растворения, причем потерю веса контрольного вещества увеличивают, выбирая

больший объем растворителя.

Для измерения температуры в интсрвдле 600-1200°С в качестве контрольного вещества используют арсенид галлия, а в качестве растворителя - галлий или олово.

Рассмотрим процесс измерения температуры с использовапием в качестве контрольного вещества арсенида галлня, в качестве растворителя - галлия. Предварительно взвешенный арсенид галлия и галлий размещают в

контейнере. После стабилизации температуры печи Ga и GaAs приводят в контакт п выдерживают до установления равновесия в системе и образования насыщенного раствора. Затем галлий изолируют от арсенида галлия.

При этом необходимо, чтобы остатки растворигеля были полностью удалены с иоверхности GaAs. В иротивиом случае точность измерения температуры снижается (ио мере остывания печи па контрольном веществе из остатков галлия кристаллизуется слой GaAs, что приводит к ошибке в определении растворимости).

Используя вычисленную потерю веса GaAs после его подрастворения, определяют растворимость мышьяка в галлии. Искомую температуру находят по диаграмме состояний в системе GaAs. Иоскольку концентрация растворенного вещества однозначно определяется процессами, происходящими иа границе раздела фаз, то иредложеипый способ позволяет измерять температуру на граппцс жидкость - твердое тело, или иа границе кристаллизации.

Чтобы увеличить точпость определения температуры, в качестве растворптеля п коптрольпого веигества выбирают такие системы, в которых растворимость ири измеряемой температуре максимальна. Для этой цели наиболее удобиы такие системы, в которых максимальиы измеиеиия величины растворимости на ГС, т. е. максимальны градиенты растворимости по температуре.

В частиости, в интервале температур 200- 400°С в качестве контрольного вещества удобно использовать InSb, в интервале 400- 600°С - GaSb, в интервале 600-1200°С - GaAs, в интервале - GaP. Ири этом в качестве растворителей можно применять галлий, индий, олово или висмут.

Ир и мер. В качестве коитрольного вещества используют GaAs весом 192,60 мг, в качестве растворителя - Ga весом 2008,5 мг. Иотеря веса контрольного вещества при его

растворении составляет 51,43 мг. Растворимость контрольного вещества в галлии, найденная из потери веса- 1,208 ат. %. По диаграмме состояний системы Ga-As иаходят искомую температуру. Для растворимости 1,208 ат. % она составляет 748,87°С.

Формула изобретения

1. Способ определения температуры по растворимости контрольного вепдества в растворителе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения температуры на границе фаз жидкость - твердое тело, определяют концентрацию коитрольиого вещества в растворителе взвешивапием контрольиого вещества, находяп1,егося в твердой фазе, до растворения и после получения насыщенного раствора в определенном количестве растворителя, а затем по диаграмме состояиия насып;еииого раствора определяют искомую температуру.

2. Способ ио и. 1, отл ич а юи|и и ся тем, что, с целью обеспечеиия возможиости измерения температуры в иитервале 600-1200°С, в качестве контрольного вещества используют арсенид галлия, а в качестве растворителя - галлий или олово.

Источники информации, иринятые во внимание при экспертизе

США № 3826141,

кл. 117-211,

Фраиции № 2128345, кл. G 01К

США № 3704625, кл. 117-211,