Автор: Желтухин А. Е.

Рыбинск, 2012 г.

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯРАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ МОНОКРИСТАЛЛОВ, ПАРАМЕТРОВ МОНОКРИСТАЛЛОВ,

ВЫРАЩИВАЕМЫХ МЕТОДОМ БЕСТИГЕЛЬНОЙ ВЫРАЩИВАЕМЫХ МЕТОДОМ БЕСТИГЕЛЬНОЙ

ЗОННОЙ ПЛАВКИ.ЗОННОЙ ПЛАВКИ.

Рыбинский государственный авиационный технический университет им. П. А. Соловьева

Направление проектаНаправление проекта

Авиационная, космическая

промышленность

Атомная, ядерная

промышленность

22

Медицина, химия, материаловедение

оболочки тепловыделяющих элементов

атомных реакторов

конструкционные материалы двигателейрентгеновские трубки

Номенклатура изделий

Требования к монокристаллическим слиткамТребования к монокристаллическим слиткам

3333

• высокая чистота (до 99,999 % основного компонента);

• заданная кристаллографическая ориентация;

• стабильность геометрии формы (отклонение не более ± 0,5 мм);

• длина 600 – 1000 мм.

Установка бестигельной зонной плавкиУстановка бестигельной зонной плавки

44

1 − рабочая камера

2 − шкаф управления с ПЛК

3 − пульт оператора

4 − привод перемещения верхнего штока

5 − привод перемещения нижнего штока

55

Сравнение получаемых и требуемых монокристалловСравнение получаемых и требуемых монокристаллов

Монокристалл молибдена Монокристалл молибдена

после бестигельной зонной плавки, после бестигельной зонной плавки,

выращенный при ручном управлениивыращенный при ручном управлении

Требуемый монокристаллТребуемый монокристалл

Модернизированная установка бестигельной зонной плавкиМодернизированная установка бестигельной зонной плавки

66

Показатели эффективности внедрения программного обеспечения системы Показатели эффективности внедрения программного обеспечения системы стабилизации геометрических параметров монокристалловстабилизации геометрических параметров монокристаллов

77

ПоказательБез

внедренияС внедрением

Уровень автоматизации ручной автоматический

Чистота монокристалла (по содержанию основного компонента)

99,99 % 99,999 %

Структурное совершенство монокристалла(по содержанию дислокаций)

108 см−2 105 − 106 см−2

Погрешность поддержания диаметра монокристалла 1 − 1,2 мм < 0,5 мм

Снижение расхода переплавляемого материала − 30 %

Брак (нарушение монокристаллической структуры, человеческий фактор и др.) 12 % 1 %

Увеличение стоимости ростовой установки − не более 1 %

Снижение себестоимости монокристалла − 30 %

Научно-технический потенциалНаучно-технический потенциалРаботы по автоматизации технологического процесса бестигельной зонной плавки ведутся автором проекта более 5 лет.

В РГАТУ им. П. А. Соловьева под руководством автора сформировалась команда специалистов, работающая над созданием системы стабилизации геометрических параметров монокристаллов, выращиваемых методом бестигельной зонной плавки.

Предприятия НИИ НПО «Луч» (г. Подольск), ОАО «Электромеханика» (г. Ржев) готовы уже сегодня приобрести систему стабилизации геометрических параметров монокристаллов.

Права на интеллектуальную собственностьПланируется подача заявки на получение патента для данной разработки.

88

План по реализации проектаПлан по реализации проекта

Год 1 – Разработка математического и программного обеспечения процесса стабилизации диаметра выращиваемых монокристаллов:

исследование технологического процесса выращивания монокристаллов методом бестигельной зонной плавки;

выбор критериев для совершенствования технологического процесса;

разработка и исследование оптимальной математической модели системы стабилизации диаметра;

разработка алгоритмов управления технологическим процессом;

разработка программного обеспечения.

Год 2 – Создание опытного образца для серийного производства с целью коммерциализации проекта:

проектирование стенда для испытаний и отладки программного обеспечения системы стабилизации;

подбор и приобретение необходимого оборудования, сборка испытательного стенда;

кодирование программного обеспечения;

проведение комплексных испытаний и отладка программного обеспечения;

подготовка полного пакета технической документации.99

Результаты проектаРезультаты проекта

Программное обеспечениеПрограммное обеспечение

Пакет Пакет технической документациитехнической документации

ВидеокамераВидеокамера

Автоматизированная система стабилизации диаметра монокристаллов

1010

Промышленный компьютерПромышленный компьютер

Установка бестигельной зонной плавки

Коммерциализуемость проектаКоммерциализуемость проекта

Металлургические предприятия

Предприятия авиационной, космической промышленности

Предприятия электронной

промышленности

Предприятия, разрабатывающие Предприятия, разрабатывающие установки бестигельной зонной плавкиустановки бестигельной зонной плавки

Предприятия атомной промышленности

1111производство ядерных энергетических

установок космического назначенияпроизводство ответственных узлов и деталей двигателей

производство рентгеновских трубок,

применяемых в медицине, химии, материаловедении

производство высокочистых, монокристаллов и сплавов

Установка бестигельной зонной плавки с автоматизированной Установка бестигельной зонной плавки с автоматизированной системой стабилизации диаметра монокристалловсистемой стабилизации диаметра монокристаллов

Предприятия, эксплуатирующие Предприятия, эксплуатирующие установки бестигельной зонной плавкиустановки бестигельной зонной плавки

Риски и перспективы развития проектаРиски и перспективы развития проекта

1212

Риски

Появление организаций-конкурентов, производящих аналогичные системы стабилизации.

Перспективы развития

Мы помним!Технический прогресс не стоит на месте.

Мы знаем! С течением времени требования к параметрам монокристаллических слитков становятся все выше.

Мы будем стремиться!Развивать данный проект в направлениях:

повышения точности поддержания диаметра выращиваемых монокристаллов путем совершенствования программного обеспечения системы стабилизации, выход на показатель допустимого отклонения диаметра ± 0,1 мм путем включения в контур управления температуры зоны расплава и угла кристаллизации;

расширение рынка сбыта путем внедрения программного обеспечения в систему управления установок выращивания полупроводниковых материалов (в частности кремния) методом бестигельной зонной плавки;

поддержка сотрудничества с ведущими Российскими предприятиями в области производства монокристаллов и производства ростового оборудования;

выход на международный рынок.

Спасибо за внимание!