Обычная зонная перекристаллизация

Рассмотрены два перспективных варианта процесса низкотемпературной направленной кристаллизации зонная кристаллизация жидкостей (ЗКЖ), заключающаяся в продвижении твердых зон по жидкой загрузке, и многократная направленная кристаллизация (МНК), состоящая из ряда последовательных операций кристаллизации жидкой загрузки с удалением загрязненных фракций. Показано, что ЗКЖ и МНК по своей эффективности не уступают обычной зонной перекристаллизации намечены пути оптимизации рассмотренных процессов. Рис. 2, библ. 7 назв. [c.230]

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]

Если подпитка осуществляется твердым материалом, то перекристаллизация может быть многократной обычная зонная перекристаллизация (IX и XII), программируемая зонная перекристаллизация (X, XI, XII и XIV). [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]

Наиболее существенным недостатком обычной зонной перекристаллизации является снижение эффективности отдельных проходов расплавленной зоны по мере увеличения их числа. Другой недостаток— затраты труда и времени на загрузку, разгрузку и разделение чистой и загрязненной фракций. [c.55]

Обычная зонная перекристаллизация [c.68]

За начало нового прохода при зонном выравнивании (х=0) принимается точка, в которой расплавленная зона начинает подпитываться жидким материалом после предыдущего прохода. В отличие от обычной зонной перекристаллизации интервал изменения х на протяжении одного прохода меньше всего кольцеобразного образца (Ь) на длину одной зоны (/) и равен Ь—I. Поэтому точки с координатой х=0 с каждым проходом расплавленной зоны перемещаются по образцу на расстояние / против направления движения зоны, а концентрации С 1 (х) и С (х) относятся к точкам образца, удаленным одна от другой на расстояние I. [c.83]

Первый проход зонного выравнивания концентраций в кольцеобразном образце идентичен первому проходу обычной зонной перекристаллизации на участке загрузки от х = 0 до х=Ь—I. Распределения после следующих проходов также во многом сходны с распределениями при зонной перекристаллизации полубесконечных [c.83]

Для определения К при нормальной направленной кристаллизации [104] и обычной зонной перекристаллизации [105] предложен метод сетки. Он заключается в сопоставлении экспериментальных кривых распределения концентраций с теоретическими кривыми, найденными, исходя из предположения постоянства К- Одновременно и независимо аналогичный способ был предложен для определения коэффициента распределения при непрерывной зонной перекристаллизации [106]. [c.110]

Остановимся на особенностях определения эффективных коэффициентов распределения при непрерывной зонной перекристаллизации. Одно из отличий этого процесса от обычной зонной перекристаллизации заключается в том, что отбор материала, содержащего минимальное (очищенный материал) и максимальное (загрязненный материал) количества второго компонента проводят при каждом зонном проходе. Это дает возможность существенно упростить методику нахождения эффективного коэффициента рас- [c.113]

На рис. 33 для сравнения приведена кривая 1, рассчитанная по уравнению (П1.25), и кривая 2, взятая из работы В. Пфанна. Обе кривые построены для одних и тех же параметров процесса, в частности для а=0,1. Из рисунка следует, что для большей части слитка ( 70%) приближенный расчет концентрационного профиля по уравнению (И1.25) хорошо согласуется с точным решением. Поскольку выход продукта обычно не превышает указанной величины, то выражением (111.25) можно пользоваться при оценках глубины очистки методом зонной перекристаллизации. [c.124]

Процесс зонной перекристаллизации обычно осуществляется периодически (см. рис. 31). Известны конструкции аппаратов и для проведения непрерывной зонной перекристаллизации, но ввиду технических трудностей их эксплуатации при относительно низкой производительности на практике они используются редко. [c.128]

При многократном проходе расплавленной зоны распределение примеси по длине слитка будет так же изменяться в сторону снижения концентрационного профиля, но в меньшей степени, чем при отсутствии эффекта загрязнения. Это обусловлено тем, что если каждый последующий проход расплавленной зоны вносит все меньший вклад в глубину очистки за счет перекристаллизации, то сопутствующий ему эффект загрязнения остается практически неизменным. Отсюда следует, что в том периодическом варианте, в каком обычно осуществляется зонная перекристаллизация, и при наличии эффекта загрязнения с постоянной скоростью поступления примеси v нельзя ожидать достижения предельного распределения примеси по длине слитка, подобного тому, которое имеет место при отсутствии эффекта загрязнения. [c.148]

Экстрактивная кристаллизация находит применение также при зонной очистке, где этот ироцесс получил название зонная перекристаллизация с третьим компонентом [1, 11, 328, 330]. Дополнительный компонент при зонной очистке обычно вводят либо для изменения коэффициента распределения в более благоприятную для разделения сторону, либо для образования эвтектики с одним из компонентов разделяемой смеси. [c.280]

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]

Полученное уравнение полностью совпадает с уравнением консервативной зонной перекристаллизации, в котором параметр К заменен на (/С+/(вз ). Поэтому истинная функция распределения Сп х) может быть найдена как произведение двух сомножителей, один из которых qn (л ) — обычное распределение, но только при коэффициенте распределения [К= -Кю), а другой сомножитель К1 (К+ Квз) параллельно смещает это распределение в сторону уменьшения концентрации. [c.98]

Приведенные примеры показывают, что бестигельная зонная перекристаллизация особенно эффективна при изучении систем, образованных тугоплавкими компонентами, когда получить образцы переменного состава и выделить стехиометрические соединения обычными способами довольно сложно. [c.135]

В заключение отметим, что возможности направленной кристаллизации не ограничиваются ее использованием в различных физико-химических исследованиях. Широко известна, например, гипотеза А. П. Виноградова о роли в формировании земной коры происходивших некогда в глобальном масштабе процессов, подобных зонной перекристаллизации [266]. Направленную кристаллизацию использовали при интерпретации механизма некоторых явлений, происходящих при обычной или пониженной температуре передвижение солей в почве, активный перенос вещества через клеточные мембраны, формирование мышечных тканей. Таким образом, будущее направленной кристаллизации, вероятно, связано не только с ее чисто утилитарным использованием, но и с примене,-нием основных идей и представлений рассматриваемого метода для объяснения и моделирования важнейших природных явлений. [c.190]

Как видно, большая часть примесей акцепторного характера имеет коэффициент распределения меньше единицы, а примеси донорного типа — больше единицы. Это обстоятельство приводит к тому, что при зонной перекристаллизации начало слитка обычно обладает дырочным типом проводимости, а остальной участок — электронным. [c.111]

Из-за высоких температур плавления при получении халькогенидов цинка и кадмия для полупроводниковой техники не пользуются методами зонной перекристаллизации или вытягивания монокристаллов из расплава. Исключение представляет теллурид кадмия, для которого разработан способ зонной перекристаллизации с вариацией давления пара летучей компоненты, позволяющей получить как электронные, так и дырочные образцы вещества [252, 254]. Более обычным методом является получение монокристаллов из газовой фазы [255]. В особенности интересны варианты этого метода, разработанные для сульфида цинка [256] и сульфида кадмия [257, 258]. [c.116]

Рассмотрение процесса кристаллизационной очистки веществ при одном проходе расплавленной зоны показывает, что хотя уже здесь процесс является многоступенчатым, но тем не менее достигаемый при этом эффект очистки в большинстве случаев недостаточен [109, 110]. Максимальное разделение (не больше чем в а раз) имеет место в начале исходного образца. В значительной части слитка состав его после одного прохода расплавленной зоны мало отличается от исходного состава, как это можно видеть из рис. 42. Поэтому на практике при использовании метода зонной перекристаллизации обычно стремятся повысить эффект очистки путем увеличения числа проходов расплавленной зоны. Для этой цели часто используется система последовательно расположенных друг за другом нагревателей (плавителей) и холодильников. Перемещение по длине слитка системы, например, из пяти нагревателей будет эквивалентно пятикратному проходу расплавленной зоны через слиток. В результате после нескольких таких проходов распределение примеси по длине слитка может существенно измениться и часть слитка можно отобрать в качестве продукта [111-1161. [c.190]

На практике процесс зонной перекристаллизации обычно осуществляется периодическим способом, хотя известны конструкции аппаратов для проведения непрерывного процесса [4, 132— 137]. Обзор основных из предложенных в литературе вариантов непрерывной зонной перекристаллизации проведен в работе [137]. Ввиду ряда значительных технических трудностей в их осуществлении при относительно небольшой производительности на практике эти варианты используются редко. То же самое следует сказать и в отношении вариантов метода зонной перекристаллизации, в которых используется принцип противотока фаз [138, 139]. [c.194]

ДО В является метод зонной перекристаллизации, или, как его обычно называют, метод зонной плавки. Идея этого метода состоит в перемещении узкой расплавленной зоны вдоль твердого образца, как это показано на рис. 33. [c.93]

Если очищать чистый германий такими методами современной металлургии, как зонная перекристаллизация, удается получить ультрачистый металлический германий. Зонную плавку металлов ведут в вакууме или в атмосфере инертного газа, обычно аргона. В цилиндрическую печь (рис. 46) с нагревающимися до высокой температуры кольцами вводят кварцевую или графитовую трубку, в которую помещена лодочка с тонким слитком спектрально чистого металлического германия. Когда лодочка медленно перемещается в кварцевой трубке (или цилиндрическая печь — вдоль кварцевой трубки), то слиток частично плавится со стороны горячего кольца. [c.374]

Для разделения смесей с близкими свойствами используется метод зонной перекристаллизации. Его обычно называют методом зонной плавки [12—13]. Этот метод основан на различии в составах жидкой и твердой фаз, находящихся в контакте друг с другом во время фазового перехода в ту или другую сторону. Зонная очистка применима в основном тогда, когда содержание примеси в слитке сравнительно невелико. Степень разделения компонентов характеризуется константой распределения Обычно х < если примесь снижает точку плавления, и йх > Ь если она повышает ее. Чем ближе к к единице, тем труднее происходит разделение. При к = 1 разделение смеси, естественно, невозможно. [c.327]

После зонной плавки и вытягивания монокристаллов антимонид алюминия обычно имеет дырочную проводимость. Для получения вещества с электронной проводимостью в него добавляют теллур или селен [168]. Зонная перекристаллизация почти не улучшает сопротивления образцов это объясняется тем, что в антимониде алюминия примесные уровни сушествуют не за счет посторонних загрязнений, а за счет беспорядка в решетке [171] или вакансий в решетке сурьмы [172]. Видимо, этим же можно объяснить то обстоятельство, что достигнутая до сих пор чистота антимонида алюминия невелика. [c.94]

Одним из основных путей сверхтонкой очистки материалов является метод зонной плавки (иначе метод зонной нли направленной перекристаллизации). Способ основан на неодинаковой растворимости примеси в жидкой и твердой фазах данного очищаемого материала. Обычно жидкая фаза растворяет примесь лучше, чем твердая. [c.460]

В некоторых случаях для создания переменного распределения компонентов более предпочтительным по сравнению с обычными методами направленной кристаллизации, связанными с относительным перемещением нагревателя и загрузки, является метод зонной перекристаллизации с градиентом температуры (ЗПГТ). Для ЗПГТ характерно самопроизвольное движение жидкой фазы в кристалле в стационарном поле температурного градиента. Движение зоны вызывается процессами растворения и кристаллизации на ее границах и диффузионным переносом растворяющегося в расплаве вещества к фронту кристаллизации. Кроме того, на скорость дви- [c.130]

Р-цию обычно проводят в кипящем этаноле, хлороформе шш уксусной к-те в инертной атмосфере. Продукты выделяют перекристаллизацией, возгонкой или с помощью зонной плавки. Выходы индолов 20-75%. [c.208]

Во всех случаях целесообразно предварительно очищать исходные вещества. Фосфор, мышьяк и сурьму обычно очищают возгонкой в вакууме, сурьму, не содержащую мышьяка, — зонной плавкой. Коэффициент распределения мышьяка в сурьме близок к единице, поэтому предварительно для удаления мышьяка сурьму хлорированием переводят в Sb ls, а 5ЬС1з перегоняют из солянокислого раствора и восстанавливают карбонилом железа. После этого сурьму подвергают зонной перекристаллизации. [c.304]

На той же колонне был подвергнут низкотемпературной ректификации моногерман. Германий, полученный из этого германа, обладал высоким удельным сопротивлением, несмотря на то, что дополнительной очистки германия зонной перекристаллизацией не проводилось. Плотность полученного германия выше на 0,007 г/см , а содержание кислорода в 3 раза мэньше, чем у обычного германия. Это свидетельствует о весьма малом содержании примесей в германии и высокой эффективности промышленной ректификационной колонны. [c.200]

