Устройство для получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов

Полезная модель относится к области металлургии, в частности к выращиванию волокон из расплава и может быть использована для получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов. Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель заключается в повышении эффективности и производительности работы устройства. Устройство для получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов, содержащее вакуумную камеру роста волокна с входным окном для лазерного излучения, размещенные в вакуумной камере плоское поворотное зеркало, параболическое зеркало, питатель, трубку для питателя, подающие ролики для подачи питателя и вытяжные ролики для подачи затравки, отличающееся тем, что оно снабжено блоком регулирования скоростей подачи питателя и затравки, содержащим привод вращения подающих роликов с блоком его управления, привод вращения вытяжных роликов для подачи затравки с блоком его управления, датчик скорости вращения роликов для подачи затравки, измеритель скорости вращения роликов для подачи затравки с анализатором скорости, блок памяти и блок синхронизации скоростей вращения подающих и вытяжных роликов, при этом выход блока управления привода вращения подающих роликов соединен со входом блока синхронизации скоростей вращения подающих и вытяжных роликов, выход которого соединен с одним из входов блока управления привода вращения вытяжных роликов, а другой вход блока управления привода вращения вытяжных роликов соединен с выходом измерителя привода вращения роликов для подачи затравки с анализатором, один вход которого соединен с датчиком скорости вращения роликов для подачи затравки, а другой - с блоком памяти.

Полезная модель относится к области металлургии, в частности к выращиванию волокон из расплава и может быть использована для получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов, содержащее вакуумную камеру роста волокна с входным окном для лазерного излучения, размещенные в вакуумной камере плоское поворотное зеркало, параболическое зеркало, питатель, трубку для питателя, ролики для подачи питателя и ролики для подачи затравки (патент США 5607506 по кл. МКИ С30В 15/34 от 4.03.1997 г.).

Недостатком данного устройства является отсутствие механизмов, обеспечивающих определенную скорость подачи питателя и затравки, что в конечном итоге снижает возможность получения необходимых физических параметров монокристаллического волокна и требует дополнительных технологических операций, направленных на решение задач обеспечения точной ориентации затравки, что снижает производительность работы устройства.

Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель заключается в повышении эффективности и производительности работы устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов, содержащее вакуумную камеру роста волокна с входным окном для лазерного излучения, размещенные в вакуумной камере плоское поворотное зеркало, параболическое зеркало, питатель, трубку для питателя, подающие ролики для подачи питателя и вытяжные ролики для подачи затравки, снабжено блоком регулирования скоростей подачи питателя и затравки, содержащим привод вращения подающих роликов с блоком его управления, привод вращения вытяжных роликов для подачи затравки с блоком его управления, датчик скорости вращения роликов для подачи затравки, измеритель скорости вращения роликов для подачи затравки с анализатором скорости, блок памяти и блок синхронизации скоростей вращения подающих и вытяжных роликов, при этом выход блока управления привода вращения подающих роликов соединен со входом блока синхронизации скоростей вращения подающих и вытяжных роликов, выход которого соединен с одним из входов блока управления привода вращения вытяжных роликов, а другой вход блока управления привода вращения вытяжных роликов соединен с выходом измерителя привода вращения роликов для подачи затравки с анализатором, один вход которого соединен с датчиком скорости вращения роликов для подачи затравки, а другой - с блоком памяти.

На фиг.1 - представлена вакуумная камера роста волокна.

На фиг.2 - представлена блок схема блока регулирования скоростей подачи питателя и затравки.

Устройство для получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов содержит вакуумную камеру роста волокна 1 с входным окном 2 для лазерного излучения. В вакуумной камере размещены: плоское поворотное зеркало 3, параболическое зеркало 4, питатель 5, трубка для питателя 6, подающие ролики 7 для питателя, и вытяжные ролики 8 для подачи затравки 9. В стенке камеры 1 выполнены отверстия 10 и 11 для откачки воздуха из камеры и подачи газа (гелия).

В качестве материала затравки и питателя может быть тугоплавкий материал, например, оксид алюминия.

