Вакуумная установка для выращивания кристаллов LiYF4 с разработкой основного оборудования

Меньшов, Павел Научно-образовательный центр Н.М.Кижнера (НОЦ Н.М.Кижнера)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Данная магистерская работа включает в себя расчет двух аппаратов из схемы получения лазерных кристаллов LiYF4. Были произведены вакуумный и механический расчеты оборудования.
В разделе “Социальная ответственность” рассмотрены вопросы обеспечения безопасной работы персонала и охраны окружающей среды.
В разделе “Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение” рассчитаны технико-экономические показатели и построен график безубыточности.
Цель работы–расчет и выбор подходящего насоса, проектирование камеры ростовой установки.
Установлено, что выбранный диффузионный насос и спроектированная камера ростовой установки удовлетворяет всем условиям технологического процесса.

Введение 9
1. Описание технологической схемы 11
2. Расчет диффузионного насоса 13
2.1 Вакуумный расчет насоса 15
2.1.1 Вакуумный расчет системы 16
2.2 Механический расчет насоса 22
2.2.1 Расчетные параметры 23
2.2.2 Расчет толщин стенок 26
2.2.2.1 Расчет толщины стенки корпуса насоса 26
2.2.2.2 Расчет толщины стенки рубашки 30
2.2.3 Расчет толщины плоского приварного днища 32
2.2.4 Расчет и подпор патрубков 34
2.2.5 Расчет фланцевого соединения 35
2.2.6 Расчет укрепления отверстий 46
3. Расчет камеры роста кристаллов 51
3.1 Механический расчет камеры 51
3.1.1 Исходные данные 55
3.1.2 Расчетные параметры 55
3.2 Расчет толщин стенок 58
3.2.1 Расчет толщины стенки обечайки корпуса камеры 58
3.2.2 Расчет толщины стенки рубашки 62
3.3 Расчет толщины плоского приварного днища 64
3.4 Расчет плоской прямоугольной двери 66
3.4.1 Расчет крепления двери 67
3.4.2 Расчет рамы двери камеры 70
3.5 Расчет и подбор патрубков 73
3.6 Расчет фланцевого соединения 74
3.7 Расчет укрепления отверстий 85
3.8 Расчет болтов для крепления камеры к стойке 90
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и 94
ресурсосбережение
5. Социальная ответственность 118
6. Исследование методов выращивания кристаллов 130
редкоземельных элементов из расплава
Заключение 150
Список трудов 151
Список использованных источников 153
Приложение 156

Поскольку на данный момент времени спрос на монокристаллы, которые
обладают совершенными свойствами довольно высок ввиду развития
микроэлектроники, медицины и химической промышленности. Потребность в
новых материалах на рынке, ставит задачу разработки оборудования, способного
поддерживать необходимые условия для производства кристаллов. В
проектируемой аппаратуре необходимо предусмотреть компенсацию
механических колебаний, т.к. это сказывается на качестве получаемого
кристалла, и он растет с дефектами кристаллической решетки. Механические
колебания, т. е. неравномерность скорости вращения и вытягивания, устраняют
с помощью регулирования системы. При выборе привода необходимо учесть
разность температур и трение в уплотнении затравки и держателя. Установка
должна быть закреплена таким образом, в котором была бы исключена
возможность вибрации. Внутренняя поверхность емкости с расплавом не должна
уступать по чистоте самому расплаву. При выращивании кристаллов
желательны вакуум, или инертная атмосфера. Также следует отметить, что
осуществление выращивания разными способами в одной установке позволит
сэкономить значительные средства на производство, поэтому стоит задача
проектирования оборудования, способного соответствовать целому ряду
требований.
Существует масса методов и способов выращивания монокристаллов, но
их объединяет общий принцип – создание оптимальных условий
кристаллизации. Под условиями кристаллизации следует понимать такие
параметры как движущая сила кристаллизации, поведение движущей силы во
время процесса кристаллизации. Также значительным влиянием на процесс
кристаллизации исходные материалы, их чистота, состав и параметры среды,
величина скорости вращения расплава, скорости перемешивания.
Под методом выращивания следует понимать такие признаки как форма
и размер тигля с расплавом, тип и источник нагрева, положение и скорость
движения затравки.
Большинство способов выращивания базируются на выводах из
кинетической теории роста кристаллов. В течении процесса роста необходимо
поддерживать постоянное распределение температур, что обеспечивается
расположенным в камере роста нагревателя и холодильника.
Все методы выращивания кристаллов из расплавов основываются на
выводах из кинетической теории роста кристаллов. Рост кристаллов возможен
только тогда, когда вблизи поверхности кристалла поддерживается постоянный
градиент температуры, что подразумевает наличие в кристаллизационной
установке нагревателя и холодильника.
Чохральский предложил метод особенно пригодный для выращивания
металлических монокристаллов. Расплав вытягивается из расплава с помощью
охлаждаемого вала, на краю затравки начинается кристаллизация в виде
монокристалла. Для предотвращения обрыва образующегося капилляра, его вес
должен находиться в соответствии с капиллярной силой.
Скорость выращивания по методу Чохральского зависит от величины
температурного распределения у края Кристаллизации. Чем больше разность
температур, тем выше скорость роста. Чаще всего необходимые входные
параметры определяются эмпирическим путем. Обычно скорость вытягивания
находится в пределах от 0,1 до 4 см/час. Однако совершенство выращиваемого
монокристалла зависит от скорости роста: чем меньше скорость, тем выше
совершенство кристаллической решетки. Постоянный градиент температур
обеспечивается экранами, и другой тепловой изоляцией. Температурный
градиент и форму фронта кристаллизации регулируют с помощью
вспомогательных нагревателей охлаждая элементы внутри вакуумной системы.
Растущий спрос на совершенные монокристаллы, особенно
полупроводниковые, делает актуальной проблему разработки оборудования,
способной выдерживать необходимые условия.
1. Описание технологической схемы

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету