Устройство для выращивания кристаллов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Мозжаров Сергей Евгеньевич Шут Виктор Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для выращивания кристаллов, содержащее термостат, средство подачи подпитывающей жидкости, сосуд с кристаллизующейся жидкостью, размещенную в нем мешалку и кристаллодержатель, отличающееся тем, что оно дополнительно включает систему программного управления, а средство подачи подпитывающего раствора выполнено в виде емкости с поршнем, программно управляемого электродвигателя и механизма преобразования вращательного движения вала двигателя в поступательное движение поршня. Полезная модель относится к области выращивания кристаллов из растворов, в частности к устройствам их получения, и может быть использована для получения пьезоэлектрических, пироэлектрических, электрооптических и других технически важных кристаллов, элементный состав которых закономерно неоднороден. Известно устройство для выращивания кристаллов с закономерно неоднородным составом, включающее тигель, внутри которого коаксиально установлена изолирующая пе 50482009.02.28 регородка в виде призмы. В перегородке имеются капиллярные отверстия. За счет создающейся в результате вращения кристалла разности давлений в капиллярных каналах происходит медленная подпитка кристаллизуемой жидкости подпитывающей жидкостью. Кристаллизуемая и подпитывающая жидкости могут быть различны по своему составу и в этом случае получаются кристаллы с градиентом состава 1. Недостатком такого устройства является сложность получения кристаллов с заранее заданным градиентным составом, т.к. регулирование характера распределения состава кристалла достигается путем изменения диаметра капилляров или их количества. Это параметры, значение которых невозможно изменить во время роста кристалла. Еще один способ изменения состава кристалла в этом устройстве - изменение скорости вращения кристалла. Такое изменение не желательно производить во время роста, т.к. это приведет к изменению условий подпитки кристалла и, как следствие, к его дефектному росту. Все это ограничивает технические возможности подобного устройства. Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является устройство для выращивания кристаллов, содержащее термостат, средство подачи подпитывающей жидкости в виде сосуда с капельницей, сосуд с кристаллизующейся жидкостью, размещенную в нем мешалку и кристаллодержатель 2. Указанное устройство обеспечивает выращивание кристаллов из растворов, в том числе и неоднородных по составу. Существенным недостатком этого устройства является то, что при использовании капельницы подпитка кристаллизуемой жидкости представляет собой не непрерывный процесс, а скачкообразный. Этот скачкообразный, дифференцированный процесс подпитки позволяет получать кристаллы с заданным градиентом распределения состава только лишь с каким-то приближением к плавному градиенту. В этом устройстве скорость подпитки также не возможно изменить во время роста кристалла. Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание устройства для выращивания кристаллов, обеспечивающего возможность выращивания из раствора кристаллов с закономерно неоднородным составом. Причем закон распределения примеси может быть определен заранее и изменен (при необходимости) во время роста кристалла, что предопределяет расширение технических возможностей устройства. Поставленная техническая задача решается тем, что при использовании существенных признаков известного устройства для выращивания кристаллов, которое содержит термостат, средство подачи подпитывающей жидкости, сосуд с кристаллизующейся жидкостью,размещенную в нем мешалку и кристаллодержатель, в соответствии с полезной моделью оно дополнительно включает систему программного управления, а средство подачи подпитывающего раствора выполнено в виде емкости с поршнем, программно управляемого электродвигателя и механизма преобразования вращательного движения вала двигателя в поступательное движение поршня. Программное управление обеспечивает закономерную подачу подпитывающей жидкости в процессе роста кристалла. Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства для выращивания кристаллов. Устройство для выращивания кристаллов из растворов содержит сосуд (1) с кристаллизуемой жидкостью, мешалку (2), кристаллодержатель (3) с затравочным кристаллом емкость с подпитывающей жидкостью (4), термостат (5), механизм (7), преобразующий вращательное движение вала электродвигателя двигателя (8) в поступательное движение поршня (6), и систему программного управления (9), посредством которой обеспечивается изменение скорости вращения вала двигателя по определенному алгоритму. Приведенные выше конструктивные особенности устройства, как показано ниже при описании его работы при выращивании кристаллов, элементный состав которых закономерно неоднороден, позволяют, в отличие от прототипа, обеспечить достижение поставленной технической цели. 2 50482009.02.28 Устройство работает следующим образом в сосуд (1) помещают кристаллодержатель(3) с затравочным кристаллом, заполняют сосуд (1) кристаллизуемой жидкостью, а емкость (4) подпитывающей жидкостью. После заполнения создают условия переохлаждения (пересыщения) кристаллизуемой жидкости, регулируя температуру термостата (5). Подпитывающая жидкость во время роста кристалла остается перегретой (недосыщенной). Приводят во вращение мешалку (2) и включают электродвигатель двигатель (8) и систему его управления (9). Вал электродвигателя, вращаясь со скоростью, изменяющейся по определенному закону, заданному программно, через промежуточный механизм (7) приводит в движение поршень (6), который выдавливает подпитывающую жидкость в сосуд с кристаллизующейся жидкостью, тем самым обеспечивая изменение концентрации примеси в растущем кристалле по определенному закону. При необходимости программу,определяющую скорость подачи подпитывающей жидкости, можно изменить во время роста кристалла. С помощью заявляемого устройства выращивался кристалл триглицинсульфата . В качестве кристаллизуемой жидкости использовался раствор , а в качестве подпитывающей - раствори хромовокалиевых квасцов (концентрация хромовокалиевых квасцов - 40 г на 100 мл раствора ). Подача подпитывающего раствора была равномерной и проводилась в течение всего времени выращивания кристалла. В результате получен кристаллс плавным градиентом примеси хромовокалиевых квасцов. Предложенная конструкция устройства может быть использована для выращивания пьезоэлектрических, пироэлектрических, электрооптических и других технически важных кристаллов, элементный состав которых закономерно неоднороден, из растворов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3