Вращение - тигель
Cтраница 3
Для выяснения природы этого механизма колебаний проведены расчеты при наличии вращения тигля и отсутствии вращения кристалла на поверхности расплава, которые позволили установить, что основной причиной этих колебаний является неустойчивость изотермического течения при вращении тигля, на которую накладывается взаимодействие с тепловой гравитационной конвекцией, что приводит к упоминавшейся W-образной структуре изотерм. Этот вывод подтверждается и прямым расчетом тепловой гравитационой конвекции при вращении кристалла и покоящемся тигле. Отметим, что этот эффект конвективного взаимодействия зависит от высоты расплава и числа Прандтля. Например, в [6] упоминается о стабилизации течения, обусловленного тепловой конвекцией при повышении скорости вращения тигля для параметров, характерных для роста кристаллов кремния, что не подтверждается при данных параметрах ( взятых, как упоминалось, из технологической практики роста кристаллов арсенида галлия) как в двумерном ( осесимметрическом), так и в трехмерном приближениях. Более того, при моделировании конвекции в трехмерном приближении течение, соответствующее упомянутым параметрам, имеет турбулентный характер. [31]
Навеску в 0 5 - 1 г тонкоизмельченной железной руды помещают в никелевый или железный тигель, тщательно смешивают с 5 - 6-кратным количеством перекиси натрия и сплавляют на газовой горелке или в специально отведенном для сплавлений муфеле при температуре темнокрасного каления ( 600 - 700), перемешивая время от - времени расплавленную массу осторожным вращением тигля. Сплавление продолжают обычно 10 - 15 мин. Окончив сплавление, жидкий сплав распределяют наклонным вращением по стенкам тигля и, когда тигель охладится, его помещают в высокий стакан, накрытый часовым стеклом, и заливают 100 мл горячей воды. По растворении сплава и удалении тигля приливают, если раствор окрашен манганатом в зеленый цвет, несколько капель спирта для его восстановления ( выпадения в осадок) и содержимое стакана кипятят 10 - 15 мин. [32]
Для выращивания кристаллов YaFesO используется шихта ( молярная доля): 10 % Y2O3 20 4 % Fe203, 36 8 % PbO, 27 1 % PbF2, 5 5 % ВзОз. Вращение тигля способствует повышению качества кристаллов, но затрудняет их укрупнение. Тем не менее в тиглях вместимостью 3 л вырастают отдельные кристаллы массой до 100 г и больше. Первые преобладают на медленно растущих кристаллах. [33]
Оба штока ( верхний и нижний) соединены с механизмами, обеспечивающими поступательное и вращательное движение их в любом из указанных направлений. Вращение тигля 5 и затравки 9 необходимо для обеспечения равномерного нагрева и некоторого перемешивания расплава. [34]
Непосредственно перед выращиванием кристалла шихту выдерживали в расплавленном состоянии при температуре около 1200 в течение 3 часов до окончания реакции между исходными окислами. Во время вращения тигля со скоростью 30 об / мин в центральной части поверхности расплава наблюдается образование завихрений в виде темных струн. Природу этих завихрений можно объяснить расслоением компонентов расплава, значительно отличающихся по плотности. [35]
С увеличением скорости вращения кристалла ( рис. 120, а, б) характер потоков меняется, увеличивается перемешивание в средней и осевой частях расплава. С увеличением скорости вращения тигля ( см. рис. 120, в) при практически неподвижном кристалле потоки наблюдаются преимущественно в осевой области. Ускоренное вращение тигля с одновременным вращением кристалла способствует переносу атомов кислорода от стенок тигля к выращиваемому кристаллу. [37]
Шихта нагревается до полного расплавления. Выдержка при максимальной температуре и вращение тигля обеспечивают гомогенизацию раствора. На стадии формирования зародыша расплав охлаждается с минимальной скоростью, по мере обеднения расплава эту скорость увеличивают. [38]
При применении этого способа кристалл растет на монокристаллической затравке, которая вытягивается из расплава ( рис. 5.9), градиенты температуры по оси кристалла невелики. Для улучшения распределения примеси обычно применяется вращение тигля и / или затравки. При реализации этого можно удалять примеси, у которых коэффициент распределения К 1, так как при медленном росте бездефектного монокристалла атомам примеси трудно внедряться в кристаллическую решетку основного элемента. Регулированием температуры расплава и скоростью вытягивания добиваются одинакового диаметра кристалла по длине. [39]
В платиновый тигель помещают 0 25 г силиката, присыпают туда же около 3 / 4 смеси буры и соды и осторожно, чтобы не поцарапать тигель, перемешивают стеклянной палочкой. Полезно для лучшего перемешивания пересыпать смесь осторожным вращением тигля в наклонном положении. Далее хорошо обмывают стеклянную палочку оставшейся смесью, которую затем всыпают в тигель. Тигель закрывают крышкой и ставят на чистый, не покрытый ржавчиной фарфоровый треугольник, так чтобы тигель входил в него примерно на 2 / 3 своей высоты. [40]
В платиновый тигель помещают 0 25 г силиката, дополняют тигель до 3А его объема смесью буры и соды и осторожно, чтобы не поцарапать тигель, перемешивают стеклянной палочкой. Полезно для лучшего перемешивания пересыпать смесь осторожным вращением тигля в наклонном положении. Далее хорошо обмывают стеклянную палочку оставшейся смесью, которую затем всыпают в тигель. Тигель закрывают крышкой и ставят на чистый фарфоровый треугольник, так, чтобы тигель входил в него примерно на 2 / з своей высоты. [41]
 |
Схема движения расплава. [42] |
Другим интересным случаем движения расплава является возникновение свободной конвекции под действием центробежных и кориолисовых сил. Это явление проявляет себя наиболее сильно при вращении тигля и кристалла в одну сторону с равными скоростями. [43]
Нагревание расплава существенно выше температуры кристаллизации вызывает полное его перемешивание, и следующий кристалл, выращенный по тому же циклу, имеет практически то же самое значение Тк. Рядом экспериментальных работ [2, 17] доказано, что полного перемешивания расплава можно добиться также вращением тигля с расплавом со скоростью 60 об / мин и реверсированием через каждые 30 секунд. [44]
Гаррисон, Стефенс и Шелтон62 и Хартман63 ротационным вискозиметром измеряли вязкость расплавленных эмалей. Определенные расплавы эмалей заметно отличаются от обычных жидкостей, так как соотношение между скоростью вращения тигля в расплаве и скоростью погружения стержня не является линейной функцией. Следовательно, такие эмали не характеризуются ньютоновским течением. Отклонения от обычного пове - дения уменьшаются после длительной тепловой выдержки. Хеймсот и Мейер64, пользуясь вискозиметрическим методом поднятия шарика, измерили вязкость безборных титанистых эмалей в интервале между 250 и 25 000 пуаз. [45]
Страницы: 1 2 3 4