Преимуществом образцов кольцеобразной формы является симметрия тепловых условий перекристаллизации в отличие от прямых образцов размер расплавленной зоны на кольцеобразном образце не зависит от положения нагревателя. К недостаткам первого способа относится изогнутость образца, препятствующая мо-нокристаллическому росту. Последний проход зоны в обоих методах выравнивания обычно ведут с меньшей скоростью, чем остальные. Многопроходная зонная перекристаллизация необходима лишь в тех случаях, когда коэффициент распределения близок к единице. При 7( 0,1 для выравнивания достаточно одного зонного прохода. [c.58]

Последовательное выделение структурных составляющих наблюдали в процессе зонной перекристаллизации сплавов трехкомпонентной эвтектической системы Mg — Zn — Al [86, с. 420]. Как и в случае двухкомпонентных систем, для оттеснения тройной эвтектики в конечную часть образца здесь потребовалось провести несколько проходов зоны. Состав эвтектики [47% (масс.) Mg, 50% (масс.) Zn, 37о(масс.) А1] оказался близким к установленному обычными методами. [c.167]

Вполне очевидно, что в ходе направленной кристаллизации параллельно с удалением второго компонента из одной части образца— обычно начальной при /(-<1 — протекает накопление этого компонента в другом конце загрузки. Это лежит в основе метода кристаллизационного концентрирования, в частном случае — зонного концентрирования (данный термин был предложен Довнаро-вичем [86, с. 405] вместо выражения концентрирование при помощи зонной перекристаллизации ). [c.173]

Хакл [237] использовал зонное концентрирование для извлечения вкусовых веществ, содержащихся во фруктах. Для этого вкусовые вещества предварительно э1Кстрагировали из соответствующего фруктового сока бензолом, затем полученный раствор подвергали зонной перекристаллизации. После достаточного числа проходов зоны конечная фракция представляла собой концентрат исследуемых соединений, которые далее изучали обычными аналитическими методами. [c.174]

Кристаллизационные методы широко применяются для получения металлов высокой чистоты, в том числе олова. Они обеспечивают глубокое удаление примесей и в технологической схеме обычно завершают очистку. Ограниченность использования зонной перекристаллизации обусловЛ ена снижением ее- эффективности с ростом исходной концентрации примесей. Последнее объясняется [1] концентрационным переохлаждением расплава и образованием ячеистой субструктуры. [c.57]

Особенносги и границы применимости метода. Современные металлургические методы глубокой очистки веществ основаны на перекристаллизации из расплава. К ним относятся направленная кристаллизация и зонная плавка. Эффективность этих методов зависит от количества и природы примесей, находящихся в исходном материале. Вследствие этого зонную плавку сочетают обычно с другими методами очистки, которые снижают общее количество примесей и удаляют те из них, для которых зонная плавка малоэффективна. В настоящее время методом зонной плавки производят очистку металлов, полупрЬ-водаиков, неорганических солей и органических соединений. [c.91]

Обычным методом получения нитратов рубидия и цезия является реакция нейтрализации их гидроокисей и карбонатов разбавленной азотной кислотой с последующим упариванием раствора досуха и нагреванием сухого остатка до плавления [93]. Нитрат цезия, благодаря меньшей растворимости в воде по сравнению с нитратами калия и особенно рубидия, может быть в значительной степени очищен от примесей этих элементов методом фракционированной кристаллизации [117, 302, 303]. Изучение поведения примесей калия и цезия при кристаллизации из воды нитрата рубидия показало, что коэффициент сокристаллизации (/)ц) примеси калия в интервале температур от О до 50° С больше единицы 0 = 6,2 при 25° О., в то же время для цезия [290] Оа = 0,74 при 25° С, и, таким образом, кристаллизация нитрата рубидия приводит к уменьшению в нем содержания примеси цезия и увеличению примеси калия. В присутствии ацетона величина возрастает до 0,95 [290]. Удаление некоторых примесей (железа, меди, свинца, натрия, калия и рубидия) из нитрата цезия можно произвести последовательной обработкой водного раствора технического продукта сначала 3%-ным водным раствором диэтилдитиокарбамата натрия при pH = 8, а затем активированным углем. Фильтрат упаривают до начала кристаллизации, а выделившиеся кристаллы подверг.ают. Трехкратной перекристаллизации. Наиболее эффективным методом получения особо чистых нитратов является кристаллизация анион-талогенаатов, в частности трехкратная кристаллизация дихлорио-Даатов Ме[1(С1)2] с последующей обработкой продукта азотной Жислотой [117, 304]. Для получения нитрата цезия без примеси ру- Йидия предложен также метод зонной плавки [305]. [c.125]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология