Жидкости зонная плавка

Эффективным методом очистки веществ является зонная плавка [110, 111]. Расплавленная зона, образующаяся при нагревании твердого продукта, перемещается между двумя твердыми фазами. Может использоваться и метод зонного вымораживания, при котором расплавленный продукт очень медленно застывает. Аппарат снабжается несколькими обогреваемыми кольцами, между которыми находятся охлаждающие устройства. Вращение трубки с очищенным веществом позволяет перемешивать жидкую фазу, особенно на поверхности раздела жидкость — твердая фаза, что улучшает теплообмен и повышает скорость прохода зоны. [c.68]

ЧИСТОЕ ВЕЩЕСТВО - простые вещества или соединения, жидкости, сплавы, смеси, содержащие примеси в таком количестве, которое не влияет на характерные свойства основного вещества. Предельное содержание примесей определяется свойствами, получением или использованием веществ и, как правило, составляет доли процента, даже меньше. Современная наука и техника предъявляют очень высокие требования к чистоте вещества. Например, в полупроводниках на сто миллионов атомов германия допускается лишь один атом примеси другого элемента (напр., бора). Ч. в. получают специальными методами зонной плавкой, вытягиванием монокристаллов и др. Определение Ч. в. отличается от определения чистоты реактивов химических. [c.286]

Иногда проводят бестигельную зонную плавку тугоплавких веществ. Ее применяют, если нельзя подобрать материал для лодочки, не реагирующий с расплавом. В данном методе пруток очищаемого материала располагают вертикально в вакуумированной камере и создают расплавленную зону с помощью электронного луча. Жидкость удерживает от стекания поверхностное натяжение расплава. [c.385]

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]

Сначала расплавляют узкую зону, совпадающую с левым концом стержня. Так как эта зона слева не контактирует с твердой фазой, то концентрация примеси в ней остается Со. Незначительное передвижение нагревателя в правую сторону приведет к кристаллизации металла слева от нагревателя и перемещению расплавленной зоны в правую сторону. В первой порции затвердевшего металла концентрация примеси составит с = 1 со, и, так как <1, она будет меньше исходной. Дальнейшее перемещение расплавленной зоны приводит к увеличению концентрации примеси в жидкости и накоплению примеси в правом конце стержня. Многократное прохождение зоны вдоль стержня приводит к глубокой очистке металла и достижению особых свойств. Примером может служить очистка германия, используемого в качестве полупроводникового материала. Присутствие в этом металле небольших количеств меди, железа, никеля резко изменяет его проводимость и делает непригодным для применения в радиол технических устройствах. Очистка зонной плавкой снижает содержание указанных элементов до концентрации, меньшей, чем один атом примеси на 10 атомов германия. [c.124]

Жидкость - твердое тело Статическая сорбция. Соосаждение. Твердофазная экстракция Динамическая сорбция. Зонная плавка и направленная кристаллизация Жидкостно-твердофазная хроматография (ЖТХ) [c.108]

Направленная кристаллизация эффективнее зонной плавки, так как примесь из твердой фазы переходит в сравнительно большой объем жидкости, за один проход направленной кристаллизации очищаются 5-7 нижних частей образца из 10, в то время как при зонной плавке до той же степени чистоты очищается только первая часть. Отбор наиболее загрязненной фракции позволяет повысить степень предельной очистки в случае направленной кристаллизации. Недостатком метода направленной кристаллизации является сло ость автоматизации установки, включая отбор загрязненной фракции. [c.105]

Еще одним методом, применяемым для разделения смесей на составляющие компоненты, является зонная плавка. Она представляет собой относительно новый метод 11595], в котором стержень твердого материала подвергается воздействию нагревателя, медленно передвигаемого по его длине, так что зона плавления проходит через материал. Любая примесь, более растворимая в жидкости, чем в твердой фазе (которая снижает температуру плавления), будет концентрироваться в зоне расплава и переноситься через материал. При [c.200]

ДИМО очистить для производства транзисторов. Какая из трех только что обсуждавшихся фазовых диаграмм наилучшим образом описывает поведение образца германия, особого значения не имеет. Во всех случаях, если частично расплавить образец, первая порция образовавшегося расплава будет отличаться по концентрацпи примесей от исходного образца. При зонной плавке узкий нагреватель перемещается вдоль металлического стержня, разогревая узкую зону, положение которой непрерывно меняется при движении нагревателя вдоль стержня. Плавление происходит в области переднего края этой зоны, а затвердевание — в последующих областях. Таким образом, если примеси более растворимы в расплаве, чем в кристаллическом веществе, нагреватель будет продвигать примеси вперед по своему пути. Если же примеси менее растворимы в жидкости, чем в кристаллическом веществе, они будут перемещаться в на- [c.185]

Некоторые твердые вещества, ввиду того что они плавятся с разложением или слишком легко возгоняются, нельзя очистить методом зонной плавки. К таким веществам применим метод, называемый зонной очисткой в парах. По этому методу через твердое вещество проводится зона его паров, а не расплавленная зона. Распределение примесей в данном случае зависит от равновесия пар — твердое тело, а не от равновесия жидкость — твердое тело. Образец находится в откачанной, точно изготовленной трубке из бора с графитовыми поршнями, которые передвигаются с помощью стержней из нержавеющей стали [138]. Метод был применен только к очистке мышьяка, но он должен быть эффективным и в случае органических соединений. [c.186]

Однако эти трудности могут быть частично или полностью преодолены соответствующими видоизменениями в конструкции прибора и в проведении опытов. Например, многие исследователи, применяющие метод зонной плавки к органическим соединениям, предотвращают стекание жидкости из зоны расплава вертикальным ограждением зоны и продвижением ее в направлении сверху вниз. Чтобы ускорить отвод теплоты плавления, тигель искусственно охлаждают, пропуская вслед за расплавленной зоной последовательно горячую и холодную зоны. Опасности разрушения тиглей можно избежать, используя тефлоновый тигель [40]. В какой-то степени можно даже преодолеть трудности, обусловленные высокой вязкостью, используя один из методов размешивания расплавленной зоны [70]. [c.236]

В настоящее время делаются попытки применить метод зонной плавки для очистки жидкостей . Этот метод оказался применим для очистки только предварительно замороженной жидкости. Для этого жидкость помещают в узкую и длинную стеклянную лодочку (шириной 12 мм, длиной 110 мм) и замораживают при —30 °С с помощью циркуляционного охлаждающего устройства, работающего на смеси твёрдой углекислоты с ацетоном. Замороженную жидкость в лодочке медленно протягивают с помощью моторчика Уоррена со скоростью 1 см ч через несколько последовательных зонных нагревателей, расположенных на расстоянии около 1,8 см друг от друга и представляющих собой витки нихромовой проволоки диаметром [c.452]

При наплавке поверхностей крупногабаритных деталей последние необходимо предварительно подогреть доступными способами. Тонкие слои наплавленного металла легче получить вибродуговой наплавкой (с вибрирующим электродом), при которой дуга прерывиста, а зона плавки охлаждается струей жидкости или пара (рис. 3.8). [c.81]

Примеси из твердой фазы уходят в жидкость, которая является как бы коллектором для них и при своем перемещении жидкая фаза освобождает от примесей один конец монокристалла, обога-Рис. 188. Схема зонной плавки ми другой. Схема проведе- [c.436]

Рис. 3. Аппарат для зонной плавки жидкостей с температурой плавления до минус 120-минус 130° /—алюминиевый блок 2—емкость для жидкого азота 3— прорези для размещения нагревателей нагреватели 5—теплоизоляция (У—фторопластовый цилиндр 7—трубопровод для жидкого азота < —нагреватель 9—электромагнитный клапан Т70—питающий трубопровод 7/—сосуд Дьюара

Рис. 6. Аппарат для зонной плавки жидкостей с температурой плавления до —140°

В описанном аппарате могут быть очищены значительные по сравнению с низкотемпературной зонной плавкой количества жидкостей с температурой плавления до минус 130— минус 140°. При очистке веществ с температурами плавления выше минус 30° в качестве хладоагента более удобно применять смесь твердой углекислоты с ацетоном. [c.486]

Зонная плавка и экстракция растворителем (экстракци жидкость — жидкость, см. также в разд. 38.3.5). [c.588]

Глубокая очистка вещества потребовала усовершенствования известных методов разделения смесей, а также разработки новых методов. Так, например, именно для глубокой очистки вначале металлов, а затем и других веществ в 50-х годах был разработан метод зонной перекристаллизации (зонной плавки), который и в настоящее время широко применяется и в лабораториях, и в промышленности. Совсем недавно предложен метод термодистилляции, позволяющий производить эффективную очистку жидкостей от находящихся в них примесей в виде взвешенных частиц. Развит метод ректификации в режиме [c.9]

