第二天清晨,姜明帶著方旭東和老孫趕到物理所時,三號爐已經進入保護氣氛運行狀態,流量計浮子停在工藝卡規定刻線,出口管道吐出的氣流在玻璃皂膜上保持著規律起伏。
林蘭英站在爐架旁,手裡夾著一張新抄的裝料流程。
「鍺料是去年封存的廢料,先稱重,再量長度,頭尾都要拍照記錄,裝料以後每一步都按順序簽字。」
老孫把工具箱放到長桌下,取出千分尺、遊標卡尺和一隻鋪著軟布的鐵盤。
值班員從櫃裡拿出密封盒,盒蓋啟開後,裡面躺著一段灰黑色鍺棒,表面帶著舊切割留下的細密紋路,長度不到十厘米,重量也比正式試驗料少了一截。
老孫沒有急著拿取,先把手套戴好,又用酒精棉擦過鑷子和鐵盤。
「先稱盤,再稱料,前後各做一次,數值能對上,才算這一步結束。」
值班員照著他的安排移動砝碼,方旭東俯身看著天平指針,等擺動收窄後報出讀數,林蘭英在工藝卡上寫下重量和編號。
姜明站在石英管旁,檢查前後端蓋的密封圈,手指沿著壓蓋邊緣摸過一圈,確認舊密封材料已經換成新的耐熱墊片,隨後把傳感器位置重新對照三號爐的熱區分布圖。
「前沿測溫點往外移兩毫米,推進到線圈中心時,熔區前緣才能落在記錄區間裡。」
林蘭英拿著鉛筆核對圖紙,隨後在舊圖上補了一道定位線。
「你們昨天測空載時也是這麼放的?」
「昨天按空載熱區,今天按裝料後的熔區長度,兩種位置不能混用。」
老孫量完鍺棒長度,把數值寫在工藝卡邊緣,接著用細銅片測量石英舟內槽寬度,確認鍺棒放入以後兩側仍留有排氣空間。
姜明讓他把鍺棒放入石英舟,前端對準推進杆的定位孔,尾部保留規定間距,隨後將石英舟送進石英管。
推進杆從後端緩慢伸入,老孫用手輪把杆端送到刻線位置,方旭東蹲在傳動箱旁,觀察讀數盤上的零位是否跟隨手輪轉動。
老孫轉過兩圈手輪,停下來,用千分尺重新量了一遍杆端與石英舟前沿之間的距離。
「差零點一毫米。」
他從工具箱裡取出薄銅墊片,拆開定位座,將墊片嵌進接觸面,再把螺釘逐個擰緊。
第二次測量,誤差縮到刻度分辨範圍以內。
林蘭英站在爐架另一側,原本繃著的眉心逐漸鬆開,手裡那張流程表也從胸前放到了桌面上。
「我們以前裝料,先把舟推到線圈裡,再憑爐外刻線估位置,前後總要偏一截。」
「裝料位置偏了,熔區寬度和推進長度都會變,後面拿電阻率曲線解釋也困難。」
老孫將前端蓋裝上,方旭東把進氣管和壓力表接好,姜明逐個檢查接頭,再讓值班員打開淨化氣體閥門。
氣體進入石英管後,管內壓力緩慢上升,出口端的流量變化經過記錄儀傳到紙帶上,三支筆尖同時留下了溫度、壓力和流量曲線。
姜明等壓力穩定,才讓大劉在記錄台旁接通加熱迴路。
線圈先發出低沉的嗡鳴,電流表指針沿刻度逐格上升,石英管內壁逐漸亮起來,雙鉑電阻的前沿讀數比後沿先抬高,差分控制器隨即收回一段加熱功率。
方旭東盯著紙帶。
「七百度,前沿八百零二,後沿七百九十九,溫差三度。」
「繼續升溫,別急著調。」
姜明站在控制台前,手指落在參數封簽旁邊,視線隨著兩條曲線向九百度靠近。
越過九百三十度後,石英舟里的鍺棒開始變軟,原本灰黑的表面出現濕潤光澤,熔化區域沿著線圈中心展開,液態鍺在保護氣氛中呈現出明亮的銀灰色。
高溫計對準石英管側面,姜明通過觀察孔確認熔區前後邊界,方旭東按下標記鍵,把熔區長度記在紙帶上。
「前沿九百三十七點零六,後沿九百三十七點零一,熔區寬度四點八厘米。」
林蘭英把高溫計讀數和雙鉑電阻讀數放在一起核對,隨後在工藝卡上寫下第一組裝料數據。
黃昆尚未到爐房,爐子的第一道關鍵工序已經開始。
姜明抬手示意老孫啟動推進。
老孫握住手輪,先向前轉動一小格,觀察對開螺母與推進絲槓的嚙合狀態,確認石英舟移動平順後,才按工藝卡規定速度連續轉動。
銅螺母帶動絲槓,絲槓推動石英舟,鍺棒前端緩慢進入線圈中心,熔區在棒體上方移動,液態部分後方逐漸出現新的結晶帶。
方旭東把推進速度曲線和溫度曲線疊到同一張紙帶上,每過一個標記點便報出當前位置。
「推進速度每分鐘零點七九毫米,前沿溫差二點一度,後沿溫差一點九度。」
老孫盯著讀數盤,手輪轉動的力度保持均勻,石英舟在管內移動時,傳動架發出連續而輕的摩擦聲。
姜明將高溫計從前沿移到後沿,再把兩組讀數交給方旭東。
「熔區後沿稍微落了一點,先保持速度,等下一段曲線出來再判斷。」
林蘭英站在記錄台旁,從紙帶上看著溫度線和推進線逐漸重合。
她原先預估第一次裝料會出現很多細小偏差,傳感器位置、推進機構和保護氣氛彼此牽制,任何一處動作稍快,都會把整段數據帶偏。
此刻紙帶上的曲線雖有波動,波動仍處於可解釋範圍。
老孫轉完最後一圈,石英舟抵達終點,姜明讓他停下推進,繼續保持保護氣體流量,等熔區完全凝固後再退回起始位置。
方旭東將紙帶切成三段,分別標註升溫、推進和降溫。
「第一遍推進完成,溫度最大波動正負零點零九度。」
老孫等石英管內部溫度降到規定範圍,才將石英舟退回原位,姜明打開後端蓋,取出仍保持完整形狀的鍺棒。
鍺棒表面帶著一層淺灰色光澤,前端和尾部都沒有出現多晶碎裂,石英舟底部也沒有殘留大塊附著物。
林蘭英拿來手持電阻率探針,先在頭部取三點,再沿棒體移動到尾部取三點,方旭東將每個讀數寫進表格。
「頭部平均值,比尾部高十五個百分點左右。」
「雜質開始向尾部集中,方向對了。」
姜明把鍺棒放回潔淨盒,又讓老孫檢查前端定位是否因熱膨脹發生變化。
黃昆在這時走進爐房,手裡拿著記錄簿,先看紙帶,再看電阻率數據,最後俯身檢查鍺棒表面。
「還行,多走幾遍再看。」
他接過方旭東遞來的紙帶,把熔區寬度、推進速度、溫度波動和電阻率數據逐項寫進記錄簿。
那本簿子原本記錄著物理所歷次爐溫試驗,紙頁上的數據大多來自人工調壓和舊式高溫計,如今姜明看見黃昆把502的曲線接在後面,旁邊還標出了502技術組的編號。
這是兩套試驗記錄第一次放進同一本簿子裡。
「後面連續做六遍,中間不換參數。」姜明說,「每遍結束都測電阻率,先把雜質重新分布的曲線做出來。」
黃昆抬頭看他。
「六遍以後,尾部切掉,剩下的部分能到三個九?」
「按第一遍的數據推算,前段有機會超過門檻,具體結果要看熔區穩定性和尾端富集程度。」
「機會這兩個字,寫進報告裡可不夠。」
「那就把六遍曲線寫進去。」
黃昆看著他,手裡的鉛筆在記錄簿邊緣點了兩下。
「照這個標準做。」
下午,第二遍提純開始,老孫把推進速度鎖在每分鐘零點八毫米,方旭東調整紙帶速度,林蘭英負責電阻率複測,姜明站在控制台前觀察溫差補償。
三號爐里的熔區再次移動,鍺棒表面的亮色沿著線圈向後推進,第一遍留下的變化被新的結晶層覆蓋。
方旭東看著曲線逐漸平穩,開口說道:「等六遍做完,下一步要上單晶生長。」
「吳主任已經在準備單晶爐改造。」
「用區域提純後的料重新熔化,再讓籽晶觸碰熔體表面,慢慢提拉,液體沿著籽晶方向凝固。」
老孫在旁邊接話:「籽晶怎麼轉?」
姜明看向工藝卡,目光落在籽晶旋轉速度一欄,鉛筆橫過那一行,在紙面留下了一道淺色痕跡。
「這項還缺經驗數據。」
方旭東把記錄紙收好,沒再追問。
爐房裡,第二遍推進仍在繼續,石英管外側的壓力表指針保持穩定,溫控系統將熔區牢牢收在預定長度內。
真正的難題,已經從能否提純,轉到了能否長出一根可用的單晶。