JPH0541597B2 - - Google Patents
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- JPH0541597B2 JPH0541597B2 JP8449184A JP8449184A JPH0541597B2 JP H0541597 B2 JPH0541597 B2 JP H0541597B2 JP 8449184 A JP8449184 A JP 8449184A JP 8449184 A JP8449184 A JP 8449184A JP H0541597 B2 JPH0541597 B2 JP H0541597B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/16—Heating of the molten zone
- C30B13/22—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge
- C30B13/24—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge using electromagnetic waves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/28—Controlling or regulating
- C30B13/30—Stabilisation or shape controlling of the molten zone, e.g. by concentrators, by electromagnetic fields; Controlling the section of the crystal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、FZ装置に関し、特に結晶育成を、
自動的に行なうFZ装置に関する。
自動的に行なうFZ装置に関する。
従来、FZ装置での結晶合成に自動制御は行な
われておらず、回転楕円面鏡の一箇所に設けられ
る孔からの、画像をスクリーン上で観察するのみ
であつた。
われておらず、回転楕円面鏡の一箇所に設けられ
る孔からの、画像をスクリーン上で観察するのみ
であつた。
従つて、結晶育成を行なうためには、常時画像
を監視し、ランプパワーあるいはギヤツプ調整を
手動で行なわなければならなかつた。
を監視し、ランプパワーあるいはギヤツプ調整を
手動で行なわなければならなかつた。
本発明は以上の問題点を解決するもので、その
目的とするところは、長時間（10時間以上）安定
して結晶育成を行なうFZ装置を提供することに
ある。
目的とするところは、長時間（10時間以上）安定
して結晶育成を行なうFZ装置を提供することに
ある。
本発明のFZ装置（赤外線集光加熱単結晶製造
装置）は、レンズ、プリズム、ハーフミラー、反
射鏡等の光学系の中間に、複数の偏光フイルター
を設け、回転楕円面鏡の一部に設けた孔から、溶
融帯の像を、該光学系を経て、光学センサ上に結
像させ、該光学センサからの信号を処理して結晶
の自動育成を行なうもので、光学センサにおける
信号のSN比が高く制御精度の高いことを特徴と
する。
装置）は、レンズ、プリズム、ハーフミラー、反
射鏡等の光学系の中間に、複数の偏光フイルター
を設け、回転楕円面鏡の一部に設けた孔から、溶
融帯の像を、該光学系を経て、光学センサ上に結
像させ、該光学センサからの信号を処理して結晶
の自動育成を行なうもので、光学センサにおける
信号のSN比が高く制御精度の高いことを特徴と
する。
第１図に従前のFZ装置の概要を示す。
ここで、１は回転楕円面鏡、２はハロゲンラン
プ、３は石英管、４はガス導入口、５はガス排出
口、６は原料棒、７は種結晶、８は溶融帯、９は
上部シヤフト、１０は下部シヤフト、１１はレン
ズ（含プリズム）、１２はスクリーンである。
プ、３は石英管、４はガス導入口、５はガス排出
口、６は原料棒、７は種結晶、８は溶融帯、９は
上部シヤフト、１０は下部シヤフト、１１はレン
ズ（含プリズム）、１２はスクリーンである。
上部シヤフト９に原料棒６をセツトし、下部シ
ヤフト１０に種結晶７をセツトする。
ヤフト１０に種結晶７をセツトする。
ハロゲンランプ２のパワーを投入し、回転楕円
面鏡１により該ハロゲンランプの光を石英管３の
中央部に集光する。
面鏡１により該ハロゲンランプの光を石英管３の
中央部に集光する。
この時、ガス導入口４から雰囲気ガスを導入