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

Для летучих примесей, когда не выполняется пятое допущение Пфанна об отсутствии газообмена между твердой, жидкой и газообразной фазами, используют подход, предложенный Бумгардом. При этом считают, что зонная плавка проводится с постоянной скоростью v перемещения зоны и при постоянном давлении пара примеси. Концентрация примеси в зоне (x) определяется процессами кристаллизации и плавления и скоростью обмена между жидкостью и газовой фазой [c.92]

Кристаллофизические методы очистки, основанные на распределении примеси между твердой и жидкой фазами, такие, как зонная плавка, вытягивание кристалла и направленная кристаллизация, начали применяться в технологии (сначала для очистки германия, а потом и других элементов) с пятидесятых годов. Однако особая легкоплавкость галлия послужила причиной того, что для его очистки еще в тридцатых годах был предложен подобный метод — дробная кристаллизация металла. В металл, расплавленный под слоем разбавленной соляной кислоты и охлажденный до температуры кристаллизации, вносят затравку чистого металла. Кристаллизацию проводят до тех пор, пока в жидком состоянии не останется 8—10% от исходного галлия, после чего отделяют кристаллы от расплава, например, центрифугированием. Так как почти все примеси, если их содержание в галлии превышает0,0003%, концентрируются в оставшейся жидкости, кристаллы оказываются чище исходного металла. Кристаллы промывают дистиллированной водой, и цикл кристаллиазции повторяют. После 6—10 таких циклов из галия чистотой 99,999% можно получить металл чистотой 99,9999% [1121. [c.265]

КИМ образом, их содержание в металле уменьшается. При использовании метода зонной плавки, применяемого для глубокой очистки металлов, примеси распределяются между твердым металлом и прилегающей к нему небольшой зоной жидкого металла. Обычно жидкость обогашена примесью, т. е. г = С,-(т)/Сг(ж) меньше единицы. Поэтому постепенное иродвижение расплавленной зоны вдоль очищаемого стержня, как это иоказано на рис. IV.3, приводит к уменьшению содержания примесей в металле слева от зоны и к скоплению их в правом конце стержня. Многократное повторение проходов нагревателя вдоль стержня снижает содержание иримесей до нескольких атомов на миллион атомов основного металла. [c.69]

На этом основан принцип зонной плавки, которая осуществляется следующим образом в монокристалле создается с помощью интенсивных источников энергии (электронный луч или луч лазера в вакууме) узкая расплавленная зона, медленно движущаяся по монокристаллу. Примеси из твердой фазьс уходят в жидкость, которая является как бы коллектором для них и при своем перемещении жидкая фаза освобождает от примесей один конец монокристалла, обогащая ими другой. Схема проведения зонной плавки показана на рис. 207, причем безразлично, что / вигается — источники энергии [c.449]

Важными этапами в развитии X. т. т. явилось создание совр. методов выращивания монокристаллов больших размеров (см. Монокристаллов выращивание) из расплава, из перегретых водных р-ров (см. Гидротермальные процессы), разработка процесса выращивания по механизму пар - жидкость -кристалл, методов зонной плавки кристаллов, методов управления св-вами кристалла путем наложения при его выращивании магнитных и электрич. полей. Значительное месго в Х.т.т. занимает получение и исследование св-в пленок и покрьттий. [c.262]

В отличие от аппаратуры для низкотемпературной зонной плавки, аппаратура, применяемая для направленной кристаллизации жидкостей, отличается большой простотой. Ее характерная особенность — отсутствие необходимости длительного поддержания значительной части образца в рясилиоленном состоянии, что имеет место при направленной кристаллизации твердых неществ при обычной температуре объектов. Таким образом, при направленной кристаллизации жидкостей вовсе отпадает необходимость в каких-либо нагрсватсльн),1х устройствах. [c.356]

Для очистки твердых веществ зонной плавкой нами использован простейший прибор типа установки Вилмана, описанный в работе [51]. В отличие от прибора Вилмана на нашей установке автоматизация перемещения зон достигнута использованием кулачкового механизма, так как он одинаково надежен при любых скоростях движения зон. Количество зон не ограничено. Количество вещества в наших исследованиях вырьи-ровали от 1 до 10 мл. Рабочий интервал температур составил 293-523 К, Эксперименты по применению зонной плавки для очистки жидкостей, плавящихся при низкой температуре, затруднены из-за необходимости одновременного использования хладоагента и нагревателя [149]. [c.103]

Поскольку зонная плавка связана с интенсивным местным нагревом, ее применение ограничивается термически устойчивыми веществами. Во многих случаях приходится удалять воздух, чтобы исключить возможность окисления, а также учитывать другие возможные химические реакции. В действительности процесс увеличения содержания примесей по направлению движения нагревателя (если допустить, что примеси концентрируются в жидкости) несколько сложнее, чем могло бы показаться пз приведенного описания. Лучшее объяснение процесса можно получить, если сосредоточить внимание на зоне, с которой сдвигается нагреватель, и выяснить, какое вещество будет в первую очередь кристаллизоваться из расплава. Ответ на этот вопрос состоит в том, что, хотя в самом расплаве ко1Щентрация примесей велика, в первую очередь будет кристаллизоваться вещество с низкой концентрацией примесей (приближающейся к нулю по мере уменьшения взаимной растворимости твердых веществ). Примеси, оказавшись в жидкой фазе, проявляют тенденцию оставаться в ней. Степень очистки уменьшается по мере продвижения нагревателя, поскольку в расплавленной фазе повышается концентрация примесей. [c.186]

Методы очистки могут быть физическими либо химическими. Физические методы включают дистилляцию, сублимацию, испарение летучих примесей, рекристаллизацию из расплава, фракционную кристаллизацию, электролиз жидкостей или твердых веществ, жидкостную экстракцию, хроматографию, ионный обмен. Важнейшим из них и наиболее общим является предложенный Пфанном метод зонной плавки—частный метод перекристаллизации из расплава (далее мы обсудим его). Все остальные методы полезны в тех случаях, когда зонная плавка неэффективна, или же они используются в сочетании с методом зонной плавки, а область открывает простор для проявления изобретательности, здесь можно применить также такие современные методы, как ионный обмен и хроматография, не получившие пока широкого распространения в этой области. Например, проблема получения сверхчистого никеля с соотношением N1 Ре или N1 Со, равным 10 1, давно ждала своего решения. Вследствие сходства физико-химических свойств всех трех металлов зонная плавка была неэффективной, хотя этим методом удается хорошо очистить никель от всех других примесей. При такой концентрации железо и кобальт препятствуют исследованию энергетических зон никеля по причинам, аналогичным указанным в разд. 4.1 (так как примесные атомы действуют как центры рассеяния электронов). Однако в аналитической химии развиты методы ионообменного разделения железа, кобальта и никеля. Если железо и кобальт отделить от никеля этим способом в водном растворе соли, а затем никель электролитически осадить и подвергнуть зонной плавке, с тем чтобы отделить от других элементов, то можно получить металл высокой степени чистоты с содержанием примесей железа и кобальта в десять —сто раз меньшим, чем при любых других доступных методах очистки. [c.212]

Как известно, наиболее чистые вещества (металлы и полупроводниковые соединения) были получены именно с применением кристаллизационных методов очистки, в частности зонной плавкой, так что последнюю можно по праву считать чемпионом в семействе других способов ультраочистки. Применение данного метода для очистки жидкостей целесообразно, например, в следующих случаях 1) при очистке мономеров и других термолабильных веществ 2) в том случае, если примесь образует азеотропную смесь с основным веществом 3) при глубокой очистке агрессивных и склонных к гидролизу жидкостей типа хлоридов элементов 1П, IV и V групп периодической системы Д. И. Менделеева. В последнем случае использование кристаллизационных методов очистки особенно перспективно по той причине, что очищаемый объект находится в основном в малоактивном твердом состоянии и не контактирует ни с чем, за исключением стенок контейнера, что почти исключает возможность попадания внешних загрязнений. [c.471]

В довольно значительном количестве работ, например [17—21], описаны аппараты для низкотемпературной зонной плавки, состоящие из чередующихся кольцевых нагревателей и холодильников. В холодильниках используется либо принудительная циркуляция охлаждающей жидкости (змеевиковые или труба в трубе ), либо они представляют собой металлические хладоводы, выходящие из емкости с хладоагентом. [c.475]

Зонная плавка. Этот процесс используется либо для очистки исходного материала, либо для получения кристаллического материала, в котором содержится заданное количество примеси. Зонная плавка описана в монографии Пфанна [Р1апп, 1958]. Что касается ее применения для очистки веществ, то это удобный способ проведения давно известного процесса если перемешиваемый расплав затвердевает, то любая примесь стремится сконцентрироваться либо в первой, либо в последней порции кристаллизующейся жидкости. Во втором случае, когда примесь концентрируется в последней порции кристаллизующегося вещества, ее удаляют, и оставшийся материал будет чище, чем исходный. Дальнейшая кристаллизация приведет к еще большей очистке. [c.257]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология