Выращивание сапфиров методом Степанова.
Выращивание сапфиров методом Степанова позволяет выращивать монокристаллы сапфира любой желаемой формы поперечного сечения и профиля (трубки, нити, пластины, тонкие ленты и пр.)
Оборудование для выращивания сапфиров по методу Степанова
Технические характеристики установки «СПЕКТР-ДМ2»
Описание:
Выращивание сапфиров методом Степанова основано на использовании различных эффектов (сил поверхностного натяжения, тяжести, электромагнитного взаимодействия, гидродинамических явлений и т.п.), формирующих мениск расплава в процессе вытягивания кристалла.
А.В. Степанов исходил из того, что жидкость (расплав) может принимать определенную форму не только с помощью стенок сосуда, но и вне сосуда, в свободном состоянии. Форма или элемент формы, которую желательно получить, создается в жидком состоянии за счет различных эффектов, позволяющих жидкости сохранить форму. Сформированный так объем жидкости переводится в твердое состояние в результате подбора определенных условий кристаллизации.
А. В. Степанов предложил, например, формировать мениск при помощи специальных формообразователей (фильер), помещаемых в расплав так, чтобы мениск расплава приподнимался над щелью в поплавке, лежащем на поверхности расплава в тигле и изготовленном из материала, смачиваемого расплавом.
Формообразующее устройство (фильера) в данном случае представляет собой довольно сложный комплекс элементов. Оно позволяет управлять формой, геометрией, тепловым состоянием столба расплава и вытягиваемого кристалла, а также распределением примеси в кристалле. Твердый формообразователь (фильера) характеризуется физическими свойствами материала, из которого он изготовлен (его смачиваемостью, плотностью, теплопроводностью, теплоемкостью), а также конфигурацией (формой отверстия или щели, глубиной отверстия, формой отверстия по глубине), которая задает и определяет сечение кристалла (мениска).
Преимущества метода Степанова:
– возможность контроля, как профиля, так и ориентации кристалла непосредственно в процессе его роста,
– выращивание сапфиров в виде кристаллов любой желаемой формы поперечного сечения (трубки, нити, пластины, тонкие ленты и пр.),
– получение заранее заданных изделий различного профиля и сложных форм, которые кристаллизируются непосредственно из расплава,
– минимизация механической обработки готовых изделий. Она либо минимальна либо не требуется вообще,
– устойчивость процесса роста кристалла к механическим воздействиям и температурным флуктуациям, которые приводят лишь к перемещению фронта кристаллизации по высоте столбика расплава, не нарушая форму поперечного сечения кристалла,
– возможность выращивания на затравки с различной кристаллографической ориентацией,
– условия роста, способствующие хорошему отводу теплоты кристаллизации, обеспечивают высокую скорость кристаллизации кристалла,
– метод хорошо применим для выращивания профильных монокристаллов различных веществ (сапфира, танталата бария и магния, фторида лития, сплава медь-золото, а также различных эвтектических материалов с анизотропными свойствами).
Оборудование для выращивания сапфиров по методу Степанова:
Оборудование для выращивания сапфиров по методу Степанова представлено установкой выращивания профильных монокристаллов сапфира «СПЕКТР-ДМ2».
Технические характеристики установки «СПЕКТР-ДМ2»:
| Характеристики: | Значение: |
| Способ нагрева | резистивный |
| Питание нагревателя | выпрямленным током |
| Внутренние размеры камеры, мм | |
| – диаметр | 560 |
| – высота | 1250 |
| Управление тепловым режимом путем регулирования мощности на нагревателе. Отклонение мощности от установившегося значения в режиме стабилизации, % | ± 0,2 |
| Максимальная температура в рабочем пространстве, ºС | 2100 |
| Рабочий ход штока, мм, не менее | 600 |
| Рабочая среда в камере: | |
| – вакуум, Па (мм рт.ст.), до | 6,65 (5·10-2) |
| – инертная – аргон при избыточном давлении до, кПа (кгс/см2) | 29,4 (0,3) |
| Наличие системы теленаблюдения с кратностью увеличения в пределах | 5…10 |
| Электропитание установки осуществляется от системы питания электроэнергией TN-S: | трехфазная пятипроводная (с нулевым защитным PE и нулевым рабочим N проводами) сеть переменного тока с глухозаземленной нейтралью напряжением (400 ± 24) В, частотой (50 ± 0,5) Гц. |
| Максимальная потребляемая мощность, кВА | 65 |
| Расход охлаждающей воды с температурой 20 ± 5 ºС и давлением 3 кгс/см2, необходимой для охлаждения установки, м3/ч, не более |
5,0 |
| Занимаемая площадь, с учетом зоны обслуживания, м2 | 12 |
| Масса, кг, не более | 2700 |
Примечание: описание технологии на примере установки «СПЕКТР-ДМ2».
выращивание кристаллов сапфира
оборудование для выращивания сапфиров цена
метод выращивания монокристаллов сапфира
выращивание сапфиров методом Степанова в России кристаллов домашних условиях 342