し、ガス排出口５から雰囲気ガスを排出する。
し、ガス排出口５から雰囲気ガスを排出する。
集光部において、原料棒６の先端と種結晶７の
先端とを溶融接触させて、溶融帯８を形成する。
この時、上部シヤフト９及び下部シヤフト１０
は、同方向ないしは逆方向に回転させ、上下のシ
ヤフトが同時に下方へ移動する。
先端とを溶融接触させて、溶融帯８を形成する。
この時、上部シヤフト９及び下部シヤフト１０
は、同方向ないしは逆方向に回転させ、上下のシ
ヤフトが同時に下方へ移動する。
該集光部の状況をレンズ１１（含プリズム）及
び反射鏡を経て、スクリーン１２上に投映し、常
時、該投映像を監視しつつ、ランプパワーあるい
は原料棒と種結晶の間隔（ギヤツプ）を調節しな
がら、結晶育成を行なう。
び反射鏡を経て、スクリーン１２上に投映し、常
時、該投映像を監視しつつ、ランプパワーあるい
は原料棒と種結晶の間隔（ギヤツプ）を調節しな
がら、結晶育成を行なう。
第２図に従前のFZ装置の光学系の概要を示す。
ここでａは平面図、ｂは側面図である。
ここでａは平面図、ｂは側面図である。
２１は溶融帯、２２はレンズ（含プリズム）、
２３は反射鏡、２４はスクリーン、２５はフロン
トパネルである。
２３は反射鏡、２４はスクリーン、２５はフロン
トパネルである。
第３図は本発明のFZ装置で使用する自動制御
システムのブロツク図を示す。
システムのブロツク図を示す。
ここで３１は光学系、３２はセンサ部、３３は
コントローラ部、３４はキー入力部、３５はDA
変換器、３６はAD変換器、３７は表示部、３８
はプリンター部、３９はランプパワーコントロー
ル部、４０はギヤツプ調整部である。
コントローラ部、３４はキー入力部、３５はDA
変換器、３６はAD変換器、３７は表示部、３８
はプリンター部、３９はランプパワーコントロー
ル部、４０はギヤツプ調整部である。
溶融帯の像は、光学系３１を経て、センサ部３
２に到達し、コントロール部３９でランプパワー
を調節し、溶融帯の温度を制御するか、又はギヤ
ツプ調整部４０で融液の高さを調節する。
２に到達し、コントロール部３９でランプパワー
を調節し、溶融帯の温度を制御するか、又はギヤ
ツプ調整部４０で融液の高さを調節する。
ランプパワー、あるいはギヤツプは、AD変換
器３６を経て、コントロール部３３に再度フイー
ドバツクされる。
器３６を経て、コントロール部３３に再度フイー
ドバツクされる。
一方、キー入力部３４では、初期の各種定数を
インプツトし、表示部３７は、その時のランプパ
ワー等を表示する。更にプリンター部３８では、
所定の時間毎に、ランプパワー、溶融帯径、溶融
帯の高さ等をプリントアウトする。
インプツトし、表示部３７は、その時のランプパ
ワー等を表示する。更にプリンター部３８では、
所定の時間毎に、ランプパワー、溶融帯径、溶融
帯の高さ等をプリントアウトする。
自動制御を行なう場合、光学センサーにおける
信号のSN比は、その後の演算処理に極めて大き
な影響を与え、SN比の高いことが必須条件とな
る。又、育成中に光量のレベルが変化することも
あり、それを簡便に調節できることが望まれる。
信号のSN比は、その後の演算処理に極めて大き
な影響を与え、SN比の高いことが必須条件とな
る。又、育成中に光量のレベルが変化することも
あり、それを簡便に調節できることが望まれる。
以下、本発明について、実施例に基づき、詳細
に説明する。
に説明する。
第４図及び第５図は本発明装置の光学系の平面
図を示す。
図を示す。
ここで４１及び５１は溶融帯、４２及び５２は
偏光フイルター、４３及び５３はレンズ（含プリ
ズム）、４４及び５４は光学センサ、４５及び５
５はフロントパネル、５６はハーフミラー、５７
は反射鏡、５８はスクリーンである。
偏光フイルター、４３及び５３はレンズ（含プリ
ズム）、４４及び５４は光学センサ、４５及び５
５はフロントパネル、５６はハーフミラー、５７
は反射鏡、５８はスクリーンである。
第６図は光学センサとしてラインセンサを使用
し、演算処理を行なつた時のオシロスコープによ
る信号波形を示す。
し、演算処理を行なつた時のオシロスコープによ
る信号波形を示す。
ここで６１はセンサの光量レベルの直接値であ
り、６２はこれを二値化した信号である。
り、６２はこれを二値化した信号である。
ａは二枚の偏光フイルターをほぼ直角の位置に
重ね合せて光量不足の場合、ｂは適正値、ｃは二
枚の偏光フイルターをほぼ平行の位置に重ね合せ
て光量過剰の場合である。
重ね合せて光量不足の場合、ｂは適正値、ｃは二
