Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания



Скачать 43.51 Kb.
Дата24.10.2012
Размер43.51 Kb.
ТипИсследование
ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ГЕРМАНИЯ ИЗ РАСПЛАВА ПО СПЕКТРАМ ИСПУСКАНИЯ

© Дмитриевский О.Д., Салль С.А., 2004

ГУП ВНЦ ГОИ им. С.И.Вавилова
Биржевая линия 12, Санкт-Петербург, 199034, Россия


Проведена регистрация спектров испускания охлаждающихся расплавов германия с различной прозрачностью методом скоростной спектрометрии. Кристаллизация германия сопровождалась резким ростом интенсивности его излучения в ближней инфракрасной области спектра. Наиболее ярко эффект проявлялся для германия высокого оптического качества.

Dmitrievsky O.D., Sall S.A. The registration of emission spectra of cooled germanium molten with a various transparence by a method of high-speed spectrometry is carried out. The crystallization of germanium was accompanied by sharp growth of intensity of its radiation in near infrared area of a spectrum. Most bright effect was shown for germanium of high optical quality.
Нами была предпринята попытка регистрации фазовопереходного излучения [1] (ФПИ) при кристаллизации германия различного оптического качества из расплава. Образцы германия измельчались и помещались в кварцевые ампулы диаметром 6 мм, длиной 70 мм и с толщиной стенок 1 мм. Затем ампулы отпаивались и поочередно располагались в цилиндрической печи сопротивления специальной конструкции с боковым отверстием под ампулу. Печь устанавливалась горизонтально, а ампулы вставлялась в отверстие вертикально. Контроль температуры ампулы в печи проводился с помощью термопары без колпачка и по оптическому излучению глобарового стержня диаметром 4 мм. Термопара и глобар касались нижней части ампулы. Яркостная температура глобара определялась пирометром ОППИР-09, его истинная температура – по справочным данным для глобара. При 900˚С различие в определении температуры двумя методами не превышало 10˚С. Испытывались образцы оптического германия 93–47/1, 68/16–3, 45/16–2 и 35/16 толщиной 28,7, 17,8, 10,8 и 5,63 мм соответственно. Образцы любезно предоставил нам В.А.Письменный (НИТИ ОМ). В таблице приведены коэффициенты пропускания образцов (в процентах) при комнатной температуре и различных длинах волн λ.



λ, мкм

2,5

5,0

7,5

10,0

93–47/1

48,0

49,0

48,5

46,2

68/16–3

18,0

21,0

5,5

3,0

45/16–2

25,5

27,5

19,0

14,0

35/16

45,0

45,0

45,0

44,5


Спектры испускания германия в ампуле снимались на спектрометрической установке [2] после опускания печи. Время опускания (“падения”) печи составляло 0,2 с. Метод падающей печи полностью исключал влияние ее собственного теплового излучения на спектры испускания германия. Температура кварцевой ампулы на высоте 2 мм от поверхности расплава определялась по излучению кварца при λ = 3,5 мкм методом сравнения с вторичным эталонным источником – глобаром. Время снятия спектра составляло 0,015 с. При 900˚С погрешность определения температуры кварца составляла не более 20˚С. По температуре кварца оценивалась температура германия. Начальная температура ампулы составляла 1050˚С. Время записи спектров составляло 40 с, за которые ампула остывала примерно до 450˚С. На Рис. 1 представлен временной ход интенсивности излучения германия марок 93–47/1 (кривая 1), 68/16–3 (кривая 2), 45/16–2 (кривая 3) и 35/6 (кривая 4) в области 2,5 мкм при кристаллизации в кварцевой ампуле в области 2,5 мкм.



Рис.1.

Немонотонный ход интенсивности связан с процессом кристаллизации и объясняется переходом германия из состояния металлического расплава, обладающего малым коэффициентом излучения, в полупроводниковое состояние. Выход на «плато» кривых 2, 3 и 4 в интервале времени 8 – 18 с объясняется, по-видимому, приблизительным постоянством температуры наружного слоя поликристаллического германия в процессе кристаллизации из расплава. Отсутствие «плато» у кривой 1 свидетельствует о принципиально ином механизме кристаллизации германия с высоким оптическим пропусканием. Причем, как следует из опытов, важно пропускание в области 2,5 – 5,0 мкм, в то время как пропускание в области 7,5 – 10 мкм играет малую роль (см. таблицу). Для того, чтобы сделать вывод о том, имеет ли место в этом случае выход ФПИ в области 2,5 – 5,0 мкм, необходимо сравнить спектр испускания поликристаллического германия при подъеме температуры до значения, максимально приближенного к точке плавления (около 940˚С) со спектром испускания кристаллизующегося германия. На Рис.2 представлены спектры испускания кристаллизующегося расплава германия 93–47/1 в момент времени t = 12 c (кривая 1), поликристаллического германия при температуре, максимально приближенной к точке плавления (кривая 2), и расплава германия в момент времени t = 4 c (кривая 3).



Рис.2.

Кривая 2 соответствует моменту достижения максимальной интенсивности излучения германия в процессе его медленного нагрева. Как следует из рисунка, кристаллизующийся расплав имеет бóльшую интенсивность излучения, чем поликристалл. Этот факт можно считать удивительным, если учесть, что интенсивность излучения некристаллизующегося расплава мала (кривая 3) и кристаллизующийся расплав переохлажден. Однако подобие кривых 1 и 2 все же не позволяет сделать вывод о непосредственной регистрации ФПИ. В силу малой прозрачности нагретого германия (в отличие от щелочных галогенидов [2] ФПИ практически полностью поглощается расплавом. Из-за кратковременности импульсов ФПИ (~10–12 с) имеет место локальный перегрев кристаллических зерен, что и приводит к общему росту интенсивности излучения кристаллизующегося расплава. У германия других наименований отмеченный эффект не обнаруживается, что, по-видимому, свидетельствует о безызлучательном характере кристаллизации.

Литература

1. С.А.Салль, А.П.Смирнов. ЖТФ, 70, 7, 35 (2000).

2. Дмитриевский О.Д., Салль С.А. // Проблемы исследования Вселенной.
Вып. 25, СПб, 2002.

Похожие:

Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания iconПрименение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением
Ых методом сверхбыстрой закалки из расплава. Исследовано влияние утонения аморфных лент методом электрохимической полировки и их...
Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания iconПоследовательность кристаллизации минералов (реакционный и непрерывный ряды Боуэна). Условия магматической кристаллизации водных минералов

Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания iconФизико-химические условия кристаллизации расплавов
В наиболее эволюционированных туфах риолитового состава (П1), температура кристаллизации биотита была определена по степени его железистости...
Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания iconМетодические указания на колориметрическое определение германия и его соединений четыреххлористый германий, двуокись германия
Предел обнаружения в воздухе четыреххлористого германия 0,16 мг/куб м, германия и окиси
Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания iconСобственные колебания торовихревого атома
Торовихревая модель атома позволяет рассматривать явление избирательного поглощения (испускания) атомами газов некоторых частот видимого...
Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания iconЭкспериментальное исследование кристаллизации алмаза в щелочных карбонатных и карбонат-силикатных системах с углеродом 25. 00. 05 минералогия, кристаллография
Работа выполнена в Институте минералогии и петрографии Сибирского отделения Российской академии наук
Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания iconГермания — Федеративная Республика Германия
Герма́ния (Германия, или фрг) — государство в Центральной Европе, граничит с Данией, Польшей, Чехией, Австрией, Швейцарией, Францией,...
Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания iconИсследование вероятных форм нахождения примесей серо- и углеродсодержащих веществ при синтезе тетрафторида германия

Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания icon-
А советская Россия, Германия, и её союзники. Б германия, и её союзники. В советская Россия и Германия. Г только Германия. Д все империалистические...
Исследование кристаллизации германия из расплава по спектрам испускания iconШибаков В. Г., Жигулев И. О. Математическая модель оценки прочности неоднородных изделий, формообразуемых в условиях совместно протекающих кристаллизации и пластической деформации
Турных и силовых факторов на прочность сцепления матричного и армирующего элементов неоднородных изделий (НИ), формообразуемой в...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org