УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МЕТОДИКА НАЗЕМНОЙ ОТРАБОТКИ КОСМИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА УСТАНОВКЕ «ПОЛИЗОН»
© И.И.Марончук, А.В.Картавых, В.В.Раков, В.П.Гинкин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2001 г.
С целью контроля тепловых полей в кристаллизационной системе разработана система и методика одновременного мониторинга температур по оси расплава и кристалла, на поверхности кварцевой ампулы специальной конструкции и в различных элементах теплового блока.
Тестовые ростовые эксперименты проводились на установке «Полизон» с использованием реальной штатной ампулы для проведения космических экспериментов методом направленной кристаллизации GaSb. Для мониторинга использовалось одновременно 46 термопар, размещенных на поверхности кварцевой ампулы и различных элементах теплового блока. Для измерения распределения температур в системе «расплав-кристалл» использовали встроенный осевой кварцевый капилляр с подвижной кабельной термопарой. Измерения распределения температур по оси ампулы проводили в течение всего процесса кристаллизации и сопоставлялись с характером изменения температур в тепловом узле установке «Полизон».
Получена общая 2D-картина пространственно-временного изменения температурных полей в процессе кристаллизации в ампуле и тепловом блоке установки. Построена математическая модель и выполнены параметрические расчетные исследования ростового процесса. Получено хорошее согласие расчетных и экспериментальных распределений температур. Определено количество и расположение термопар вне герметичной кварцевой ампулы, позволяющих наиболее полно отобразить распределение тепловых полей в расплаве и кристалле. Показана возможность их программируемого изменения в процессе кристаллизации, обеспечивающая стабильные тепловые условия в области фронта кристаллизации.
Результаты исследований будут использованы для оптимизации тепловых условий выращивания монокристаллов и обеспечения их стабильности, усовершенствования теплового узла установки, а также послужат для обоснованного выбора необходимого объема телеметрической информации в космических экспериментах по выращиванию монокристаллов полупроводников на борту российского технологического спутника «Фотон-13» в рамках Национальной программы по космическому материаловедению.