Перенос вещества при зонной плавке

Из-за изменения плотности при плавлении вещество во время зонной плавки переносится из одного конца лодочки в другой. Это малозаметно при одном проходе зоны, но при большом их числе перенос может быть настолько значителен, что часть вещества перельется через край лодочки. Зависимость высоты слитка от расстояния после одного Прохода зоны описывается уравнением, вполне аналогичным (42), в котором роль коэффициента распределения играет коэффициент объемного изменения при плавлении, равный отношению плотности твердой фазы к плотности жидкости. У большинства веществ плавление связано с расширением, поэтому у них коэффициент больше единицы и перенос происходит в направлении начала слитка. [c.200]

У германия плавление сопровождается, аналогично воде, сжатием, вследствие чего вещество при зонной плавке переносится в направлении движения зоны. Для получения после зонной плавки слитков постоянного сечения можно наклонить лодочку на некоторый угол 9, определяемый из уравнения [c.200]

У германия, как и у ряда других полупроводниковых материалов, плавление сопровождается, аналогично воде, сжатием. Благодаря тому что коэффициент объемного изменения германия меньше единицы, вещество при зонной плавке переносится [c.383]

В этой главе будут рассмотрены некоторые переменные величины зонной плавки, такие, как длина зоны, скорость зонного перемещения, температурный градиент на поверхности раздела двух фаз (жидкость — твердое тело). Отдельные разделы этой главы посвящены перемешиванию в жидкости, переносу вещества через расплавленную зону, а также преимуществу вертикальных и горизонтальных трубок. Наконец, рассматриваются некоторые методы определения коэффициента распределения. [c.38]

Перенос вещества при зонной плавке [c.43]

Изменение объема при плавлении, рассмотренное в основном тексте, важно учитывать в опытах зонной плавки, так как оно приводит к переносу вещества и может при неблагоприятных обстоятельствах вызвать растрескивание контейнера. Изменение объема при плавлении может составлять и 2%, а может, и 20%. Обычно вещества с незначительным изменением объема при плавлении (например, камфора и циклогексанол) имеют также низкую скрытую теплоту плавления (см. приложение I). Это характерно для соединений, некоторые молекулы которых свободно вращаются при плавлении твердого вещества, и для соединений, молекулы которых близки по форме к сферическим молекулам. [c.189]

Пентахлорид молибдена подвергался зонной плавке с целью последующего получения из него особо чистого металлического молибдена [31, 32]. Применялась горизонтальная зонная плавка в лодочке (запаянная ампула растрескивается из-за переноса вещества) или вертикальная плавка в токе хлора или аргона. Примеси железа, магния, хрома, меди, марганца, кальция и кремния при зонной плавке оттеснялись в конец слитка, тогда как от натрия, алюминия и никеля очистка происходила в недостаточной степени [32]. [c.48]

У фронта кристаллизации происходит накапливание примесей, которые должны быть оттеснены слева направо в глубину зоны. В противном случае примеси будут захватываться затвердевающим веществом. С другой стороны, вещество, переходящее в зону на фронте плавления, должно беспрепятственно транспортироваться справа налево к фронту кристаллизации. Следовательно, как и в методе Чохральского, необходимо перемешивание расплавленной зоны. При отсутствии перемешивания перенос веществ внутри зоны осуществляется за счет конвекционных токов и диффузии. Тогда скорость прохода зоны должна быть соизмерима со скоростью- естественного перемешивания. Чтобы рассмотреть простейшую теорию зонной плавки, допускают, что I) диффузия в твердой фазе практически отсутствует, 2) в расплавленной зоне происходит полное перемешивание. [c.75]

Зонная плавка сводится к очень большому числу последовательных перекристаллизаций из расплава и представляет собой более практическое воплощение старого пробирного метода для отделения серебра от свинца, с которым многие знакомы по студенческим практикумам. Зона расплава медленно перемещается по твердому стержню из очищаемого материала. Это достигается передвижением либо образца, либо нагревательного элемента. В течение всего времени примеси остаются преимущественно в жидкой фазе, так что они постепенно переносятся к одному концу стержня. Могут быть использованы многократные прохождения или составные зоны до тех пор, пока разделяемые вещества не будут отделены друг от друга каким-то количеством твердой фазы. Следует соблюдать осторожность, чтобы жидкость не была захвачена в процессе отверждения. Задача заключается в поддержании достаточно узкой расплавленной зоны и не слишком быстром ее перемещении. Этот метод позволяет достигнуть очень высокой степени чистоты. Таким способом очищают кремний и германий для производства транзисторов. В качестве примера возможностей этого метода укажем на сообщение [102] о том, что за один цикл можно удалить свыше 99,9% хлористого натрия из водного раствора, содержащего 20 г л соли. В случае воды, содержащей 1,96% дейтерия, концентрация 2,01% была получена в передней части куска льда после 40 циклов [192]. [c.83]

