Общие понятия. Общее понятие «зонная плавка» охватывает совокупность методов

Общее понятие «зонная плавка» охватывает совокупность методов, позволяющих перераспределять растворимые добавки или примеси в кристаллических веществах. Для всех этих методов характерно медленное перемещение узкой расплавленной зоны через сравнительно длинный твердый образец, в результате чего достигается перераспределение примесей. Если правильно выбрать число, ширину и направление движения зон, а также исходный состав образца, то можно добиться осуществления многих полезных, а иногда даже замечательных операций. Перемещающаяся по слитку расплавленная зона имеет две поверхности раздела между жидкой и твердой фазами — плавящуюся и затвердевающую. Способность зоны перераспределять примеси обусловлена главным образом тем, что происходит на затвердевающей поверхности. На плавящейся поверхности твердое вещество просто плавится и смешивается с содержимым зоны, т. е. как бы загружается в воронку. На затвердевающей поверхности концентрация примеси в только что затвердевшей части обычно отличается от ее концентрации в жидкости. Если примесь понижает температуру плавления растворителя, то ее концентрация в затвердевшей части будет меньше, чем в жидкой. Поэтому примесь будет оттесняться затвердевающим веществом и собираться в жидкой зоне. Если же примесь повышает температуру плавления растворителя, то ее концентрация в затвердевшей части будет больше, чем в жидкой, а сама жидкость станет обедняться примесью. Таким образом, при перемещении фронта кристаллизации одни примеси оттесняются, а другие притягиваются (поглощаются). Эти особенности затвердевания растворов хорошо известны. Они составляют основу процесса разделения путем дробной кристаллизации, применяемого уже сотни лет. Они лежат и в основе зонной плавки. Главное различие между зонной плавкой и дробной кристаллизацией состоит в том, что в первом случае одновременно плавится не весь материал, а только его часть. Это технологическое нововведение в огромной степени повысило эффективность кристаллизации как способа разделения, открыв новые пути ее применения.

Дата добавления: 2015-08-20