DE1236475B - Halterung fuer zonenzuschmelzende Staebe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:"

BOId

BOIj
Deutsche Kl.: 12 c - 2

L38930IVc/12c

8. Mai 1961

16. März 1967

21. September 1967

Auslegetag:

Ausgabetag:

Pateritschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Beim tiegelfreien Zonenschmelzen wird ein Stab senkrecht durch eine feststehende Hochfrequenzspule geführt, in deren Bereich sich die flüssige Zone ausbildet. Auch hat man, um eine hohe Gleichmäßigkeit des Wachstumsprozesses zu erzielen, die beiden festen Teile des Stabes, zwischen denen sich die flüssige Zone befindet, gegeneinander um ihre gemeinsame Achse rotieren lassen, meist derart, daß der abschmelzende Teil feststand, während der anwachsende Teil rotierte.

Die Einleitung des Prozesses sowohl hinsichtlich translatorischer Bewegungen der Stabteile als auch ihrer rotatorischen Bewegung setzt voraus, daß die flüssige Zone voll ausgebildet ist, daß also keine Brükken aus festem Material zwischen den beiden Stabteilen mehr bestehen. Es bedarf nun erhöhter Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals, das Ziehen bzw. Rotieren nach dem Einschalten der Wärmequelle erst dann einzuleiten, wenn die Ausbildung der flüssigen Zone vollständig ist.

Es ist in diesem Zusammenhang bereits bekannt, mindestens eine der beiden Halterungen der Stabenden mit einem oder mehreren elektrischen Kontakten zu versehen und zwischen der Halterung und dem festen Stabteil und/oder zwischen der Halterung des Stabes und dessen Halterung am Geräterahmen axial soviel Spiel vorzugeben, daß der oder die elektrischen Kontakte geöffnet oder geschlossen werden können.

In dem Augenblick, wo die Schmelzzone durch den ganzen Stabquerschnitt geht, nähern sich die kontakttragenden Teile einander, da ja die Stabteile nicht mehr fest miteinander verbunden sind. Die sich schließenden Kontakte betätigen dann die Motoren für die Rotation bzw. Translation der Stabteile.

In F i g. 1 ist in zum Teil schematischer Darstellung eine solche bekannte Vorrichtung dargestellt. Mit 1 ist der zu behandelnde Körper, z. B. ein Siliciumstab. bezeichnet. Er ist der Übersichtlichkeit halber wesentlich verkürzt dargestellt. Der Körper 1 ist an beiden Enden mittels eines durch Bohrungen geführten Stiftes 2 und 3 in den Ausnehmungen zweier Quarzhalter 4 und 5 befestigt. Der untere Quarzhalter 5 ist auf die gleiche Weise mit einer drehbaren Achse 6 verbunden, während der obere Quarzhalter 4 mit der Achse 7 zwar auch über einen Stift verbunden ist, dieser Stift 8 aber seinerseits in einem Schlitz oder Schlitzpaar 9 begrenzter Länge gleiten kann. Die Achse 7 bildet die Halterung des Einspannmittels 4 und der Stift 8 den einen mit der Halterung fest verbundenen Teil des Kontaktes, während eine Kontaktzunge 10, die an dem Quarzhalter 4 vorgesehen

Halterung für zonenzuschmelzende Stäbe

Patentiert für:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,

Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:
Johannes Wulf, Rüthen/Möhne

ist, den anderen mit dem Einspannmittel 4 fest verbundenen Teil des Kontaktes darstellt. Die beiden

^X5 Achsen 6 und 7 sind sowohl einzeln als auch gemeinsam axial verschiebbar angeordnet. An Stelle der Kontaktzunge 10 kann auch die Begrenzung des Schlitzes an seinem Ende als ein Teil des Kontaktmittels ausgebildet sein.

Da das tiegelfreie Zonenziehen vorteilhaft in einem Rezipienten vorgenommen wird, in den oft Zuschläge für den zu ziehenden Kristall in Dampfform eingebracht werden und der zudem den Dampf des Kristallmaterials enthält, und weil zusätzlich einige dieser Zuschläge korrodierend wirken können, besteht die Gefahr, daß die Kontaktflächen mit Fremdstoffen bedampft werden und/oder korrodieren, wodurch die Kontaktgabe ungenau wird.

Es ist bereits bekannt, Vorrichtungen zum tiegelfreien Zonenziehen derart auszubilden, daß Teile des Einspannmittels und Teile von "dessen Halterung so passend übereinander greifen, daß sie einen geschlossenen Hohlraum bilden, in dessen Inneren der oder die Kontakte liegen. Dadurch wird bewirkt, daß die Schaltvorgänge genauer ablaufen.

^Die übereinandergreif enden Teile des Einspannmittels und seiner Halterung sind vorzugsweise in Form von Hohlkreiszylindern ausgebildet, wobei der Außendurchmesser des einen Hohlkreiszylinders mindestens annähernd gleich ist dem Innendurchmesser des anderen Hohlkreiszylinders. Die Anordnung ist zweckmäßig so ausgeführt, daß in den aneinanderliegenden Wänden der übereinandergreifenden Hohlzylinderteile in der einen Wand mindestens ein Schlitz und auf der anderen Wand mindestens je Schlitz ein in diesen eingreifender Stift vorhanden ist. Es ist dadurch zwischen Einspannmittel und Halterung ein durch die Länge des Schlitzes begrenzter Spielraum für eine gegenseitige Verschiebung der beiden Teile in axialer Richtung geschaffen.

Längs der Achse des oberen Hohlteiles (Halterung) und gegen dieses isoliert ist eine stabförmige Elek-

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trode mit einer Kontaktseele, die am unteren Ende einen Kontaktteller aufweist, in den Hohlraum eingeführt. Kontaktteller und eine darunterliegende am inneren Boden des unteren Hohlteiles oder Einspannmittels zentral angeordnete tafelförmige Erhebung bilden das Kontaktpaar der elektrischen Kontaktvorrichtung.

Da nun beim Heben und Senken des Kristalles der Abstand der Kontakte und der zur Verfügung stehende Hub nicht immer gleich sind, kann es vorkommen, daß Schaltpositionen entstehen, in denen durch Kriechströme ein Kontaktschluß vorgetäuscht wird, der noch nicht oder nicht mehr besteht.

Dieser Nachteil wird bei einer Halterung für zonenzuschmelzende Stäbe, bestehend aus zwei ineinander gleitenden hohlen Teilen, deren Bewegung durch einen Schlitz und einen Stift begrenzt wird und die einen beim Zusammen- oder Auseinanderschieben sich schließenden elektrischen Kontakt zwischen einer durch den einen Teil in einen Hohlraum isoliert geführten Elektrode und dem gegenüberliegenden anderen Teil betätigen, erfindungsgemäß dadurch verhindert, daß um den Kontaktteller der Elektrode ein Ringmagnet angeordnet ist.

Mit einer solchen Vorrichtung wird es möglich, daß die Relativbewegung des Einspannmittels gegen seine Halterung über einen Teil des Weges im Rahmen des Spielraumes beim Schließen bzw. Öffnen der Kontakte beschleunigt bzw. verzögert werden kann. Das Beschleunigen bezieht sich dabei auf das Schließen und das Verzögern -— durch magnetische Haftung — auf das Öffnen der Kontakte. Auf diese Art wird sichergestellt, daß durch das Öffnen und Schließen der Kontakte stets ein eindeutiges Signal gegeben wird, das durch Kriechströme nicht verfälscht werden kann.

Um unnötigen Aufwand zu vermeiden, empfiehlt es sich, permanentmagnetische Bauteile zu verwenden.

Im besonderen ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß der Ringmagnet längs der Elektrode verschiebbar ist und auf einer Feder aufliegt.

Man kommt mit kleineren Magneten geringerer Stärke aus, wenn man die von den Magneten zu beschleunigende Masse klein hält. Dies erreicht man, wenn man eines der magnetischen Bauteile in Richtung der Relativbewegung entlang des Einspannmittels oder die Halterung bewegbar ausbildet. Dann kann man seine Maße klein halten und erzielt den weiteren Vorteil, daß die Schließzeit des Kontaktes klein wird. Bei dieser Ausführungsform ist es auch möglich, daß der magnetische Bauteil bei der Öffnungsbewegung zunächst eine Feder spannt, die beim weiteren Öffnen entgegen der magnetischen Anziehungskraft die Bewegung der Kontaktteile voneinander fort beschleunigt.

F i g. 2 zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Mit 11 ist das Einspannmittel für den Kristall bezeichnet, mit 12 dessen Halterung. In der Halterung 12 sind zwei Schlitze 13 und 14 vorgesehen, in denen zwei Nocken (Stifte) 15 und 16 gleiten, die an dem Einspannmittel befestigt sind. Die Halterung 12 ist durchbohrt und führt in der Bohrung 17 eine bei 18 isoliert durchgeführte Kontaktseele 19. Über die Kontaktseele 19, die an ihrem unteren Ende mit einem tellerförmigen Kontakt 20 versehen ist, gleitet ein Ringmagnet 21, der durch eine Feder 22 so gehalten wird, daß die Magnetunterfläche 23 und die Fläche 24 des Kontakttellers sich in gleicher Höhe befinden.

Wird nun das Einspannmittel 11 gegen seine HaI-terung 12 bewegt, so kommt die Fläche 25 des Einspannmittels 11 in den Feldbereich des Ringmagneten 21, der plötzlich anzieht und so den elektrischen Kontakt zwischen der Kontaktseele 19 und dem Einspannmittel schließt. So wird ein eindeutiges Signal gegeben, das z. B. den Beginn des Durchschmelzvorganges zur Erzeugung der flüssigen Zone auslösen kann.

Fällt nun z. B. nach dem vollständigen Durchschmelzen an seinem unteren Ende der Kristall mit seinem Einspannmittel 11 nach unten, so wird derMagnet 21 so lange mit nach unten gezogen, bis der Teller 20 an der Kontaktseele 19 ein Weitergleiten verhindert. Der Magnet 21 wird dadurch von dem Einspannmittel 11 getrennt und durch die beim Auseinanderbewegen gespannte Feder 22 in seine Ruhelage gebracht. Durch das Signal, das beim Öffnen des Kontaktes entsteht, kann dann der Ziehvorgang eingeleitet werden.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Kontakt unmittelbar durch das Auflegen der unteren Flächen des Elektrodentellers und des Ringmagneten geschlossen wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Halterung für zonenzuschmelzende Stäbe, bestehend aus zwei ineinander gleitenden hohlen Teilen, deren Bewegung durch einen Schlitz und einen Stift begrenzt wird und die einen beim Zusammen- oder Auseinanderschieben sich schließenden elektrischen Kontakt zwischen einer durch den einen Teil in einen Hohlraum isoliert geführten Elektrode und dem gegenüberliegenden anderen Teil betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß um den Kontaktteller (20) der Elektrode (19) ein Ringmagnet (21) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, daß ein Permanentmagnet verwendet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet (21) längs der Elektrode (19) verschiebbar ist und auf einer Feder (22) aufliegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet (21) bei Bewegung im Sinne der Kontaktöffnung die Feder

(22) beansprucht.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktgabe unmittelbar an der unteren Stirnfläche (23) des Ringmagneten (21) erfolgt.

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In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 209 550.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 519/353 3.67

Bundesdruckerei Berlin