Установка для выращивания профилированных кристаллов из раствора
Установка для выращивания профилированных кристаллов из раствора имеет измененную конструкцию платформы-кристаллоносца для выращивания кристаллов и усовершенствованный механизм размещения модуля затравки кристаллов на платформе, что обеспечивает упрощение эксплуатации установки в результате ускорения загрузки модуля, а также снижение сложности конструкции в целом. В установке содержащей корпус, крышку корпуса, платформу-кристаллоносец, предназначенную для размещения затравки для кристалла, размещенную на валу механизма вращения платформы-кристаллоносца, и устройство для установки модуля затравки кристаллов на платформе-кристаллоносце, платформа-кристаллоносец выполнена в виде трех расположенных дистанционно друг под другом горизонтальных пластин, соединяющихся между собой попарно посредством пустотелых вертикальных стоек-лопастей, образующих колодец для введения затравки, верхний край которого расположен выше уровня раствора и имеет в своей нижней части горизонтальный канал, открывающийся в полость между смежными пластинами. В крышке корпуса установки выполнено не менее одной затравочной горловины, предназначенной для введения затравочного модуля в колодец вертикальной стойки-лопасти платформы-кристаллоносца, причем вертикальная ось затравочной горловины и ось вертикального колодца в стойке-лопасти совпадают в момент затравки, затравочная горловина снабжена заслонкой, отделяющей полость внутри корпуса от атмосферы. Пустотелые вертикальные стойки-лопасти, образующие колодец для введения затравки, расположены диаметрально противоположно относительно оси механизма вращения платформы-кристаллоносца. Платформа-кристаллоносец может быть выполнена в виде разъемной или неразъемной конструкции. Пластины платформы-кристаллоносца могут быть выполнены в форме диска или в форме многоугольника. Илл. 2. з.п. 5.
Предлагаемая полезная модель относится к области выращивания искусственных кристаллов, а более конкретно к устройствам и установкам для выращивания кристаллов из пересыщенного раствора, например кристаллов KDP (дигидрофосфата калия), DKDP (дейтерированного дигидрофосфата калия), TGS (триглицинсульфата) и подобных.
Известно устройство для выращивания кристаллов из раствора, содержащее корпус, крышку корпуса, платформу-кристаллоносец, предназначенную для размещения затравки для кристалла, размещенную на валу механизма вращения платформы, и устройство для установки модуля затравки кристаллов на платформе (RU 120104, «Устройство для выращивания кристаллов», МПК C30B 35/00, C30B 7/00, 10.09.2012).
Основными недостатками известного устройства являются:
- размещение затравочного модуля по центру платформы ухудшает подвод раствора к растущей поверхности кристалла, особенно при получении профилированных кристаллов небольшой толщины;
- невозможность одновременного выращивания более одного кристалла
Технической задачей настоящей полезной модели является создание установки для выращивания профилированных кристаллов из раствора с измененной конструкцией платформы-кристаллоносца для выращивания кристаллов и усовершенствованным механизмом установки модуля затравки кристаллов на платформе, что обеспечивает упрощение эксплуатации установки в результате ускорения загрузки модуля, а также снижение сложности конструкции в целом.
Техническим результатом является увеличение производительности установки при одновременном расширении ее функциональных возможностей и повышении качества выращиваемых кристаллов.
Поставленные техническая задача и результат достигаются в результате того, что в установке для выращивания кристаллов из раствора содержащем корпус, крышку корпуса, платформу-кристаллоносец, предназначенную для размещения затравки для кристалла, размещенную на валу механизма вращения платформы-кристаллоносца, и устройство для установки модуля затравки кристаллов на платформе-кристаллоносце, платформа-кристаллоносец выполнена в виде трех расположенных дистанционно друг под другом горизонтальных пластин. Названные пластины соединяются между собой попарно посредством пустотелых вертикальных стоек-лопастей, образующих колодец для введения затравки, верхний край которого расположен выше уровня раствора и имеет в своей нижней части горизонтальный канал, открывающийся в полость между смежными пластинами. В крышке корпуса установки выполнено не менее одной затравочной горловины, предназначенной для введения затравочного модуля в колодец вертикальной стойки-лопасти платформы-кристаллоносца, причем вертикальная ось затравочной горловины и вертикальная ось колодца в стойке-лопасти совпадают в момент упомянутого введения. Затравочная горловина снабжена заслонкой, отделяющей полость внутри корпуса от атмосферы. Пустотелые вертикальные стойки-лопасти, образующие колодцы для введения затравки, расположены диаметрально противоположно относительно оси механизма вращения платформы. Платформа-кристаллоносец может быть выполнена в виде разъемной конструкции или неразъемной конструкции. Пластины платформы-кристаллоносца выполняют в форме диска или в форме многоугольника.
Сущность полезной модели поясняется схемой установки, представленной на фигурах.
Фиг. 1 - продольный разрез установки;
Фиг. 2 - сечение фиг. 1 по А-А.
Установка содержит корпус 1, выполненный, например, в виде стеклянного сосуда закрытого крышкой 2, снабженной центральным отверстием 3 и расположенной периферийно, по крайней мере, одной затравочной горловиной 4. Отверстие затравочной горловины может герметично перекрываться заслонкой 5. Внутри корпуса 1 установки на валу 6 приводного механизма вращения (не показан), проходящем через подшипник, установленный в отверстии 3, размещена платформа, выполняющая функцию кристаллоносца (платформа-кристаллоносец). Платформа-кристаллоносец состоит из трех горизонтальных пластин -верхней 7, средней 8 и нижней 9. Верхняя 7 и средняя 8 пластины соединены между собой посредством вертикальной пустотелой стойки-лопасти 10, а нижняя пластина 9 и средняя пластина 8 соединены посредством вертикальной пустотелой стойки-лопасти 11. Полости стоек стоек-лопастей 10 и 11 образуют колодцы, которые предназначены для размещения затравочных модулей 12 и 13, соответственно. На указанных модулях размещены затравки 14 и 15. В нижней части полостей стоек-лопастей 10 и 11 выполнены каналы 16, которые открываются, соответственно, внутрь полостей между пластинами 7, 8 и пластинами 8, 9. В этих полостях на затравках через каналы 16 происходит рост кристаллов 17, 18 (увеличивающиеся в размерах кристаллы показаны пунктирной линией). На фиг. 1 показана установка с одним загрузочным патрубком. В принципе загрузочных патрубков может быть больше, например, два.
На фиг. 2 представлено поперечное сечение платформы-кристаллоносца, в образованных полостями в стойках-лопастях 10, 11 колодцах 19, 20 которой размещены затравочные модули 12, 13.
Установка функционирует следующим образом. Внутрь корпуса 1 установки заливают очищенный путем предварительного фильтрования маточный раствор. Температуру раствора устанавливают путем подогрева выше температуры насыщения и поддерживают ее постоянной в течение нескольких часов. За период термостатирования раствора производят подготовку затравочных модулей. К модулям 12 и 13 крепят затравки 14 и 15 и помещают модули, снабженные затравками, в нагреватель (не показан), в котором доводят температуру модулей в сборе до температуры маточного раствора в корпусе установки. Далее размещают модули в установке. Для этого посредством приводного механизма (не показан) поворачивают вал 6 таким образом, чтобы ось затравочной горловины 4 совпала с осью пустотелой стойки-лопасти 10. Открывают заслонку 5 и вводят снаряженный модуль 12 внутрь колодца, образованного полостью стойки- лопасти 10. Заслонку 5 закрывают, а вал 6 платформы поворачивают на 180 градусов в результате чего ось полости горловины 4 совпадает с осью колодца, образованного полостью стойки-лопасти 11.
Затем открывают заслонку 5 и вводят в внутрь колодца, образованного полостью стойки-лопасти 11, модуль с затравкой. Заслонку 5 закрывают. Таким образом, внутри корпуса установки размещают одновременно две затравки. После завершения загрузки модулей вал 6 приводят в реверсивное движение и постепенно понижают температуру маточного раствора до температуры кристаллизации. Затравки 14 и 15 прорастают через каналы 16 в стойках 10 и 11, растущие кристаллы 17 и 18 (показаны пунктиром) постепенно заполняют полости между пластинами. Поскольку внешняя поверхность стоек-лопастей имеет округлую форму, то при реверсивном движении вала 6 происходит направление свежего маточного раствора с периферии полости корпуса 1 установки в зону роста кристаллов между пластинами. Расположение верхней части каждой из стоек-лопастей выше уровня маточного раствора в корпусе 1 с одной стороны предотвращает нежелательное попадание раствора внутрь полостей стоек-лопастей сверху, а с другой стороны обеспечивает эффективное перемешивание раствора в верхней части корпуса. Диаметрально противоположное расположение стоек обеспечивает синхронный рост кристаллов в полостях по направлению от периферии к центру, что способствует поддержанию хорошей балансировки платформы-кристаллоносца в процессе реверсивного вращения вала 6. При использовании затравок, имеющих разное кристаллографическое направление, возможно одновременное выращивание кристаллов с различными характеристиками. При наличии не одного, а большего числа затравочных горловин, например, двух возможна одновременная загрузка нескольких кристаллизационных модулей. Платформа-кристаллоносец, образованная пластинами, связанными между собой стойками, может выполняться как в виде разъемной, так и неразъемной конструкции. Пластины платформы могут иметь форму многогранника или диска.
Технологическая возможность проведения операций с маточным раствором (например, очистка, фильтрация, перегрев) при отсутствии внутри установки затравки, обеспечиваемая конструкцией установки, предотвращает при ее функционировании образование паразитических кристаллов.
1. Установка для выращивания профилированных кристаллов из раствора, содержащая корпус, крышку корпуса, платформу-кристаллоносец, предназначенную для размещения затравки для кристалла, размещенную на валу механизма вращения платформы-кристаллоносца, и устройство для установки модуля затравки кристаллов на платформе-кристаллоносце, отличающаяся тем, что платформа-кристаллоносец выполнена в виде трех расположенных дистанционно друг под другом горизонтальных пластин, соединяющихся между собой попарно посредством пустотелых вертикальных стоек-лопастей, образующих колодец для введения затравки, верхний край которого расположен выше уровня раствора и имеет в своей нижней части горизонтальный канал, открывающийся в полость между смежными пластинами, в крышке корпуса установки выполнено не менее одной затравочной горловины, предназначенной для введения затравочного модуля в колодец вертикальной стойки-лопасти платформы-кристаллоносца, причем вертикальная ось затравочной горловины и ось вертикального колодца в стойке-лопасти совпадают в момент упомянутого введения, затравочная горловина снабжена заслонкой, отделяющей полость внутри корпуса от атмосферы.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что пустотелые вертикальные стойки-лопасти, образующие колодцы для введения затравки, расположены диаметрально противоположно относительно оси механизма вращения платформы-кристаллоносца.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что платформа-кристаллоносец выполнена в виде разъемной конструкции.
4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что платформа-кристаллоносец выполнена в виде неразъемной конструкции.
5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что пластины платформы-кристаллоносца выполнены в форме диска.
6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что пластины платформы-кристаллоносца выполнены в форме многоугольника.
