Оптимізація параметрів процесу вирощування кристалів аiвvii із розплаву безперервним методом - Автореферат

У звязку із цим можна вважати, що вивчення причин дефектоутворення в зростаючому кристалі є особливо актуальним і надасть можливість оптимізувати технологію вирощування кристалів для одержання довгомірних детекторів з поліпшеними сцинтиляційними характеристиками. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до планів науково-дослідних робіт Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України, а саме: „Розробка технології вирощування великогабаритних лужно-галоїдних кристалів в автоматизованому режимі” (шифр „Коріандр” № держреєстрації 0197U016689, 1997-1999 р.); „Дослідження процесів тепло-масопереносу та їхнього впливу на стійкість росту великогабаритних лужно-галоїдних сцинтиляційних монокристалів та на їхню якість” (шифр „Вплив” № держреєстрації 0104 U 006375, 2004-2006 р.), а також відповідно до індивідуального плану аспіранта. Визначено вплив конденсату розплаву на загальний теплообмін та показано можливість управління кількістю конденсату на поверхні кристалу як швидкістю росту, так й зміною складу газової атмосфери в ростовій печі, що дозволяє керувати фронтом кристалізації в процесі росту кристала. Встановлено особливості вирощування кристалів максимального діаметру, які полягають у нейтралізації впливу теплообміну між бічною поверхнею кристалу та внутрішньою стінкою тигля в процесі росту зливка, що дозволяє стабілізувати форму фронту кристалізації та обєм частини кристалу, що заглиблена в розплав, й, як наслідок, рівномірно розподілити активатор по висоті кристалу. Визначено час температурної інерції системи „нагрівач - тигель - кристал” та встановлено звязок інерції з габаритами кристалу, що росте.Показано, що існуюча автоматична система керування діаметром кристалу за інформацією рівня розплаву має ряд переваг у порівнянні з іншими способами вимірювання, але має лише один контур керування та не забезпечує сталості швидкості кристалізації, й отже потребує вдосконалення. Визначено, що на будь-якій довжині кристалу при перевищенні гранично припустимої швидкості приросту діаметра кристалу, що становить 2 мм/година, або при швидкості зниження температури донного нагрівача більш, ніж 1 град. на годину створюються обємні ДКС у вигляді локального зменшення прозорості кристалу. Так, із рис.4 видно, що чим більше швидкість радіального росту кристала, тим менше КР осіло на його торцевій поверхні, тим вище температура нагрівача (кристал на фото №1 відрізняється від кристалу на фото №3 більш прозорою для ІЧ-випромінювання торцевою поверхнею). Проведені дослідження впливу газової атмосфери на загальний теплообмін в ростовій печі визначили, що величина радіального градієнта температур на поверхні кристалу при переході до аксіального росту визначається складом газової атмосфери й збільшується в ряду атмосфер «аргон ® суміш аргону й гелію ®гелій» більш, ніж у два рази (від 6,8 град./см до 14,5 град./см), а зі збільшенням висоти кристалу до 50 мм зменшується практично вдвічі (рис.5). На першому етапі аксіального росту, коли кристал ще не вийшов за межі тигля, температура донного нагрівача зменшується для ініціювання процесу росту, й тому потрібно уникнути помилкових підвищень температури; на другому етапі, коли кристал вийшов за межі тигля й температура підвищується для втримання процесу росту - навпаки; на третьому ж етапі, з висоти кристалу приблизно 250мм й до кінця вирощування, коли процес росту більш-менш стабільний, а підвищення температури щодалі зменшується, можна вдвічі обмежити як збільшення, так і зменшення температури донного нагрівача.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