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!

    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
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    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
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 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

    Другие учебные работы по предмету