Cтраница 2
Таким образом, только первые пять окислов из табл. 7 могут быть применены для испарителей. Но и для них имеется верхний температурный предел при использовании в условиях вакуума, который определяется давлением паров при их сублимации. Например, MgO заметно сублимирует в области температур 1600 - 1900 С, А12О3 - при 1900 С и ВеО - в области температур 1900 - 2100 С. В принципе совместимость испаряемого металла с материалом испарителя, изготовленного из данного окисла, может быть установлена сравнением энергии диссоциации двух окислов соответствующих металлов при заданной температуре. Подобный подход не позволяет предсказать кинетику реакции. Иногда реакция может проходить достаточно медленно, что несмотря на невысокую термодинамическую стабильность разрешает использовать данную пару испаряемый металл-испаритель с ограничениями. К сожалению, не все интересующие нас реакции на границе окисел-металл исследованы достаточно подробно. Джонсон [82] исследовал стабильность двадцати одной пары металл - окисел металла в вакууме при температурах 1500 - 2300 С. Наиболее слабыми формами взаимодействия являются обесцвечивание поверхности окисла и проникновение металла в окисел по границам кристаллитов. Более интенсивные реакции могут сопровождаться взаимной коррозией поверхности окисла или образованием на ней новой фазы. В процессах испарения металлов из окисных тиглей не всегда очевидна роль этих эффектов. Например, относительно сильное взаимодействие, сопровождающееся образованием новой фазы, вполне допустимо в том случае, если образующиеся продукты реакции нелетучи. Наоборот, видимое отсутствие обесцвечивания границы раздела может обусловливаться испарением летучих субокислов - продуктов реакции. В табл. 8, составленной по данным работ Джонсона [82], Экономоса и Кинжери [81, 83] и Коля [64], суммированы сведения относительно стабильности различных пар металл - окисел металла. Из таблицы следует, что такие тугоплавкие металлы, как Mo, W и Та не могут быть испарены из окисных испарителей. Эти данные также представляют интерес, если оценивать стабильность контакта нагревателя из тугоплавкого металла с тиглями или лодочками из окислов металлов. Среди других металлов только N1 и Be либо вовсе не вступают в реакцию, либо имеют достаточно малую скорость реакции, что позволяет проводить их испарение из керамических лодочек. Испарение Si и Т1 из тиглей на основе наиболее прочных окислов представляет собой предельный случай. Испарители из окислов металлов хотя и не сильно взаимодействуют с этими элементами, однако при испарении образуются летучие субокислы, вследствие чего в пленке могут появиться включения, содержащие окислы металлов. Существуют металлы, не приведенные в табл. 8, которые могут быть испарены из испарителей, изготовленных из тугоплавких окислов. Такими металлами являются, например, As, Sb, Bi, Те, Са, Мп и другие с температурой испарения ниже 1000 С, а также Со, Fe, Pd, Pt, Rh, температура испарения которых лежит в пределах 1500 - 2100 С. Тигли из окислов металлов обычно нагреваются за счет излучения от нити нагревателя из тугоплавкого металла. Простейшая конструкция нагревателя, приведенная на рис. 17, представляет собой проволочную спираль. Спираль нагревателя касается тигля в нескольких местах, увеличивая таким образом теплопередачу. Однако это влечет за собой опасность разрушения нагревателя и испарителя из окиси металла. Испаритель должен быть окружен радиационными экранами, так как нагреватель излучает малую долю энергии в направлении тигля. [16]