Устройство снабжено блоком регулирования скоростей подачи питателя и затравки 12, который содержит привод вращения 13 подающих роликов с блоком управления 14, привод вращения 15 вытяжных роликов для подачи затравки с блоком управления, датчик 17 скорости вращения роликов для подачи затравки, измеритель скорости вращения роликов для подачи затравки с анализатором скорости 18 и блок синхронизации скоростей вращения подающих и вытяжных роликов 19.

При этом выход блока управления привода вращения подающих роликов 14 соединен со входом блока синхронизации скоростей вращения подающих и вытяжных роликов 19, выход которого соединен с одним из входов блока управления привода вращения вытяжных роликов 16, а другой вход блока управления привода вращения вытяжных роликов соединен с выходом измерителя привода вращения роликов для подачи затравки с анализатором 18, один вход которого соединен с датчиком скорости вращения роликов для подачи затравки 17, а другой вход - с блоком памяти 20 предварительно заданного значения величины диаметра получаемого волокна.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно задается необходимое значение величины диаметра получаемого волокна, являющейся функцией скорости вращения вытяжных роликов, которое регистрируется и запоминается в блоке 20.

После откачки вакуумной камеры роста волокна 1 и напуска в нее инертного газа, соответственно, через отверстия 10 и 11, включается источник питания лазера (на чертеже условно не показан) и лазерный луч через входное окно 2 попадает на плоское поворотное зеркало 3, отражаясь от которого луч фокусируется параболическим зеркалом 4 на торце питателя 5 и нагревает его до образования капли расплава. Затравка 9 подается роликами 8, до касания с каплей и затем вытягивается вверх со скоростью постоянства ее диаметра.

Постоянство скорости подачи питателя 5 через трубку 6 и затравки достигается за счет того, что устройство снабжено блоком регулирования скоростей подачи питателя и затравки 12, работа которого происходит следующим образом.

Вращение подающих роликов 7 осуществляется приводом 13, работа которого обеспечивается блоком управления 14. Аналогичным образом осуществляется вращение вытяжных роликов от привода 15, работа которого обеспечивается блоком управления 16. Один из вытяжных роликов снабжен датчиком скорости 17 вращения вытяжных роликов для подачи затравки 9. Величина скорости вращения вытяжных роликов 8, по существу, определяет значение диаметра вытягиваемого волокна, являющееся важным параметром получаемого монокристаллического волокна.

Значение измеренной скорости вращения вытяжного ролика в виде электрического сигнала сравнивается с заданным значением скорости вращения вытяжных роликов в блоке 18 и передается в блок управления приводом 16. На другой вход блока 16 поступает сигнал от блока синхронизации скоростей вращения подающих и вытяжных роликов 19, вход которого соединен с выходом блока управления приводом вращения подающих роликов 13. Таким образом осуществляется синхронное вращение вытяжных и подающих роликов, что обеспечивает неизменность величины диаметра получаемого волокна, повышение эффективности и производительности работы устройства

Устройство для получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов, содержащее вакуумную камеру роста волокна с входным окном для лазерного излучения, размещенные в вакуумной камере плоское поворотное зеркало, параболическое зеркало, питатель, трубку для питателя, подающие ролики для подачи питателя и вытяжные ролики для подачи затравки, отличающееся тем, что оно снабжено блоком регулирования скоростей подачи питателя и затравки, содержащим привод вращения подающих роликов с блоком его управления, привод вращения вытяжных роликов для подачи затравки с блоком его управления, датчик скорости вращения роликов для подачи затравки, измеритель скорости вращения роликов для подачи затравки с анализатором скорости, блок памяти и блок синхронизации скоростей вращения подающих и вытяжных роликов, при этом выход блока управления привода вращения подающих роликов соединен со входом блока синхронизации скоростей вращения подающих и вытяжных роликов, выход которого соединен с одним из входов блока управления привода вращения вытяжных роликов, а другой вход блока управления привода вращения вытяжных роликов соединен с выходом измерителя привода вращения роликов для подачи затравки с анализатором, один вход которого соединен с датчиком скорости вращения роликов для подачи затравки, а другой - с блоком памяти.