В большинстве случаев фазовые диаграммы вещества и примесей неизвестны, и поэтому предсказать возможность отделения примесей нельзя. В общем случае верно положение, что очистке могут быть подвергнуты вещества с исходной чистотой более 95%. Иногда некоторые соединения с успехом очищаются при содержании примесей 50%. Однако в каждом отдельном случае решающим фактором возможности очистки является наличие максимума и минимума на кривой температура плавления — состав. Рассматриваемый метод позволяет решить следующие задачи получение очень чистых образцов для использования их в качестве эталонных и концентрирование микроколичеств примесей с целью их дальнейшей идентификации. Последняя проблема решается часто при концентрировании в несколько стадий. Процесс начинают в большой трубке, а после многократного проведения зонной плавки содержимое конца трубки переносят в более узкую трубку и т. д. Таким путем можно сконцентрировать примесь в 10 ООО раз, что сильно увеличивает вероятность успешной идентификации присутствующей примеси. Во многих случаях коэффициент распределения примеси между твердой фазой и расплавом близок к единице это приводит к необходимости проводить зонную плавку 100 и больше раз для достижения разделения. Процесс длится несколько месяцев, хотя фактическая затрата времени на проведение опыта очень мала. Очевидно, что метод может быть применен лишь к соединениям, термически стабильным при температуре плавления, так как каждая область образца поддерживается в расплавленном состоянии в течение многих часов в процессе очистки. Зонная плавка может быть распространена на соединения, жидкие при комнатной температуре при этом необходимо охлаждать соответствующие части стержня. [c.202]

Как было показано Пфанном [1], интенсипность и направление массопереноса при зонной плавке соответствуют степени и знаку изменения плотности, а именно уменьшение объема при п.лавлении приводит к переносу веп1ества п направлении движения зоны, а увеличение — п обратном напраплении. При многократном прохождении зоны массоперенос может быть столь значительным, что расплавленное вещество начнет переливаться [c.333]

В том случае, когда возникает необходимость офаничить пребывание кристаллизуемого вещества в расплавленном состоянии, используют методы с офаниченным объемом расплава, то есть указанные условия создаются переходом от режима направленной кристаллизации к режиму зонной плавки. При этом коренным образом меняется характер массопереноса. Если в первом случае конвективные потоки в расплаве развиваются свободно, то во втором перенос основного вещества и примесей, как правило, осуществляется за счет самодиффузии. [c.85]

Бензойная кислота была рекомендована также как алкалиметрический эталон рядом сотрудников, а образцы с маркой ООА (очищенный для объемного ана-лиза) стали доступны после работ фирмы Hopkin а. William (1959). Эти работы показали, что такой эталон может быть приготовлен зонной очисткой вещества с маркой ч.д.а. . Методом зонной плавки образцы могут быть очищены до такой степени, что когда видимая грязная часть отбрасывается, то в оставшейся части путем анализа не может быть обнаружено никакого различия между концами образца. Действительно, после восьми зонных проходов чистую часть выплавляют, измельчают в стеклянной ступке и переносят в ванну для исследования порошка. [c.110]

Помимо вышеописанных при образовании магм и измснепнн состава расплавов могут иметь важное значение некоторые другие механизмы. Одна такая возможность — это процесс, аналогичный зонной плавке. В этом процессе цепочка зон магмы продвигается сквозь твердое вещество за счет плавления у фронта каждой зоны и кристаллизации и отложения позади нее (рис. 8.25). Такой процесс будет сильно влиять на распределение некогерентных элементов, поскольку оии будут преимущественно переходить в расплав и переноситься вперед каждой движущейся зоной. Аналитические выражения, которые описывают изменение концентраций элементов, были выведены для случая прохождения одной зоны, а также для предельного распределения, ио не для промежуточного числа проходов зоны плавления. Надежные доказательства участия зонной плавки в образовании магм до сих нор отсутствуют, но этот механизм нельзя все же не принимать в расчет. Впрочем, петрологи уделяют ему мало внимания. [c.226]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология