imported>Tucvbif: /* См. также */

2025-12-31T03:35:13Z

См. также

Новая страница

[[Файл:Tantalum single crystal and 1cm3 cube.jpg|thumb|Монокристалл [[Тантал (элемент)|тантала]] высокой чистоты (99.999 % = 5N), выращенный методом зонной перекристаллизации (цилиндрический объект в центре)]]
[[Файл:Zone melting scheme.svg|thumb|Схема установки для выращивания монокристаллов методом зонной плавки: слева — горизонтальная плавка с использованием тигля, справа — бестигельная зонная плавка.
1 — кристалл; 2 — расплавленная зона; 3 — исходный материал; 4 — стенки герметичной камеры; 5 — высокочастотный индуктор; 6 — тигель; 7 — держатель кристалла.]]
'''Зо́нная пла́вка''' ('''зо́нная перекристаллиза́ция''') — метод [[Рафинирование|очистки]] твёрдых веществ, основанный на различной растворимости примесей в твёрдой и жидкой фазах. Метод является разновидностью [[направленная кристаллизация|направленной кристаллизации]], от которой отличается тем, что в каждый момент времени расплавленной является некоторая небольшая часть образца. Такая расплавленная зона передвигается по образцу, что приводит к перераспределению примесей. Если примесь лучше растворяется в жидкой фазе, то она постепенно накапливается в расплавленной зоне, двигаясь вместе с ней. В результате примесь скапливается в одной части исходного образца. По сравнению с направленной кристаллизацией этот метод обладает большей эффективностью. Метод был предложен Уильямом Гарднером Пфанном в 1952 году и с тех пор завоевал большую популярность. В настоящее время метод используется для очистки более 1500 веществ.

Схема устройства для зонной плавки в лодочке приведена на рисунке
{{Файл с описанием|Germ burn4rekristal.svg|400px|||общая ширина=min-content|рамка=двойная|заголовок=Схема устройства для зонной плавки германия|{{Список определений|
;1:индукционные катушки
;2:расплавленные зоны
;3:очищенный германий
;4:сверхчистый германий
;5:германий с повышенным содержанием примесей
;6:графитовая лодочка}}}}
Очищаемое вещество помещают в лодочку из тугоплавкого материала. Основные требования к материалу лодочки:
* высокая температура плавления;
* материал лодочки не должен растворяться в очищаемом веществе или реагировать с ним.
Лодочку помещают в горизонтальную трубу, у которой один конец может быть запаян или через него подают инертный газ. Если он запаян, то другой конец трубы соединён с вакуумной установкой.

Один конец образца расплавляется, затем расплавленная зона начинает двигаться вдоль слитка. Длина расплавленной зоны зависит от длины слитка и составляет несколько сантиметров. Вещество плавится либо индукционными токами, либо теплопередачей в печи сопротивления. Скорость движения составляет, как правило, от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в час. Движение может осуществляться либо за счёт вытягивания лодочки через неподвижную печь, либо смещением зоны нагрева. Иногда для повышения эффективности увеличивают число проходов зоны или число зон.
Распределение примеси характеризуется [[коэффициент распределения|коэффициентом распределения]], который равен

<math>K=\frac{C_S}{C_L},</math>

где <math>C_S</math> — концентрация примеси в твёрдой фазе, <math>C_L</math> — концентрация примеси в жидкой фазе.

Иногда вместо коэффициента распределения <math>K</math> используют коэффициент разделения <math>\alpha</math>, который равен

<math>\alpha=\frac{C_S(1-C_L)}{C_L(1-C_S)}</math>.

Примеси, для которых коэффициент распределения <math>K < 1</math>, концентрируются в расплавленной зоне и вместе с ней перемещаются к концу слитка. С другой стороны от расплавленной зоны образуются слои вещества, более чистого относительно примесей, для которых <math>K < 1</math>. Те примеси, для которых <math>K > 1</math>, наоборот, концентрируются в начале слитка. Если осуществить многократное прохождение расплавленной зоны, то примеси с <math>K < 1</math> соберутся в конце слитка. Для примесей с <math>K > 1</math> метод мало эффективен. Самые чистые части слитка (из середины) используются для изготовления приборов. Таким методом можно очистить германий до образцов с удельным сопротивлением порядка 70 Ом·см, в которых остаётся примерно один атом примеси на 10<sup>10</sup> атомов германия.

Если расплав вступает в реакцию с материалом тигля (лодочки), или очищаемое вещество имеет высокую температуру плавления (>1500 °C), применяют [[бестигельная зонная плавка|бестигельную зонную плавку]].

Метод обладает рядом недостатков. Основной недостаток — невозможность масштабирования, так как скорость процесса определяется скоростью диффузии примеси. Поэтому метод применяется для конечной стадии очистки при получении особо чистых веществ. Максимальные габариты лодочки — длина 50 см, толщина — 2‒3 см, длина расплавленной зоны — 5 см.

== См. также ==
* [[Бестигельная зонная плавка]]
* [[Зонное выравнивание]]

== Литература ==
* ''Харин А. Н., Катаева Н. А., Харина А. Т.'' Курс химии — М.: «Высшая школа», 1975. — 416 с.
* ''Мюллер Г.'' Выращивание кристаллов из расплава. Конвекция и неоднородности — М.: «Мир», 1991. — 149 с. — ISBN 5-03-002101-9
* ''Херрингтон Е.'' Зонная плавка органических веществ — М.: Мир, 1965. — 260 с.

{{rq|
{{переработать|дата=2011-02-23}}
{{плохое оформление|дата=2011-02-23}}
}}
{{Методы разделения}}

[[Категория:Глубокая очистка веществ]]
[[Категория:Технология полупроводников]]
[[Категория:Массообмен]]

Зонная плавка - История изменений

imported>Tucvbif: /* См. также */