Коэффициент распределения кристалла

Наиболее успешным способом решения этой важной эксплуатационной проблемы оказалось применение присадок. К присадкам такого назначения предъявляется несколько обязательных специфических требований [2, 7]. Они должны хорошо растворяться в топливах и смешиваться с водой, их смеси с водой должны иметь низкую температуру застывания, коэффициент распределения присадки между топливом и водой должен быть таким, чтобы количество присадки, переходящей в водный слой, было достаточным для образования низкозамерзающих смесей, а количество, оставшееся в топливе,— достаточным для связывания новых порций влаги, поступающей в топливо из воздуха. Кроме того, присадка должна не только предотвращать появление кристаллов льда в топливе, но и растворять уже имеющиеся кристаллы (в топливе, на фильтре) [7]. И, наконец, действие присадки должно обеспечиваться при малой ее концентрации в топливе, что, впрочем, относится ко всем присадкам. Это связано не только с экономическими факторами, но и с предупреждением отрицательного влияния присадок на другие свойства топлива. [c.209]

Полупроводниковые НК- Разработана технология выращивания НК полупроводников при одновременном действии двух методов кристаллизации из газовой фазы с участием химических транспортных реакций. Вначале с большей скоростью выращивается лидер по методу пар—жидкость—кристалл, а затем на нем производится наращивание слоев в радиальном направлении по методу пар—кристалл. В результате НК имеет двухслойную структуру. Поскольку кристаллизация в радиальном направлении происходит со скоростью на два порядка меньше, чем в осевом направлении, а коэффициенты распределения примесей зависят от скорости роста, то при введении в кристаллизационную зону двух легирующих элементов донорного и акцепторного типов, с разными коэффициентами распределения удается получить в одном НК две области рии (или несколько р—п-переходов). Следует заметить, что качество получаемых электронных структур весьма высокое, так как периферийные слои наращиваются на совершенной боковой поверхности НК и дислокации несоответствия (обычно наблюдаемые при эпитаксиальном выращивании пленок) отсутствуют. Количество же выращенных НК может быть очень велико (до 10 см ). [c.504]

Математическое описание процесса зонной очистки. Рассмотрим диаграмму состояния бинарной системы с ограниченной областью твердых растворов. При равновесной кристаллизации из жидкости состава X при температуре выпадают первые кристаллы состава у. При дальнейшем охлаждении состав жидкости будет меняться в направлении, соответствующем аа, а состав кристаллов — в направлении ЬЬ (см. рис. 32). Если кристаллизация происходит в неравновесных условиях, то в сплаве сохраняется неоднородность состава. В реальных условиях при понижении температуры диффузия в кристаллах подавлена. Содержание тугоплавкового компонента оказывается больше в центре кристалла (зерна), а к его периферии уменьшается (ликвация или сегрегация). Можно рассчитать содержание примеси в твердой фазе после однократной зонной перекристаллизации. Для простоты расчетов допускают (приближение Пфаниа), что 1) диффузия в твердой фазе практически отсутствует D,, = 0 2) в расплавленной зоне происходит полное перемешивание D,, = оо 3) величина равновесного коэффициента распределения постоянна А о = onst = k 4) объем материала при плавлении и затвердевании не изменяется 5) можно пренебречь газообменом между твердой фазой, расплавом и паром. Тогда распределение примеси в основном веществе при к < 1 [c.91]

Степень очистки перекристаллизацией зависит от — равновесного коэффициента распределения примеси между кристаллами и раствором, равного отношению концентрации примеси в кристаллах к концентрации ее в солевой части маточного раствора в конечных условиях кристаллизации. характеризует фракционирование примеси в условиях термодинамического равновесия между твердой фазой и маточным раствором. Значение этого коэффициента для каждой пары веществ является константой, зависящей от температуры, а в некоторых случаях и от pH раствора. Практический коэффициент распределения О зависит от условий кристаллизации и может отличаться от равновесного. Если Ь < 1, при перекристал- [c.255]

Захват примеси кристаллом приблизительно соответствует равновесной диаграмме состояния только при очень медленном его росте. Если же скорость роста не является малой, то при о<1 отталкиваемая примесь не успевает равномерно распределиться по объему жидкости. В результате вблизи растущей грани кристалла концентрация этой примеси оказывается повышенной (рис. 1-31, а, верхняя кривая). Соответственно больше и количество примеси, входящей в кристалл, по сравнению с ее равновесным содержанием в кристалле. Поскольку мы рассчитываем коэффициент распределения, исходя из экспериментально определенной концентрации примеси в жидкости и в кристалле, то при I получаем эффективный (неравновесный) коэффициент распределения, больший, чем равновесный эф>/го. [c.56]

В равновесных условиях растворимость примесей в расплавленном и закристаллизовавшемся материале различна. Если парциальная плотность примеси в жидкой фазе равна ро, а в твердой — р.,, то отношение рз/ро называется равновесным коэффициентом распределения и обозначается через ко. Этот коэффициент может быть либо больше, либо меньше единицы. Для большинства примесей, применяемых для легирования, ко<1. В последнем случае, если процесс кристаллизации протекает с конечной скоростью Шк, в кристалл поступает лишь часть примесей, растворенная в расплаве. Остальная часть оттесняется от фронта кристаллизации, создавая около него зону с повышенным содержанием примеси. [c.70]

В монокристаллах полупроводников, получаемых по способу Чохральского, легирующие примеси распределяются по радиусу кристалла, как правило, неравномерно. Причиной возникновения такой неравномерности являются, с одной стороны, зависимость равновесного коэффициента распределения от направления роста граней кристалла, а с другой — неодинаковые условия транспортировки примесей к различным участкам поверхности кристаллизации. [c.83]

Монокристаллы, полученные методом Чохральского, как правило, неоднородны по составу и электрофизическим свойствам. Величина удельного сопротивления, например, непостоянна по длине и радиусу слитка. В реальном кристалле пространственная решетка всегда в некоторой степени несовершенна, содержит структурные дефекты. Неоднородность, вызывающая изменение электрофизических свойств Б монокристалле по длине, определяется основными законами фазовых превращений в многокомпонентных системах. Эти закономерные нарушения однородности могут быть названы сегрегационными нарушениями постоянства состава и связаны с обеднением или обогащением расплава примесью в зависимости от коэффициента распределения (7(>1,0 или /(<1,0) [74]. Нужно отметить, что закономерности сегрегационного нарушения свойства достаточно хорошо изучены. Предложен ряд способов, использование которых позволяет получать монокристаллы с равномерными свойствами по длине. Идея этих методов главным образом сводится к поддержанию постоянства состава расплава за счет подпитки его или жидким материалом, или путем расплавления специально приготовленного кристалла. Впервые принципы подпитки были сформулированы Д. А. Петровым [39]. [c.203]

Адсорбируясь на гранях, примесь неминуемо входит и в кристалл (абсорбируется в нем). Количество входящей в кристалл примеси принято характеризовать равновесным коэффициентом распределения k . [c.54]

Другой способ получения однородных монокристаллов по длине заключается в программировании скорости роста. По мере роста кристалла концентрация примеси в расплаве непрерывно увеличивается (/<<1,0). Поэтому, чтобы получить равномерно легированный слиток необходимо уменьшить отбор примеси в твердую фазу. Для этих целей часто используют зависимость величины эффективного коэффициента распределения от скорости роста. В начальный момент выращивания используются [c.203]

Плотность распределения кристаллов, генерируемых во втором аппарате, Р22( ), в расчете на полное число частиц определим по формуле (3.37) с весовым коэффициентом, равным [c.159]

Важнейшими методами очистки являются также экстракционные и сорбционные, в том числе с применением ионообменных сорбентов. Эти методы основаны на неодинаковом распределении примеси в гетерогенной системе, включающей основное вещество в виде кристаллов или в растворе, и фазу жидкого экстрагента или твердого сорбента. Соотношение содержания примеси в равновесных фазах (кристаллы и экстрагент, раствор и экстрагент, раствор и сорбент) определяется коэффициентом распределения К = С1/С2, где С1 и С2 — концентрации примеси. Чем больше значение К отличается от единицы, тем эффективнее очистка. Многократное повторение процесса или применение противоточной технологической схемы позволяет достичь удовлетворительной степени очистки даже в тех случаях, когда коэффициент распределения близок к 1. [c.65]

Секториальное распределение аметистовой окраски в синтетических кристаллах аналогично тому, которое наблюдается для природных интенсивность окраски в пирамиде , как правило, превосходит таковую для пирамиды <г>. Скорость роста граней гексагональной призмы в калиевой системе, так же как и в натриевой, чрезвычайно мала (на два —три порядка меньше скорости роста граней / ). Однако в некоторых длительных циклах удалось все же получить нарастания по граням т до 0,2 мм. Соответствующие пирамиды роста <т> практически не содержат центров аметистовой окраски и остаются бесцветными после облучения. Таким образом, и для грани т наблюдается аналогия с природными кристаллами. По предварительным данным, коэффициент распределения центров аметистовой окраски для граней и <г> возрастает с увеличением скорости роста. [c.195]

При росте кристалла из раствора с числом компонентов больше двух (в частности, при росте трехкомпонентных растворов растворитель — основное вещество М —примесь т) коэффициент распределения определяется как двойное отношение [c.55]

Если ko> 1, т. е. кристалл захватывает примесь в большем количестве, чем она содержится в окружающей среде, то слой раствора около кристалла при его росте обедняется примесью (рис. 1-31, а, нижняя кривая). Соответственно меньше примеси входит и в кристалл. В результате неравновесный коэффициент распределения примеси меньше, чем равновесный. Причем, чем больше скорость роста, тем беднее приграничный слой раствора примесью. Таким образом, как и в случае с /го<1, в данном случае коэффициент распределения к ф также стремится к 1 с увеличением скорости роста. [c.56]

Увеличение эффективного коэффициента распределения по сравнению с равновесным при ko< 1 происходит также за счет адсорбции. При сильной адсорбции примесь захороняется нарастающими слоями, не успев десорбироваться. Чем больше скорость роста и чем выше энергия адсорбции примеси, тем выше вероятность захвата адсорбированных частиц кристаллом. В отличие от описанных выше диффузионных эффектов сильная адсорбция может приводить к эф>1 и при ко<. В практике выращивания монокристаллов из низкотемпературных растворов такие случаи довольно часты. Поскольку ко бывает больше 1 только для изоморфной примеси, а эффективно влияет на рост адсорбционно-активная неизоморфная примесь, то описанные случаи легко распознаются при очистке веществ путем перекристаллизации ( 4.1), когда обнаруживается, что прямая перекристаллизация не очищает, а загрязняет вещество (загрязнение вещества устанавливается по [c.56]

Рис. 1-31. Распределение концентрации примеси у грани растущего кристалла (а) и зависимость неравновесного коэффициента распределения от скорости роста (б) при равновесном коэффициенте распределения, большем или меньшем

Для неравновесных условий диаграмма состояния видоизменяется. Составы растворов, переохлажденных на одинаковое значение, изображают в виде кривой Ь (рис. 1-30,а). Составы кристаллов, образующихся из переохлажденных растворов L, отражает на рис. 1-30, г кривая 5. При увеличении переохлаждения кривая Е смещается вниз, а кривая 5 ввиду того, что к ф стремится к 1, сближается с кривой ив пределе сливается с нею. Положение кривой 5 при данном положении кривой и зависит от интенсивности перемешивания раствора, и, согласно рис. 1-31, а, Сх должна стремиться при перемешивании к Сть, а к ф — к некоторому предельному коэффициенту распределения. [c.57]

