Устройство для определения положения границы раздела фаз в процессе кристаллизации Советский патент 1981 года по МПК C30B13/00 G05D27/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ФАЗ В ПРОЦЕССЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов методом зонной или направленной кристаллизации, При выращивании монокристаллов различных материалов методом зонной или направленной кристаллизации, осу ществляемой в герметичных камерах со смотровыми окнами, необходимо определять с высок.ой точностью скорость перемещения границы раздела фа Известно устройство для определения положения расплавленной зоны в процессе зонной кристаллизации, содержащее сканирующую фотоэлектрическую систему с приемником излучения, траектория развертки которого направлена вдоль оси перекристаллизуемого образца, и усилительно-преобразовательный блок , В момент перехода оптической оси приемника от твердой фазы кристаллизуемого объекта к жидкой происходит скачкообразное измене ние амплитуды и спектра переменной составляющей потока лучистой энер- гииГО, Наиболее близким к предлагаемому является устройство автоматического контроля диаметра кристалла при выращивании полупроводников, содержащее усилительно-преобразовательный блок, вход которого соединен с приемником излучения, состоящим из линейки пироэлектрических приемников, модулятора и спектрального фильтpa 2iНедостатком известного устройства является то, что оно не дает точную информацию о скорости перемещения границы раздела фаз,. Цель изобретения - повьппение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что устройство предлагается снабдить амплитудным анализатором импульсов и таймером, при этом вход амплитудного анализатора связан с выходом усилительно-преобразовательного 3 8 блока, а его выход подключен к таймеру. На чертеже представлено устройство для определении положения границы раздела; фаз в процессе кристаллизации, схема. На схеме устройства обозначены ге метичная камера 1 со смотровым окном 2, твердая и жидкая фазы 3 и 4 перекристаллизуемого материала, оптическая система 5, спектральный фильтр 6, модулятор 7, линейка 8 пироэлектрических приемников, усилители 9, амплитудный анализатор 10 и таймер II. Устройство работает следующим образом. Излучение из герметичной камеры 1 со смотровым окном 2 от области, примыкающей к границе раздела двух фаз 3 и 4, с помощью оптической систе,мы 5, спектрального фильтра 6 прерывается модулятором 7 и проецируется на линейку 8 пироэлектрических приемников. Линейка В пироэлектричес ких приемников расположена перпенди кулярно границе раздала фаз в проекции исследуемой эоьш. Радиационные свойства поверхностей расплавленной и твердой фаз 4 и 3 отличаются как по температуре, так и по спектральному составу.Поэтому на каком-то из чувствительных элементов линейки 8 пироэлектрических приемников, на который Проецируется граница раздела фаз, величина сигнала резко отличается от одного из рядом находящихся. Последовательность элементов линейки 8 пироэлектрических приемников приводится в соответствие со шкалой направления кристаллизации и позволяет снять информацию о положении и направлении перемещения границы раздела фаз. Для определения скорости перемещения границы раздела фаз достаточно измерить интервал времени, за который произойдет резко изменение сигнала от двух последовательно расположенных элементов линейки 8 пироэлектрических приемников Снимаемые с элементов линейки 8 пироэлектрических приемников сигналы усиливаются усилителями 9 и поступают на пронумерованные каналы амплитудного анализатора 10. Номер канала, амплитуда сигнала которого резко отличается от соседнего, определяет положение границы раздела фаз. Эта информация в дальнейшем используется для контроля и управления процессом зонной или направленной кристаллизации. Таймер 11 определяет интервалы времени, за которые перемещается граница раздела фаз и прямо калибруется в значениях скорости перемещения. Предлагаембе устройство предназначено для использования при контроле и управлении ростом кристаллов. Экономический эффект за счет повышения точности измерения и упрощения аппаратуры составит около 30 тыс. руб в год йа одну установку. Формула изобретения Устройство для определения положения границы раздела фаз в процессе кристаллизации, содержащее усилительно-преобразовательный блок, вход которого соединен с приемником излучения, состоящим из линейки пироэлектрических приемников, |модуляТора и спектрального фильтра, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, оно снабжено амплитудным анализатором импульсов и таймером, при этом вход амплитудного анализатора связан с выходом усилительно-преобразова- . тельного блока, а его выход подключен к таймеру. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 254489, кл. В 01 J 17/08, 1968. 2.Патент США № 3958129, кл. В 01 N 21/26, 1976.

sttl