Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Октября 2013 в 23:49, монография
Для решения современных задач приборостроения, экологической защиты окружающей среды от различного рода излучений, внедрения новых идей и направлений в области физики высоких энергий, медицины, астрофизики, космонавтики характерно широкое использование сцинтилляционных МК (СМК). В настоящее время интенсивно развивается производство синтетических монокристаллов (МК), обладающих уникальными функциональными свойствами, осуществляются их комплексные исследования. Существенным обстоятельством, стимулирующим развитие этого направления, является значительное расширение области применения МК, вследствие чего актуальными являются задачи обеспечения условий кристаллизации новых соединений, увеличения размеров выращиваемых МК, интенсификации их производства. При функционировании производственных процессов на химических предприятиях, оснащенных ростовыми установками такие факторы, как ресурсы, производственные мощности основных фондов, производительность труда, фондоотдача изменяются достаточно медленно. Более быстрым изменениям подвержены соотношения различных потоков в собственно технологических контурах, содержащих ростовые установки, где реализуются физико-химические процессы, управляемые в оперативном режиме и в режиме реального времени.
При этом разбиение на технологические уровни должно быть выполнено в рамках естественной структуры ТП (рис. 5.5) по результатам решения задачи минимизации числа этих связей.
Рисунок 5.5. Структура ТП выращивания МК методом Чохральского
Исходя из этого, и учитывая практический опыт синтеза СУ процессами получения МК из расплава, как результат декомпозиции этих ТП, можно выделить следующие основные технологические уровни стадий производства и потребления готовой продукции:
1-й уровень - технологический объект (ТО);
2-й уровень - технологические подсистемы (ТПС);
3-й уровень - технологические ФНУ;
4-й уровень - технологическое оборудование внутри ФНУ.
Процесс получения МК состоит из технологических систем (ТС) подготовки сырья, выращивания кристаллов и их обработки. Каждая из этих ТС, в свою очередь, может быть представлена комплексами соответствующих ТПС, ФНУ и ТНО. К первому уровню на предприятиях-производителях МК и изделий из них могут быть отнесены, например, ТО процесса получения МК, ТО процесса сборки детекторов на основе этих МК и др. ТО процесса получения МК состоит из подсистем подготовки сырья, выращивания МК и их обработки. ТО процесса сборки детекторов включает в себя подсистемы подготовительных операций, а также операций, относящихся к изготовлению готового изделия. Каждая из рассмотренных подсистем, в свою очередь, может быть представлена комплексами технологических функциональных узлов (ФНУ) и технологического оборудования.
Методика проектирования архитектуры СУ для технологической подсистемы заключается в разработке адекватной реальному ТП функциональной структуры процесса, в которой элементы (узлы) обеспечиваются техническими средствами нижнего (объектного) уровня распределенной СУ. Примером является функционально-технологическая схема подсистемы выращивания МК из расплава на затравку (рис. 5.6), где представлены основные подсистемы (ТПС) процесса Чохральского. С точки зрения автоматизации задач управления можно считать, что условия, необходимые для кристаллизации в ростовой установке, создают ФНУ управления тепловыми условиями выращивания, вращением тигля, вращением и вытягиванием кристалла, подпиткой расплава. Результат функционирования ТП определяется тепловыми условиями выращивания и качеством ФНУ вытягивания кристалла из расплава. Тепловые условия создаются путем управления температурой нагревателей, а также параметрами газовой среды, вращения тигля, подпитки расплава, охлаждения установки. Контроль роста МК осуществляется по изменению уровня расплава (см. рис. 5.1), например, при выращивании крупногабаритных ЩГК [92].
<span class="dash041e_0441_043d_
Информация о работе Сцинтилляционные монокристаллы: автоматизированное выращивание