Внешняя простота описанного метода не означает отсутствия трудностей при получении крупных однородных кристаллов. По мере испарения растворителя и высадки растворенного вещества возрастает концентрация в растворе всех примесей, коэффициент распределения которых меньше единицы. Так, при уменьшении объема растворителя вдвое почти вдвое увеличивается концентрация плохо входящих в кристалл примесей, и при сохранении коэффициента распределения соответственно почти вдвое увеличивается концентрация этих примесей в кристалле. Поэтому, в принципе, нужно использовать специально очищенные вещество и растворитель. Можно, кроме того, вести получение небольших кристаллов из больших объемов раствора, с тем чтобы в течение опыта несущественно изменялся объем раствора. [c.85]

Элементы со значением / <С1 для минералов, обычно кристаллизующихся длительное время при магматическом фракционировании, называются несовместимыми, потому что они не входят в кристаллы. Примерами несовместимых элементов на ранних и средних стадиях фракционирования базальтовой магмы являются Ва, р.з.э. (исключая Ей) и и. Они обогащают поздние продукты фракционирования. Название гидромагматофильный элемент стало синонимом названия несовместимый элемент оно было предложено авторами работы [400] и применялось первоначально для обозначения Та, Nb, Ьа, ТЬ и НГ, которые имеют низкие коэффициенты распределения кристалл/жидкость для обычных минералов (см. также табл. 5.2а — 5.2в). Другой термин — большой литофильный ион (английское сокращение ЫЬ) — применяется по отношению к тем литофильным элементам (например, Ва, Ьа, Ы), ионные радиусы которых больше, чем у обычных породообразующих элементов. Таким образом, области значений терминов несовместимые , гидромагмато-фильные и ЫЬ существенно перекрываются (дальнейшее обсуждение см. в гл. 6). [c.96]

Книга состоит из четырех глав. В первой главе, посвященной качественному анализу структуры процесса массовой кристаллизации как сложной ФХС, вскрываются особенности данной ФХС как на языке смысловых, лингвистических построений, так и на языке точных математических формулировок, причем в последнем случае обсуждаются два подхода — феноменологический (детерминированный) и стохастический. На уровне детерминированного подхода формулируется обобщенная система уравнений термогидромеханики полидисперсной смеси с произвольной функцией распределения кристаллов по размерам с учетом роста, растворения, зародышеобразования, агрегации и дробления кристаллов. Особое внимание уделено описанию процесса вторичного зародышеобразования. На основе термодинамического подхода получены теоретические зависимости для структуры движущих сил вторичного зародышеобразования при бесконтактном и контактном зародышеобразовании. Стохастический подход представлен методом пространственного осреднения, развитого в последние годы в механике гетерогенных сред, а также методами фазового пространства и стохастических ансамблей для описания стохастических свойств процессов массовой кристаллизации. На основе метода пространственного осреднения получено уравнение типа Колмогорова— Фоккера — Планка с коэффициентом диффузии, учитываю- [c.5]

Легко видеть, что уравнение (1.547) получается из уравнений (1.539), (1.545), (1.546). Тем самым показано, что для одной стадии кристаллизатора МЗМРН коэффициент вариации на вес составляет 50%- Чтобы получить коэффициент вариации 20%, легко достигаемый в циклическом процессе (аппараты типа РС ОТВ), потребовалось бы 22 последовательных стадии. Очевидно, что сам по себе ступенчатый процесс является весьма неэффективным способом сужения распределения кристаллов по крупности даже при предположении, что условия образования центров кристаллизации не встретятся ни на какой стадии, кроме первой. [c.140]

Здесь die, dsi, d —диаметры частиц, составляюших 16, 84, 50% мае. соответственно. В работе [122] составлена таблица распределения кристаллов и коэффициента вариации V для большого числа различных материалов, полученных на нескольких полупромышленных и промышленных установках. Для аппаратов типа MSMPR коэффициент вариации колеблется от 25 до 54%. Для аппаратов типа F и DTB (с классифицированным отбором) колеблется от 12 до 30%. [c.142]

