ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА В ГРАФИТОВОМ ТЕПЛОВОМ УЗЛЕ УСТАНОВКИ ПО ВЫРАЩИВАНИЮ МОНОКРИСТАЛЛОВ МЕТОДОМ ГНК

Впервые для развития возможностей метода горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК) по расширению химических классов выращиваемых кристаллов создана высокотемпературная установка синтеза галоидных соединений. Основным элементом установки является графитовый тепловой узел, впервые разработанный для выращивания фторсодержащих монокристаллов методом ГНК. Для оценки работоспособности установки и выявления температурных особенностей проведения кристаллизационного процесса комплекс исследований включал математическое моделирование процессов гидродинамики, тепло- и массопереноса внутри графитового теплового узла, а также между ним и кристаллизационным аппаратом. Для численных расчётов использовались усреднённые по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса и модифицированный закон Стефана-Больцмана для не абсолютно чёрного тела. Экспериментально определены температурные интервалы тепловой инерционности и установления термодинамического равновесия в тепловом узле ростовой установки вплоть до температур выше 1500 °С. Знание величин этих температурных параметров необходимо для предупреждения самопроизвольного перегрева расплава в процессе выращивании кристаллов фторидов.

графитовый тепловой узел, теплоперенос, тепловая инерция, термодинамическое равновесие, теплозащитное покрытие, метод конечных элементов

1. Багдасаров Х. С. Высокотемпературная кристаллизация из расплава. М.: Физматлит, 2004. 159 с.

2. Багдасаров Х. С., Гориянов Л. А. Тепло- и массоперенос при выращивании монокристаллов направленной кристаллизацией. М.: Физматлит, 2007. 224 с.

3. Юшкин Н. П., Волкова Н. В., Маркова Г. А. Оптический флюорит. М.: Наука, 1983. 146 с.

4. Исследование стимулированного излучения кристаллов Sr2Y5F19 с ионами Nd3+ / Каминский А. А., Саркисов С. Э., Сейранян К. Б., Соболев Б. П. // Квантовая электроника. 1974. Т. 1. №1. С. 187-189.

5. Kaminskii A. A., Sarkisov S. E, Eichler H.-J. Spectroscopic and laser properties of Er3+ doped monoclinic BaY2F8 single crystals // Optical and Quantum Electronics. 1990. Vol. 22. Supplement 1. P. S95-S105.

6. Kaminskii A. A., Sarkisov S. E. Thermodynamical consideration of the peculiarities of activator ion quasicentres in disordered laser crystals // Physica status solidi (a). 1991. Vol. 123. Iss 1. P. 213-219.

7. Kaminskii A. A., Sarkisov S. E, Butashin A. V. Manifestation of structural disordered peculiarities of Ca3Ga2Ge3O12, Ca3(Nb,Ga)2Ge3O12 and BaF2-YF3 crystalline solid solutions in fundamental optical phonon spectra // Physica status solidi (a). 1990. Vol. 119. Iss. 1. P. 285-295.

8. Каминский А. А., Саркисов С. Э. Физика и спектроскопия лазерных кристаллов. М.: Наука, 1986. 282 с.

9. Шендрик Р. Ю., Раджабов Е. А., Непомнящих А. И. Сцинтилляционные свойства кристаллов SrF2 и SrF2-Ce3+ // Письма в Журнал технической физики. 2013. Т. 39. Вып. 13. С. 9-16.

10. Саркисов С. Э., Рябченков В. В. Сцинтилляционный материал для регистрации ионизирующего излучения (Варианты). Патент РФ №2627573 от 08.08.2017 г.

11. Каминский А. А., Вердун Г. Р. Новые кристаллические лазеры на основе разупорядоченных фторидов с ионами Nd3+, накачиваемых излучением полупроводниковых лазеров // Квантовая электроника. 1992. Т. 19. № 2. С. 109-111.

12. Generation of 103 fs mode-locked pulses by a gain linewidth-variable Nd, Y:CaF2 disordered crystal / Qin Z. P., Xie G. Q., Ma J., Ge W. Y., Yuan P., Qian L. J., Su L. B., Jiang D. P., Ma F. K., Zhang Q., Cao Y. X., Xu J. // Optics Letters. 2014. Vol. 39. Iss. 7. P. 1737-1739.

13. Применение фотодиодов большой площади для улучшения характеристик электромагнитного калориметра на основе кристаллов вольфрамата свинца / Балыгин К. А., Ипполитов М. С., Климов А. И., Лебедев В. А., Манько В. И. и др. // Приборы и техника эксперимента. 2018. № 5. С. 13-18.

14. Тепловой узел установки для выращивания галоидных кристаллов методом горизонтально направленной кристаллизации. Патент РФ №2643980 от 06.02.2018 г. / Юсим В. А., Калиммулин Р. К., Рябченков В. В., Саркисов С. Э.

15. Алямовский А. А. SolidWorks/COSMOSWorks 2006/2007. Инженерный анализ методом конечных элементов. М.: ДМК ПРЕСС, 2007. 786 с.

16. Алямовский А. А. SolidWorks Simulation 2012. Как решать практические задачи. CПб.: БХВ-Петербург, 2012. 445 с.

17. Алямовский А. А. SolidWorks Simulation 2009. Tutorial. Как решать практические задачи. CПб.: «БХВ-Петербург», 2008. 244 с.