Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
319 Система ВРТ, состоящая из аналогового блока P—111 и измерительного И-102, работая в комплексе с установленной в реакционном объеме задающей платино-платинородиевой термопарой и тирйсторным усилителем У-252, состоящим из фазоимпульсного управляющего устройства БУТ-01 и силового блока БТ-01 (см. рис. 104, а), обеспечивает при отсутствии дрейфа термодатчика прецизионное регулирование электрической мощности и температуры в рабочем режиме с относительными погрешностями не хуже + 0,25% и +0,06% соответственно. Вследствие трудоемкости ввода термопары в реакционный объем в качестве задающего элемента для системы ВРТ, часто применяется преобразователь мощности П006 — переключатель в положении ПМ (см. рис. 104, а), вырабатывающий сигнал, пропорциональный подводимой к нагревателю камеры синтеза электрической мощности. Сигнал с термопары или с преобразователя мощности, поступая в блок И-102, сравнивается со значением, задаваемым аналоговым блоком. При отклонении температуры или мощности от заданной сигнал рассогласования, вырабатываемый системой ВРТ, поступает в блок управления тиристорами и затем в блок тиристоров, управляющих током в первичной обмотке силового трансформатора.
Серия специализированных терморегуляторов «Импульс», «Сигнал», «Синтез» разработки Всесоюзного научно-исследователь-ского института абразивов и шлифования (ВНИИАШ) предназначена прежде всего для управления тепловым режимом синтеза алмазов в промышленных условиях. Указанные регуляторы, в частности «Сигнал-1», осуществляют управление нарастанием тока в цепи нагрева и стабилизацию заданного напряжения. На вход регулятора подаются два сигнала управления: напряжение нагревателя и напряжение, пропорциональное току нагрева, снимаемое с трансформатора тока (см. рис. 104, б). Регулятор работает в комплексе с магнитным усилителем типа УСО-10-01, нагруженным на первичную обмотку силового трансформатора. Погрешность поддержания заданного значения напряжения ±1,5%. Кроме управления режимом, устройство оценивает состояние оснастки в процессе синтеза по изменению скорости нарастания тока и при аварийном ее состоянии выдает сигнал на прекращение процесса.
Специализированный для синтеза сверхтвердых материалов терморегулятор ТС-3 разработки Центрального конструкторского бюро (ЦКБ) АН БССР позволяет регулировать температурный режим как по электрической мощности нагрева, так и по напряжению. Погрешность регулирования по первому параметру не превышает ±1%, по второму—±0,5%. Терморегулятор, работающий по пропорционально-интегральному закону управления, построен по принципу статической замкнутой системы автоматического регулирования, отслеживаемым параметром которой является электрическая мощность или напряжение, подводимое к нагревателю камеры синтеза. Входными сигналами ТС-3 служат ток в обмотке трансформатора тока и напряжение на нагревателе (см. рис. 104,в). Выходной величиной терморегулятора является дей-320 ствующее значение напряжения на трансформаторе нагрева, регулируемое блоком тиристоров.
В целом описанные устройства обеспечивают эффективное регулирование как коротких, порядка нескольких минут, промышленных режимов синтеза алмазов мелких фракций, так и режимов длительностью в десятки часов, используемых при выращивании крупных кристаллов.
Камера высокого давления и средства создания давления и температуры
Из разнообразных конструкций камер высокого давления, которые используются для синтеза алмаза, наибольшее распространение как в промышленности, так и при научных исследованиях получила камера одноосного сжатия типа «наковальня с углублениями», особенность которой заключается в технологичности изготовления и эксплуатации.
Известен ряд модификаций наковален (матриц), отличающихся формой углублений (сфера; сфера, сопряженная с конусом) и рельефом торцов (тороид, елочка, ромашка и др.), не затрагивающих принципиальных особенностей конструкции. Наковальни с углублениями являются наиболее ответственными деталями камеры высокого давления, так как должны обладать наивысшим из всех других деталей пределом прочности на сжатие и способностью длительно выдерживать воздействие высоких температур. Наковальни в основном изготавливаются из твердого сплава (сплав карбида, вольфрама и кобальта), который обладает существенным недостатком: он хрупок при чистом сжатии. Для повышения работоспособности наковален они скреплены набором стальных колец, напрессованных друг на друга с натягом по конусу. Наиболее нагруженными участками наковален, испытывающими давление, превышающее давление в реакционном объеме, являются торцы наковален, обращенные друг к другу. Наивысшее давление на самих торцах возникает на кромках между углублениями и торцами. Характерной особенностью полости, образованной углублениями в наковальнях при их сближении, является соотношение D>H, где D — диаметр полости; H — высота полости.
При полной рабочей нагрузке между торцами наковален образуется запирающий слой заусениц из материала контейнера. Этот слой является наиболее деформированным и сжатым материалом в камере высокого давления, который способствует созданию запирающего или тормозящего эффекта, предотвращающего вытекание основной массы контейнера из полостей, образованных углублениями в наковальнях.
