Устройство для выращивания кристаллов

(51) МПК (2009) 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 Кашевич Ирина Федоровна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для выращивания кристаллов, содержащее термостат, сосуд с кристаллизующейся жидкостью, систему программного управления и кристаллодержатель, отличающееся тем, что оно дополнительно включает механизм погружения кристаллодержателя с прикрепленным к нему кристаллом в раствор и перемещения кристаллодержателя по кругу в горизонтальной плоскости, а сосуд с кристаллизующейся жидкостью выполнен в виде емкости, разделенной перегородками на четыре отдельных секции, попарно заполненные различной по составу кристаллизующейся жидкостью. Фиг. 1 Полезная модель относится к области выращивания кристаллов из растворов, в частности к устройствам их получения, и может быть использована для получения пьезоэлек 65732010.10.30 трических, пироэлектрических, электрооптических и других технически важных кристаллов, имеющих слоистую, периодическую структуру. Известно устройство для выращивания слоистых монокристаллов из расплавов (растворов) методом последовательного наращивания кристаллических слоев на затравку. Устройство содержит электрическую печь с двумя самостоятельно регулируемыми нагревателями и механизм для погружения кристалла в расплав и выдержки его в зоне кристаллизации. Этот механизм представляет собой эксцентрик, закрепленный на оси редуктора. Вращаясь, эксцентрик сообщает возвратно-поступательное движение штоку, на котором закреплен кристалл-затравка. Наращивание слоев производят кратковременным погружением затравки в перегретый расплав (раствор) с последующим переносом ее в зону кристаллизации, в которой затравку выдерживают столько времени, сколько необходимо для полной кристаллизации жидкого слоя. В случае кристаллизации из раствора продолжительность выдержки должна быть достаточной для улетучивания растворителя 1. Применение указанного устройства для выращивания кристаллов из водных растворов не позволяет получить качественные периодические структуры, так как здесь не соблюдается постоянство температурного режима роста и пересыщения растворов, поскольку рост идет за счет неконтролируемого испарения растворителя. Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является устройство для выращивания кристаллов, содержащее термостат, сосуд с кристаллизующейся жидкостью, систему программного управления и кристаллодержатель 2. Указанное устройство обеспечивает выращивание качественных кристаллов из растворов методом изменения температуры. Существенным недостатком этого устройства является то, что оно в силу присущих ему конструктивных особенностей обладает ограниченной областью применения, так как не позволяет получить кристаллы со слоистой, периодической структурой. Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание устройства, обладающего расширенной областью применения и обеспечивающего возможность выращивания из раствора кристаллов со слоистой, периодической структурой. Поставленная техническая задача решается тем, что при использовании существенных признаков известного устройства для выращивания кристаллов, которое содержит термостат, сосуд с кристаллизующейся жидкостью, систему программного управления и кристаллодержатель, в соответствии с полезной моделью, оно дополнительно включает механизм погружения кристаллодержателя с прикрепленным к нему кристаллом в раствор и перемещения кристаллодержателя по кругу в горизонтальной плоскости, а сосуд с кристаллизующейся жидкостью выполнен в виде емкости, разделенной перегородками на четыре отдельных секции, попарно заполненные различной по составу кристаллизующейся жидкостью. Программное управление обеспечивает движение кристаллодержателя по определенному алгоритму. Сущность полезной модели поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг. 1 представлена схема устройства для выращивания кристаллов, имеющих слоистую, периодическую структуру, а на фиг. 2 - схема механизма, обеспечивающего движение кристаллодержателя по заданной траектории. Устройство для выращивания кристаллов, имеющих слоистую, периодическую структуру (см. фиг. 1), содержит сосуд (1) с кристаллизуемой жидкостью, разделенный перегородками (2) на четыре секции, причем секции (1.) и (1.) заполнены кристаллизующейся жидкостью одного состава, а (1.) и (1.) другого кристаллодержатель (3) с затравочным кристаллом термостат(4), механизм (5), обеспечивающий погружение кристаллодержателя с прикрепленным к нему кристаллом в раствор, а также перемещение кристаллодержателя по кругу в горизонтальной плоскости и систему программного управления (6),посредством которой обеспечивается движение кристаллодержателя по определенному алгоритму. 2 65732010.10.30 Механизм для перемещения кристаллодержателя (фиг. 2) содержит два программноуправляемых электродвигателя (7, 8). Двигатель (7) посредством системы винт-гайка перемещает шток (9), который, упираясь в одно плечо рычага (10), обеспечивает подъем и опускание шарнирно закрепленного на другом конце рычага кристаллодержателя (11) с кристаллом (12). Двигатель (8) вращает корпус (13), в котором закреплен рычаг (10), и тем самым обеспечивает поворот кристаллодержателя. Включение двигателей осуществляется программным управлением. Приведенные выше конструктивные особенности устройства, как показано ниже при описании его работы при выращивании кристаллов, имеющих слоистую, периодическую структуру, позволяют, в отличие от прототипа, обеспечить достижение поставленной технической цели. Предлагаемое устройство работает следующим образом. В секцию (1.) сосуда (1)(1.) и (1.) сосуда (1) кристаллизуемой жидкостью одного состава, а секции (1.) и (1.) сосуда (1) кристаллизуемой жидкостью другого состава так, чтобы уровень жидкости был ниже перегородки (2). После заполнения создают условия переохлаждения (пересыщения) кристаллизуемой жидкости, регулируя температуру термостата (5). Затем включают систему программного управления (6) механизма перемещения кристаллодержателя (5). Рост кристалла осуществляется в секциях (1.) и (1.) сосуда (1). Программное управление обеспечивает выдержку кристалла в этих секциях для наращивания слоя определенной толщины. В секциях (1.) и (1.) сосуда (1) осуществляется промывка кристалла кристаллизующейся жидкостью того состава, в котором затем будет проводиться наращивание слоя. В целом алгоритм работы программного управления следующий выдержка кристалла в кристаллизующейся жидкости - подъем кристалла - поворот на 90 градусов по часовой стрелке - опускание кристалла в жидкость - подъем кристалла - поворот на 90 градусов по часовой стрелке - опускание кристалла в жидкость и снова выдержка кристалла в кристаллизующейся жидкости другого состава. С помощью заявляемого устройства выращивался кристалл триглицинсульфата . В качестве кристаллизуемой жидкости одного состава использовался раствор , а в качестве кристаллизуемой жидкости второго состава - раствори хромовокалиевых квасцов (концентрация хромовокалиевых квасцов - 50 г на 100 мл раствора ). В результате получен кристаллс качественной периодической структурой. Предложенная конструкция устройства может быть использована для выращивания пьезоэлектрических, пироэлектрических, электрооптических и других технически важных кристаллов, имеющих слоистую, периодическую структуру из растворов. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3