Варианты заданий Варианты заданий, генерируемые программой

1. Dn = -0.48·C - 0.003·C² (и 11-й вариант)

2. Dn = -0.48·C - 0.01·C² (и 12-й вариант)

3. Dn = - 0.48·C (и 13-й вариант)

4. Dn = -0.1·C² (и 14-й вариант)

5. Dn = -0.6·C (и 15-й вариант)

6. Dn = 0.07·C (и 16-й вариант)

7. Dn = -0.3·C - 0.01·C² (и 17-й вариант)

8. Dn = -0.3·C (и 18-й вариант)

9. Dn = -0.5·C (и 19-й вариант)

10. Dn = -0.07·C² (и 20-й вариант)

где C – концентрация оксида бора (III) и Dn – разность показателей преломления кварцевого и боросиликатных стекол.

Максимальное отклонение от истинных значений 10%.

Пример выполнения задания

C(B2O3) dn

5.0 -3.25 -3.25 -3.25 -3.25

6.5 -4.03 -4.03 -4.03 -4.03

8.0 -4.83 -4.83 -4.83 -4.83

9.5 -5.64 -5.64 -5.64 -5.64

11.0 -6.47 -6.47 -6.47 -6.47

12.5 -7.31 -7.31 -7.31 -7.31

14.0 -8.16 -8.16 -8.16 -8.16

15.5 -9.03 -9.03 -9.03 -9.03

17.0 -9.91 -9.91 -9.91 -9.91

18.5 -10.8 -10.8 -10.8 -10.8

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТОДОМ MCVD ЗАГОТОВОК С ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТЬЮ ИЗ БОРОСИЛИКАТНОГО СТЕКЛА

Задаются:

- требуемые параметры заготовки: диаметр центральной части – d мм (например, 7,3 мм) и разность показателей преломления кварцевого и боросиликатного стекол - Dn (-7,7×10^-3);

- уравнение регрессии Dn = f(C_B2O3)

(например, Dn = -0,12-0,51×С_B2O3+0,00611×C_B2O3²);

- условия проведения процесса: температура барботеров – t (21⁰C), поток О₂ через барботер с SiCl₄ – V_O2-SiCl4 (430,5 мл/мин), скорость перемещения горелки – V_гор. (21 см/мин), выход осаждающихся оксидов SiO₂ и B₂O₃ – K_p (51,6%);

- наружный диаметр опорной кварцевой трубки - D мм (20 мм) и толщина стенки – h мм (2 мм);

- коэффициент испарения кварца во время процесса - К_исп. (5%).

Вычисляются:

- поток О₂ через барботер с BBr₃ – V_O2-BBr3;

- число осаждаемых слоев - N;

- ожидаемый диаметр заготовки – d_заг..

Ниже приведены методика расчета, расчетные формулы и пример расчета для вышеуказанных параметров.

1. Определение давления насыщенных паров SiCl₄ и BBr₃ при температуре барботеров t (21⁰С):

P_SiCl4 = 197,4 мм рт.ст.

P_BBr3 = 54,78 мм рт.ст.

2. Из уравнения регрессии вычисляется мольная концентрация С_BBr3, которая в данном примере равна 19,3 % мол.

3. Площадь осажденного боросиликатного стекла в заготовке должна быть

4. Перевод мольной концентрации С_B2O3 в весовую (массовую) С ^‘_B2O3:

где M_SiO2 и M_B2O3 – молекулярные веса SiO₂ и B₂O₃ , равные соответственно 60,1 и 69,6.

5. Плотность боросиликатного стекла :

г/см³ ,

где _SiO2 и _B2O3 – плотности кварцевого и борного стекол, равные соответственно 2,2 г/см³ и 1,83 г/см³.

6. Количество боросиликатного стекла, осажденного в процессе на длине V_гор.:

P=S_ст. V_гор. × =0,4183×21×2,12=18,62 г.

7. Скорость поступления SiCl₄ в опорную трубку вычисляется по уравнению Менделеева-Клапейрона:

где P_SiCl4 – давление насыщенных паров SiCl₄ (мм Hg) при температуре барботеров Т, V_O2-SiCl4 – заданный поток несущего газа (кислорода) через барботер с SiCl₄ (мл/мин), P₀ и Т₀ – нормальные давление и температура равные соответственно 760 мм Hg и 273,1⁰С, R - универсальная газовая постоянная равная 62360 (мм рт.ст.*мл)/(моль*К), - коэффициент насыщения несущего газа парами SiCl₄, принимаемый равным 1.

8. Скорость поступления паров BBr₃ в опорную трубку, необходимая для обеспечения требуемой концентрации B₂O₃ в стекле и при условии 100% выхода реакций окисления SiCl₄ и BBr₃:

мол/мин,

где m_SiO2=m_SiCl4.

9. Поток кислорода через барботер с BBr₃, обеспечивающий вышеуказанную скорость поступления паров BBr₃:

мл/мин, где обозначения аналогичны п.7, а - коэффициент насыщения кислорода парами BBr₃, принимаемый равным 1.

10. Скорость осаждения боросиликатного стекла за 1 проход горелки:

г/прох., где m = 0,5 m согласно стехиометрическим коэффициентам реакции окисления BBr₃.

11. Число проходов горелки определяется как:

проходов.

12. Площадь опорной трубки с учетом коэффициента испарения кварца при осаждении слоев и «схлопывания» трубки в штабик-заготовку:

13. Общая площадь заготовки:

14. Расчетный диаметр заготовки:

ВАРИАНТЫ РАСЧЕТОВ

Вариант	d, мм	-Dn´103	t, 0C	VO2-SiCl4 мл/мин	Vгор. см/мин	Кр, %	D, мм	h, мм	Кисп.,%
1.	7,0	8,0	21,0	400,0	20,0	50,0	20,0	2,0	5,0
2.	6,5	8,5	21,0	300,0	21,0	52,0	20,0	2,0	4,0
3.	6,0	9,0	23,0	250,0	20,0	48,0	20,0	2,0	4,0
4.	7,5	7,0	21,0	350,0	21,0	50,0	20,0	2,0	5,0
5.	8,0	6,5	20,0	400,0	20,0	52,0	20,0	2,0	6,0
6.	8,5	6,0	18,0	450,0	18,0	55,0	25,0	2,5	7,0
7.	9,0	5,5	18,0	500,0	16,0	57,0	25,0	2,5	8,0
8.	7,5	8,0	22,0	300,0	21,0	50,0	25,0	3,0	6,0
9.	8,0	8,0	25,0	250,0	25,0	49,0	20,0	2,0	5,0
10	8,5	7,5	21,0	350,0	20,0	47,0	20,0	2,0	4,0

Уравнение регрессии задается согласно полученному выражению в соответствии с вариантом в предыдущем разделе. Вышеприведенные значения вводятся в таблицу 1 программы "Storages. exe." и вычисляются значения V_O2-BBr3, N и d_заг., необходимые оператору для проведения процесса получения заготовки.