枚の偏光フイルターをほぼ平行の位置に重ね合せ
て光量過剰の場合である。
ａの場合、二値化信号がＸの如く途中で切れる
為、誤つた径の判定をしてしまい、逆にｃの場合
光量の直接値がＹの如く端で上昇する為、径の両
端の判作が不正確になつてしまう。
為、誤つた径の判定をしてしまい、逆にｃの場合
光量の直接値がＹの如く端で上昇する為、径の両
端の判作が不正確になつてしまう。
結晶の材質により、所要パワーが異なる為、溶
融帯の輝度が変化するが、本発明では、偏光フイ
ルターを回転させて、二枚のフイルターの重なる
角度を変化させるだけで光量のレベル調節が可能
であり、運転中にもスムーズに光量の調節が可能
である。
融帯の輝度が変化するが、本発明では、偏光フイ
ルターを回転させて、二枚のフイルターの重なる
角度を変化させるだけで光量のレベル調節が可能
であり、運転中にもスムーズに光量の調節が可能
である。
以上述べたように、本発明によれば、結晶の材
質が変化しても、適正な信号レベルが得られ、長
時間安定して結晶を育成することが可能である。
従つて、ルビー、サフアイア、アレキサンドライ
ト等の宝石用単結晶は勿論、YIG、YAG、GGG
等の工業用単結晶にも使用可能であり、色ムラ、
気泡、欠陥等の無い、高品質な単結晶を育成でき
る。
質が変化しても、適正な信号レベルが得られ、長
時間安定して結晶を育成することが可能である。
従つて、ルビー、サフアイア、アレキサンドライ
ト等の宝石用単結晶は勿論、YIG、YAG、GGG
等の工業用単結晶にも使用可能であり、色ムラ、
気泡、欠陥等の無い、高品質な単結晶を育成でき
る。
第１図は従前のFZ装置の概要を示す。第２図
は従来のFZ装置の光学系の概要を示す。第３図
は本発明のFZ装置で使用する自動制御システム
のブロツク図を示す。第４図は本発明のFZ装置
の光学系の概要を示す。第５図は本発明のFZ装
置の他の光学系の概要を示す。第６図は本発明の
FZ装置においてラインセンサを使用したときの、
信号波形を示す。
は従来のFZ装置の光学系の概要を示す。第３図
は本発明のFZ装置で使用する自動制御システム
のブロツク図を示す。第４図は本発明のFZ装置
の光学系の概要を示す。第５図は本発明のFZ装
置の他の光学系の概要を示す。第６図は本発明の
FZ装置においてラインセンサを使用したときの、
信号波形を示す。
Claims (1)
- １ 回転楕円面鏡の一部に設けた孔から、レン
ズ、プリズム、ハーフミラー、反射鏡等の光学系
を経て、光学センサに溶融帯の像を結像し、溶融
帯の直径、又は外形形状を、ランプパワーあるい
は、溶融帯の高さにフイードバツクして自動制御
を行なう赤外線集光加熱単結晶製造装置におい
て、該光学系に、複数の偏光フイルターを設ける
ことを特徴とする赤外線集光加熱単結晶製造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8449184A JPS60226484A (ja) | 1984-04-26 | 1984-04-26 | 赤外線集光加熱単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8449184A JPS60226484A (ja) | 1984-04-26 | 1984-04-26 | 赤外線集光加熱単結晶製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60226484A JPS60226484A (ja) | 1985-11-11 |
| JPH0541597B2 true JPH0541597B2 (ja) | 1993-06-23 |
Family
ID=13832116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8449184A Granted JPS60226484A (ja) | 1984-04-26 | 1984-04-26 | 赤外線集光加熱単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60226484A (ja) |
-
1984
- 1984-04-26 JP JP8449184A patent/JPS60226484A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60226484A (ja) | 1985-11-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |