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!

    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 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
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету