Распределение после одного прохода

Перемещение зоны по образцу приводит к приблизительно распределению в виде кривой (3.2.). Кривая имеет три разных участка: начальный, средний (горизонтальный) и конечный. Эти участки образуются следующим образом. Когда внутренний (правый) край расплавленной зоны совмещается с начальным концом образца, концентрация примеси в зоне равна средней концентрации. После перемещения зоны на небольшое расстояние она затвердевает в начальной точке в виде слоя твердой фазы с концентрацией примеси. В точке зона захватывает вследствие расплавления слой с концентрацией примеси . В результате зона обогащается примесью, что приводит к затвердеванию слоев со все более высокими концентрациями примеси. По мере перемещения зоны обогащение идет дальше, но с убывающей скоростью, пока концентрация примеси в ней не достигнет величины отношения средней концентрации к коэффициенту распределения. С этого момента концентрации, захватываемые зоной и оставляемые ею, уравниваются, так что концентрация примеси в затвердевающей фазе остается равной до тех пор, пока зона не подойдет к концу образца. Дальнейшее перемещение нагревателя ведет к уменьшению длины расплавленной зоны и повышению концентрации примеси в ней.

Фиг. 3.1. Схема перемещения расплавленной зоны длиной I по цилиндрическому слитку длиной L.

Фиг. 3.2. Приблизительное распределение концентрации примеси после одного прохода расплавленной зоны через слиток со средней однородной концентрацией .

Начальный участок кривой соответствует области очистки, так как концентрация примеси в ней меньше средней. Горизонтальный участок кривой соответствует области однородного состава, а обеспечение однородности состава входит в задачу методов зонного выравнивания. Математически эти два участка являются единой областью, так как они характеризуются одним и тем же уравнением. Третий участок описывается уравнением нормальной кристаллизации. Поскольку общее количество примеси в образце остается неизменным, площадь начального участка под горизонталью должна быть равна площади конечного переходного участка над этой горизонталью.

Процесс, изображенный на этой кривой, можно назвать зонной плавкой образца однородного состава.

Если длину расплавленной зоны сделать равной длине слитка, то этот процесс будет называться нормальной кристаллизацией.

Дата добавления: 2015-08-20