Нормальная направленная кристаллизация

Одним из кристаллизационных способов очистки веществ является метод нормальной направленной кристаллизации. Суть его заключается в следующем. Пусть сосуд I (рис. 28) охлаж- [c.113]

Важнейшим практическим применением нормальной направленной кристаллизации является производство монокристаллов. Для выращивания монокристаллов используется много методов. Например, для получения монокристаллов методом Бриджмена используют прибор, схематически изображенный на рис. 28. Схема вытягивания монокристалла по методу Чохральского представлена на рис. 30. В этом методе затравка кристаллического вещества в виде небольшого монокристалла вносится [c.118]

Уравнение (III.19) описывает распределение примеси по длине слитка вплоть до последнего его участка, равного длине зоны. Для характеристики распределения примеси в последней зоне это уравнение не применимо, так как длина зоны при этом перестает быть постоянной и поступление примеси в зону за счет плавления твердой фазы прекращается. Отсюда следует, что в последней зоне должна идти нормальная направленная кристаллизация. Таким образом, распределение примеси в последнем участке слитка длиной в одну зону при его затвердевании описывается уравнением (III.9) распределение примеси по длине слитка в целом после одного прохода расплавленной зоны будет иметь вид, изображенный на рис. 32. [c.121]

Нетрудно заметить, что, используя результаты опытов по распределению примеси по длине слитка после одного прохода расплавленной зоны, можно графическим путем на основании уравнения (III.19) определить коэффициент разделения. Это позволяет использовать метод зонной перекристаллизации, как и метод нормальной направленной кристаллизации, в физикохимических исследованиях, в частности при построении диаграмм состояния систем кристаллы — расплав. [c.121]

Член, стоящий в левой части уравнения (III.30), выражает количество примеси в исходном твердом однородном образце очищаемого вещества. Первый член в правой части указанного уравнения характеризует количество примеси после достижения конечного распределения в слитке от его начала вплоть до последнего участка длиной в одну зону. В этом последнем участке, как уже отмечалось, идет нормальная направленная кристаллизация. В соответствии с этим второй член в правой части уравнения (П1.30) выражает количество примеси в конечной части слитка длиной в одну зону, содержащей G молей вещества. [c.127]

В процессе нормальной направленной кристаллизации (в дальнейшем, как и выше, для краткости будем называть ее направленной) расплав находится в контакте с поверхностью контейнера площадью 3, которая является переменной. Примем, что скорость поступления примеси Уп с единицы поверхности контакта постоянна. Тогда для малого промежутка времени процесса с1/, за который закристаллизуется бМт молей вещества, будет справедливо следующее уравнение материального баланса [c.144]

Рпс. 8.1. Схема затвердевания вещества (а) (г распределение концентраций по длине образца (б) при нормальной направленной кристаллизации (а<1) [c.263]

Твердое вещест- во Жид- кость Растворение вещества (см. группы методов-разделения 3—5) Нормальная направленная кристаллизация, зонная плавка Выщелачивание примесей растворителями [c.230]

Рис. 1. Схемы процессов ЗКЖ [а,б), нормальной направленной кристаллизации (в) и ЗКТ (г)

Надежнее находить значения к экспериментальным путем, проводя процесс нормальной направленной кристаллизации [361, 636] или зонной перекристаллизации [634]. По ряду экспериментальных значений к, полученных для нескольких различных скоростей проведения процесса кристаллизации, экстраполяцией к нулевому значению скорости кристаллизации можно найти величину ко. Таким способом найдены значения ко для примесей в олове [363], сурьме [365] и теллуре [367]. [c.259]

Метод концентрирования с помощью нормальной направленной кристаллизации использован при анализе сурьмы [931] и олова-[362]. В последнем случае примеси РЬ, Си, В1 и 1п определяли [c.261]

НОРМАЛЬНАЯ НАПРАВЛЕННАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ [c.260]

Нормальная направленная кристаллизация — процесс постепенного затвердевания расплавленного образца с одного конца. Практически кристаллизацию осуществляют при медленном погружении контейнера (пробирки) с расплавом в охлаждаемую зону при поддержании постоянной температуры расплава (на 5— 10 град выше температуры плавления вещества), при этом полезно тщательное перемешивание расплава. Следует обращать серьезное внимание на стандартизацию процесса кристаллизации. В этом отношении некоторые преимущества перед вертикальным способом имеет горизонтальный, который исключает влияние конвекционных потоков воздуха, препятствующих поддержанию постоянной температуры расплава. В установке для горизонтальной направленной кристаллизации веществ [364] образец, заключенный в ампулу, вращается со скоростью до 700 об/мт вокруг горизонтальной оси с целью перемешивания расплава и формирования торцевой поверхности слитка. [c.260]

Успехи в области глубокой очистки веществ методом зонной перекристаллизации (плавки) явились причиной того, что до последнего времени методу нормальной направленной кристаллизации уделялось значительно меньше внимания и ему посвящены, например, лишь отдельные главы в монографиях по кристаллизационной очистке [610, 671, 1386]. Систематические обзоры по применению метода нормальной направленной кристаллизации для получения аналитических концентратов отсутствуют, однако, новые работы, касающиеся основ и техники процесса [78, 131, 1122], подтверждают, что нормальная направленная кристаллизация может быть не менее эффективным методом концентрирования многих примесей, для которых к значительно меньше единицы, чем зонная плавка, безусловно превосходя последнюю в технической простоте. [c.260]

Выход примеси в заданную часть слитка при нормальной направленной кристаллизации к< 1) равен [c.261]

Нужно подчеркнуть, что концентрирование примесей возможно только при направленном ведении процесса кристаллизации, например, при медленном передвижении фронта кристаллизации вдоль сравнительно длинного образца (слитка). Различие в растворимости примеси в сосуществующих фазах наряду с крайне малой скоростью ее диффузии в твердом веществе приводят к неравномерному распределению примеси в закристаллизованном образце. Для получения аналитических концентратов применяют два способа проведения процесса—нормальную направленную кристаллизацию и зонную перекристаллизацию, [c.258]

Зонная и нормальная направленная кристаллизация относятся к числу наиболее эффективных методов глубокой очистки веществ. [c.243]

Как можно видеть из рис. 1 б—г, на участке АВ процесс зонной кристаллизации жидкостей (ЗКЖ) аналогичен нормальной направленной кристаллизации, а на участке ВС — процессу ЗКТ. Отличие между ними состоит в расплавлении материала загрузки левее точки С. Процесс ЗКЖ может осуществляться в двух вариантах [c.56]

Рис. 28. Схема прибора для осуществления процесса нормальной направленной кристаллизации угтттгЛ / — сосуд с расплавом 2 — мешалка 3 — криостат

Рис. 33. Схема, иллюстрирующая равновесную нормальную направленную кристаллизацию

Анализ предложенных соотнощении показывает, что ЗКЖ с одной твердой зоной по эффективности очистки эквивалентна при прочих равных условиях нормальной направленной кристаллизации. Поэтому при одинаковых размерах загрузок и зон эффективность ЗКЖ выще, чем ЗКТ. С увеличением числа зон разница в эффективности этих процессов уменьщается. [c.58]

Рис. 86. Теоретическое распределение концентрации примеси вдоль слитка после проведения циклов нормальной направленной кристаллизации (II) или однопроходной (I) и двухпроходной (III) зонной перекристаллизации (для А-0.1).

В табл. 1 приведены полученные нами, а также известные из литературы данные о типах взаимодействия и координатах особых точек в системах ЭГ4 — галогенид примесного элемента. Легко видеть, что для тетрагалогенидов кремния и германия совершенно нетипично ассоциативное взаимодействие с галогенидами элементов III—V групп. За исключением систем, где второй компонент — тетрагалогенид кремния (германий), титана и олова, характерным является эвтектический тип с весьма малой растворимостью примесного компонента в твердом ЭГ4. Эвтектический тип превращения в исследованных нами системах с вырожденной эвтектикой подтвержден с привлечением метода нормальной направленной кристаллизации. [c.117]

Если первоначально весь образец расплавлен, кристаллизация ведется в сосуде удлиненной формы и фронт кристаллизации перемещается от одного конца сосуда к другому, то такой процесс называется нормальной направленной кристаллизацией. Однако можно плавить не все исследуемое вещество, а только часть его на относительно узком участке загруженного образца. При перемещении [c.52]

Процессы направленной кристаллизации можно классифицировать по признаку наличия или отсутствия подпитки жидкой фазы твердым материалом в ходе кристаллизации (рис. 32). При наличии подпитки кристаллизация относится к зонной, в отсутствие — к нормальной. Отметим, что к разряду зонных, согласно такому разделению, относятся процессы с произвольным, но отличным от нуля отношением количеств подпитывающего и кристаллизующегося веществ (а не только равным единице, как при обычной зонной перекристаллизации). В работе [29, с. 71] этой классификации дано математическое обоснование. В основу положено уравнение зонной перекристаллизации загрузок переменного сечения [64], справедливое также и для нормальной направленной кристаллизации [c.53]

Методы нормальной направленной кристаллизации и вытягивания из расплава (I) и (П) формально идентичны (табл. 1). [c.53]

