Mikä on lämpötilagradientti lämpökentässä?

Yksikiteiden kasvun lämpökenttä on lämpötilan tilajakauma korkean lämpötilan uunissa yksikiteiden kasvuprosessin aikana, mikä vaikuttaa suoraan yksittäiskiteen laatuun, kasvunopeuteen ja kiteen muodostumisnopeuteen. Lämpökenttä voidaan jakaa vakaan tilan ja transienttityyppisiin. Vakaan tilan lämpökenttä on lämpöympäristö, jossa on suhteellisen lämpötilajakauma, kun taas ohimenevä lämpökenttä osoittaa jatkuvasti muuttuvaa uunin lämpötilaa.

Yksittäisten kiteiden kasvun aikana faasimuutos (nestefaasi kiinteäksi faasiksi) tapahtuu jatkuvasti vapauttaen jähmettymispiilevää lämpöä. Samaan aikaan kun kidettä vedetään pidempään, sulan pinta putoaa jatkuvasti ja lämmönjohtavuus, säteily ja muut olosuhteet muuttuvat. Siksi lämpökenttä on muuttuva, jota kutsutaan dynaamiseksi lämpökentällä.

---

Kiinteän ja nesteen käyttöliittymä

Tietyllä hetkellä uunin jokaisella pisteellä on tietty lämpötila. Jos yhdistämme kaikki lämpötilakentän pisteet samalla lämpötilalla, saadaan avaruudellinen pinta. Tällä tilapinnalla lämpötila on sama kaikkialla, jota kutsumme isotermiseksi pinnaksi. Yksikideuunin isotermisten pintojen perheessä on hyvin erityinen isoterminen pinta, joka toimii rajana kiinteän faasin ja nestefaasin välillä, joten se tunnetaan myös kiinteä-neste-rajapinnana. Kiteet kasvavat tästä kiinteän nesteen rajapinnasta.

---

Lämpötilagradientti

Lämpötilagradientilla tarkoitetaan lämpötilan muutosnopeutta lämpökentän pisteen A lämpötilasta sitä ympäröivän viereisen pisteen B lämpötilaan, eli lämpötilan muutosnopeutta etäisyysyksikköä kohden.

Yksikiteisen piin kasvun aikana lämpökentässä on kaksi muotoa (kiinteä ja sula) ja siten kahdenlaisia ​​lämpötilagradientteja:

1. Pituussuuntainen lämpötilagradientti ja säteittäinen lämpötilagradientti kiteessä.

2. Pitkittäinen lämpötilagradientti ja radiaalinen lämpötilagradientti sulassa.

Nämä ovat kaksi täysin erilaista lämpötilajakaumaa, mutta lämpötilagradientilla kiinteän ja nesteen rajapinnassa on suurin vaikutus kiteytystilaan. Kiteen säteittäinen lämpötilagradientti määräytyy kiteen pituus- ja poikittaislämmönjohtavuuden, pintasäteilyn ja sen sijainnin lämpökentässä perusteella. Yleisesti ottaen lämpötila on korkeampi kiteen keskellä ja matalampi reunassa. Sulan säteittäinen lämpötilagradientti määräytyy pääasiassa upokkaan ympärillä olevista lämmittimistä, joten lämpötila on matalampi keskellä ja korkeampi upokkaan lähellä, ja radiaalinen lämpötilagradientti on aina positiivinen arvo.

---

Oikean lämpökentän lämpötilan jakautumisen vaatimukset

1. Pituussuuntaisen lämpötilagradientin kiteessä tulee olla riittävän suuri, mutta ei liian suuri, jotta varmistetaan, että kiteellä on riittävä lämmönpoistokapasiteetti kasvun aikana kiteytymisen piilevän lämmön poistamiseksi.

2. Pitkittäisen lämpötilagradientin sulassa tulee olla suhteellisen suuri uusien kideytimien muodostumisen estämiseksi sulatteessa; kuitenkin liian suuri gradientti aiheuttaa todennäköisesti sijoiltaan siirtymiä ja johtaa kiteen rikkoutumiseen.

3. Pitkittäisen lämpötilagradientin kiteytysrajapinnassa tulisi olla sopivan suuri, jotta se muodostaa tarvittavan alijäähtymisasteen, mikä tarjoaa riittävän käyttövoiman yksittäiskiteiden kasvulle. Se ei saa olla liian suuri, muuten ilmenee rakenteellisia vikoja. Samaan aikaan radiaalisen lämpötilagradientin tulisi olla mahdollisimman pieni, jotta kiteytysrajapinta pyrkii olemaan tasainen.

Lämpökenttäjärjestelmän konfiguraatio ja komponenttien valinta määräävät suurelta osin lämpötilagradientin vaihtelun korkean lämpötilan uunin sisällä. Semicorex toimittaa korkealaatuisiaC/C komposiittilämmittimet, C/C komposiittiset ohjausputket, C/C komposiittiupokass jaC/C komposiittilämmöneristyssylinteritarvostetuille asiakkaillemme, auttaen rakentamaan hyvin toimivan ja vakaasti toimivan yksikiteisen lämpökenttäjärjestelmän optimaalisen kiteen kasvun laadun ja tuotannon tehokkuuden saavuttamiseksi.