Построим математическую модель процесса массовой кристаллизации в аппарате типа SPR с принудительной циркуляцией. Полагаем, что основная масса зародыщей возникает в нижней части аппарата. Такое предположение наиболее вероятно, так как в нижней части пересыщение раствора и объемная концентрация твердой фазы больше чем во всех остальных участках аппарата. Тогда для моделирования процесса кристаллизации в данном аппарате (при установившемся режиме работы) рассмотрим трехскоростную однотемпературную среду. Первая фаза—раствор, поднимающийся вверх со скоростью v , вторая фаза — кристаллы, опускающиеся вниз под действием силы тяжести со скоростью v , и третья фаза — кристаллы, увлекаемые потоком жидкости и поднимающиеся вверх со скоростью до тех пор, пока сила гидродинамического давления не уравновесится силой тяжести кристаллов. Функцией распределения кристаллов по размерам будем пренебрегать (так как для аппаратов этого класса коэффициент вариации мал). Полагаем, что в поперечном сечении аппарата кристаллы, принадлежащие /-й фазе (/ = 2, 3), являются сферами одного диаметра зависимость равновесной концентрации от температуры раствора в узком диапазоне температур можно представить в виде линейной ,=aiT- -bi. Система (1.62) при принятых допущениях принимает вид [c.212]

Некоторые из этих соединений обеспечивают лучшую растворимость воды, другие имеют требуемый коэффициент распределения, третьи образуют с водой смеси, имеющие наименьшую температуру кристаллизации. Ряд исследованных соединений обладает удовлетворительными значениями всех требуемых показателей. Соединения с наилучшим сочетанием этих свойств характеризуются меньшей концентрацией в топливе, необходимой для предотвращения образования кристаллов льда при низких температурах. В табл. 53 и 54 показаны для ряда соединений значения этих концентраций в топливе ТС-1 различной влажности при температурах до —40 °С. Эти данные показывают, что наименьшая концентрация требуется для соединений с относительно большим коэффициентом распределения между водой и топливом и наименьшей температурой замерзания водных растворов. В табл. 53 приведены минимальные концентрации присадок, требующиеся при условии, что часть воды, хотя и не образует кристаллов льда, но остается в эмульгиро- [c.211]

Иногда его называют коэффициентом сегрегации или коэффициентом ликвации. Коэффициент распределения — очень важная характеристика примеси. Он определяет поведение примеси при кристаллизации и характер распределения ее в вырап енном кристалле, а также позволяет оценить эффективность очистки вещества в процессе кристаллизации. Величина к зависит от природы примеси и основного вещества, типа фазовой диаграммы соответствующей системы, условий кристаллизации, скорости перемещения расплавленной зоны, интенсивности перемешивания и т. п. При кристаллизации из расплава различают равновесный и эффективный коэффициенты распределения. Равновесный коэффициент распределения к применим к бесконечно медленной кристаллизации при равновесии между соприкасающимися фазами. Эффективный коэффициент распределения характеризует процессы кристаллизации с измеримой скоростью (состояние системы неравновесно). Величина /г для различных примесей в одном и том же веществе может меняться в очень широких пределах. Примеси, понижающие температуру плавления, имеют к <. 1, а примеси, повышающие температуру,— к > 1, На рис. 32 показаны участки фазовых диаграмм в области небольших концентраций примеси. При этих концентрациях можно использовать для описания состояния системы законы разбавленных растворов и считать, что шнии солидуса и ликвидуса близки к прямым. Тогда коэффициент распределения легко рассчитать. Он равен отношению отрезков горизонтальных линий от оси температур до их пересечения с линиями солидуса и ликвидуса. Если угол между линиями солидуса и ликвидуса мал и концентрации и [c.61]

Методы очистки антимонида галлия разработаны еще недостаточно. Мало изучено и поведение примесей при его кристаллофизической очистке. В результате зонной плавки получается материал, содержащий примеси, природу которых определить не удается. Вследствие этого зонную плавку антимонида проводят только с целью гомогенизации образцов. Для этого достаточно 2—4 прохода зоны во встречных направлениях со скоростью менее 2 см/ч. Монокристаллы антимонида выращивают по методу Чохральского в атмосфере водорода на обычных установках. Выращивание из расплава, обогащенного сурьмой, дает монокристаллы более высокого качества. По-видимому, избыток сурьмы способствует получению более стехиометрических кристаллов, а также, возможно, изменяет коэффициент распределения примеси, который в обычном расплаве близко к единице. [c.276]