Для разделения компонентов наиболее широко применяется обычная многопроходная зонная перекристаллизация. Многократная направленная кристаллизация, заключающаяся в периодическом повторении операций плавления, нормальной направленной кристаллизации и отбора жидкой или твердой фаз, в большинстве случаев менее эффективна. Однако при кристаллизационной очистке жидкостей этот процесс, как более простой по аппаратурному оформлению [68], может конкурировать с зонной перекристаллизацией. [c.54]

Однократная зонная кристаллизация жидкостей по эффективности перераспределения компонентов эквивалентна, при прочих равных условиях, нормальной направленной кристаллизации. Поэтому при одинаковых размерах загружаемых образцов и зон и числе зон эффективность зонной кристаллизации жидкостей с несколькими твердыми зонами выше, чем обычной зонной перекристаллизации с твердыми зонами (по эффективности первый процесс идентичен зонной перекристаллизации с предварительной нормальной направленной кристаллизацией). Трудно согласиться с мнением [59, с. 20], что зонная кристаллизация жидкостей неэффективна, поскольку в твердой зоне отсутствует перемешивание. Напротив, именно этот метод кристаллизации характеризуется более интенсивным перемешиванием, так как большая часть загрузки находится в жидком состоянии. [c.55]

Другая разновидность метода Чохральского — метод вытягивания на пьедестале (метод Хорна), когда кристалл вытягивают из капли расплава на нерасплавленной твердой фазе. Метод похож на бестигельную зонную перекристаллизацию, но массоперенос в нем осуществляется по механизму нормальной направленной кристаллизации. Вытягивание на пьедестале особенно целесообразно, когда затруднителен выбор материала контейнера. [c.57]

При получении монокристаллов наиболее широко применяются однократные методы нормальной направленной кристаллизации. Используются горизонтальные кристаллизационные аппараты (метод Капицы) и вертикальные аппараты с перемещением температурного градиента вдоль неподвижной ампулы с материалом (метод Обреимова—Шубникова) или с перемещением ампулы относительно неподвижного температурного градиента (метод Бриджмена). Очень распространен вариант, когда температурный градиент создается между двумя печами, разделенными тепловым экраном (метод Стокбаргера). Кристаллизацию проводят с использованием затравки, сосуда, остроконечного или капиллярного, с затравочным участком, способствующим росту монокристалла. Температурный градиент может создаваться и в направлении от внутренних областей материала к периферии, в результате чего образуется крупный монокристаллический блок (метод Киропулоса). [c.57]

Среди различных методов направленной кристаллизации нормальная направленная кристаллизация наиболее распространена. Рассмотрим типичные варианты распределения концентраций при нормальной направленной кристаллизации в связи с задачами физикохимического анализа. [c.60]

Выведем уравнение равновесной нормальной направленной кристаллизации. Приближенное уравнение баланса массы примесного компонента при кристаллизации слоя массой Ат8=т-Ад для момента, когда масса твердой фазы составляла долю д от массы исходной загрузки т, имеет вид [c.61]

Выведем уравнение нормальной направленной кристаллизации для этого варианта массопереноса при произвольной (монотонной) связи между ликвидусом и солидусом. Приближенное уравнение баланса массы примесного компонента при кристаллизации слоя массой Ашз имеет вид [c.62]

Отсюда следуют уравнения нормальной направленной кристаллизации в дифференциальной и интегральной формах при произвольной (монотонной) зависимости между ликвидусом и солидусом [c.62]

Твердое жидкость растворени вещества нормальная направленная кристаллизация, зонная плавка выщелачивание примесей растюрителями [c.197]

При выращивании монокристаллов широко используют однопроходную зонную перекристаллизацию, особенно бестигельные варианты, позволяющие устранить контакт растущего кристалла со стенками контейнера. Преимущество использования для выращивания монокристаллов зонной перекристаллизации по сравнению с методами нормальной направленной кристаллизации заключается в том, что в одном аппарате можно совместить кристаллизационную очистку или выравнивание состава с выращиванием совершенных кристаллов. В первом случае используется многократное движение расплавленных зон в одном направлении, во втором — во встречных направлениях или в одном направлении, но с использованием образцов кольцеобразной формы. [c.58]

Впервые распределение концентраций при нормальной направленной кристаллизации для рассматриваемого варианта математически описано Галливером в 1913 г., получившим уравнение (П.З). Впоследствии это соотношение неоднократно выводили другие авторы, в том числе Пфанн [10]. Было бы правильно называть это уравнение (и соответствующие допущения) уравнением и допущениями Галливера— Пфанна, учитывая большой вклад Пфанна в развитие методов направленной кристаллизации. [c.63]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология