Вакуумная установка для выращивания кристаллов LiYF4 с разработкой основного оборудования
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
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (49 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
4.2 (13 отзывов)
5 (44 отзыва)
5 (285 отзывов)
5 (9 отзывов)
4.5 (330 отзывов)
4.5 (9 отзывов)
5 (1241 отзыв)