Единственное ограничение заключается в том, чтобы нанесенное на твердый носитель количество жидкой фазы составляло по меньшей мере 15 вес.%, так как при меньшем процентном содержании будут проявляться адсорбционные свойства твердого носителя и коэффициент распределения окажется зависяш,им от количества жидкой фазы (Вольф и Тернов, 1959). Исключение составляют твердые носители типа стеклянных шариков, металлических стружек и кристаллов Na l, которые используются в спе-цпальных случаях и обладают весьма малой способностью удерживать жидкую фазу. [c.449]

Исследуем влияние, оказываемое колебаниями фронта кристаллизации на перенос примесей в распаве, и, в частности, выясним, каким образом связаны параметры роста кристаллов — равновесный коэффициент распределения, скорость кристаллизации, частота ее изменения [c.88]

Рассмотрим распределение примесей в кристалле для трех случаев, когда парциальная плотность примесей в засплаве возрастает, убывает и остается постоянной. Три /С<1 парциальная плотность легирующих примесей на границе раздела фаз будет возрастать. Аппроксимируем ее функцией я (т, г) =[Л — (Л—1)ехр(—ат)]-/(г), где Л и а являются постоянными и их величина зависит от коэффициента распределения между фазами, начального объема расплава, скорости роста кристалла и его радиуса. Коэффициент Л принимает значения, только большие единицы, а>0. Функция (г) показывает зависимость парциальной плотности легирующих примесей от радиуса кристалла на границе раздела фаз. [c.190]

HJ при помощи диэтилового эфира. При изучении коэффициентов распределения иодида индия и иодида галлия в зависимости от концентрации иодистоводородной кислоты (приготовленной смешиванием иодида калия и серной кислоты), от концентрации иона металла и избытка серной кислоты применяли радиоактивные изотопы и Ga с периодом полураспада, соответственно, 50 суток и 78 часов. 10 мл водного раствора, содерн ащего эквивалентные количества иодида калия и серной кислоты, радиоактивные изотопы индия и галлия и носители, встряхивают 3 мин. с 10 мл свежеперегнанного диэтилового эфира, и после разделения измеряют объем обеих фаз. 4,0 мл той или другой фазы помещают в счетчик с кристаллом NaJ и измеряют активность. Влияние концентрации кислоты изучено со свободным от носителя Оа при концентрации индия около 10 М. [c.78]

Примесь, находящаяся в растворе в ионной или молекулярнодисперсной форме, может попадать в кристаллы в виде включений маточного раствора и компонента твердого раствора с основным веществом. Отношение концентраций примеси (в расчете на основное вещество) в кристаллическом продукте и в оставшемся маточном растворе называется коэффициентом распределения (R). Очевидно, только при R < 1 кристаллизация будет сопровождаться очисткой основного вещества от примеси и ее концентрированием в маточном растворе. При R = 1 концентрация примеси в кристаллическом продукте останется той же, что и в исходном растворе, а при R > 1 она будет концентрироваться в кристаллическом продукте и убывать в маточном растворе. Отношение концентрации примеси в кристаллическом продукте Дпк и растворенном веществе в маточнике называется к о э ф- [c.690]

Коэффициенты распределения тйтана между примесями и кристаллами составляют Ti + 2,5—4 5—20 Т - " 2,5—3,5. Указанные величины коэффициента распределения не учитывают соотношения массы криС1аллов слюды п примесей. Сверху вниз по слитку увеличивается содержание титана как в кристаллах, так и в средней пробе, причем возрастает интенсивность окраски кристаллов, обусловленная содержанием Слюда обладает резко выраженным плеохроизмом —коричнево-желтая, Мт — голубая. С изменением окраски слюды наблюдается некоторое уменьшение показателя преломления /г темно-спния — 1,564 синяя — 1560 голубая— 1,558 золотистая— 1,554 бурая— 1,552- 1,550. [c.28]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология