Экспериментальное исследование тепловых условий кристаллизации расплава в процессе выращивания монокристаллов иттрий-алюминиевого граната

• Автор: Смирнов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 c. : ил

Глава I. ТЕПЛОВЫЕ УСЛОВИЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ТУГОПЛАВКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Роль тепловых условий
1.1.1. Особенности теплообмена
1.1.2. Влияние тепловых условий роста на некоторые параметры монокристаллов
1.2. Исследование тепловых условий
1.2.1. Экспериментальные методы
1.2.2. Теоретические методы
1.3. Физико-химические свойства и условия процесса выращивания монокристаллов иттрий-алюминиевого граната
Глава 2. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Разработка метода исследования
2.1.1. Требования к методу
2.1.2. Описание метода
2.2. Создание экспериментальной системы
2.2.1. Структура системы
2.2.2. Схема стабилизации температуры
2.2.3. Термопара
2.2.4. Устройство для измерения положения фронта кристаллизации и уровня расплава
2.2.5. Регистрация сигналов
2.3. Разработка методики исследования
2.3.1. Способы проведения измерений
2.3.2. Оценка погрешностей
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ УСЛОВИЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА ИТТШЙ-АЛЮМИ-НИЕВОГО ГРАНАТА

3.1. Температурное поле в расплаве
3.2. Изменение тепловых условий в процессе выращивания
3.2.1. Осевое распределение температуры на разных стадиях выращивания
3.2.2. Плавление исходного вещества и рост монокристалла
3.2.3. Изменение положения фронта кристаллизцции
3.3. Некоторые свойства расплава ИАГ
3.4. Движение фронта кристаллизации при ступенчатом изменении скорости перемещения контейнера Ц5
Глава 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА В ПРОЦЕССЕ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА ИТТШЙ-АЛЮМИШЕВОГО ГРАНАТА ВЕРТИКАЛЬНЫМ МЕТОДОМ БРИДЖМЕНА
4.1. Численное моделирование тепловых условий
4.2. Обсуждение экспериментальных данных
4.2.1. Изменение характера осевого распределения
температуры
4.2.2. Изменение положения фронта кристаллизации
4.2.3. Связь наблюдаемого конвективного движения расплава с характером осевого распределения температуры
4.2.4. Особенности движения фронта кристаллизации при ступенчатом изменении скорости перемещения контейнера
4.3. Рекомендации по практическому применению полученных результатов
Выводы
Литература

волила надежно использовать ее совместно с вибрационным устройством.
Схема метода исследования представлена на рис.12. Цилиндрический контейнер 4 на водоохлаждаемом штоке 8 с кристаллом 7 и расплавом 5 перемещается из горячей зоны, задаваемой нагревателем 3, в холодную зону. В процессе кристаллизации горячий спай термопары, колеблющийся на упругом подвесе I. может перемещаться вдоль оси контейнера. Производится сканирование температурного поля по высоте столба расплава. Колеблющаяся термопара непрерывно следит за реальными тепловыми условиями вблизи растущей поверхности кристалла, не касаясь его. Непосредственно измеряют положение фронта кристаллизации £срр , положение уровня расплава и распределение температуры по высоте столба расплава тег) .
Для измерения положения фронта кристаллизации применен известный способ контроля процесса выращивания монокристаллов из расплава /141/. В основе этого способа лежит явление изменения гидродинамического сопротивления движению твердого тела в вязкой жидкости вблизи твердой границы. В частности, линейное колебательное движение тела в направлении перпендикулярном к поверхности границы, сопровождающееся периодическим вытеснением жидкости, находящейся между телом и границей, приводит к тангенциальным перемещениям жидкости относительно поверхностей тела и границы.
Как известно из гидродинамики /140/, при таком движении жидкости диссипация энеррии происходит, в основном, в сравнительно тонком приграничном слое. Значительное сопротивление колебательному движению тела проявляется на некотором расстоянии от границы, зависящем от свойств жидкости, геометрии тела и параметров его колебаний. Для данной жидкости и данной геометрии твердого тела, изменение гидродинамического сопротивления вблизи твердой