Laboratornye_raboty_po_fome / 1 Зонная плавка (каскадная) / Методические указания - Каскадная плавка

Рисунок 2.5 – График зависимости концентраций примеси от исходных точек при первом проходе

Рисунок 2.6 – График зависимости концентрации от исходных точек ,для двух примесей, при включенном нагревателе на 5 проходе

Рисунок 2.9 – Дополнительные условия для графика

Рисунок 2.10 – Расчет реального равновесного коэффициента и термодинамического равновесного коэффициента

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Цель работы заключается в изучении метода зонной очистки на модели при помощи компьютера в предполагаемой вам к использованию программе предусмотрен самостоятельный ввод следующих параметров: равновесного коэффициента распределения K0, скорости движения расплавленной зоны VH (мм/с), длины образца L, ширины расплавленной зоны l . Начальное распределение задается t равностоящими точками по длине образца. Эффективный коэффициент распределения рассчитывается по формуле (35)

На реальной технологической установке можно менять на каждом проходе l и VH такая возможность имеется и в программе. Кроме того, если набор параметров l и VH на очередном проходе оказался неудачным, можно вернуться к распределению примесей после предыдущего прохода. Подпрограмма вывода распределения концентрации примеси на цветной графический дисплей составлена таким образом, что средней концентрации примеси C0 соответствует горизонтальная прямая, проходящая посередине экрана. Численное значение концентрации выводится на терминал.

Вам предлагается выполнить ряд заданий:

Для заданного K и фиксированного отношения L/l и постоянной скорости прохода требуется определить число проходов, необходимое для выхода на предельное распределение для различных профилей начального распределения. Убедиться в том, что вид предельного распределения не зависит от вида начального распределения примесей.

Исследовать зависимость числа проходов зоны, необходимого для очистки β % исходного вещества на α % в зависимости от скорости прохода зоны VH,отношения L/l.

Подобрать скорость движения расплавленной зоны таким образом, чтобы минимизировать общее время очистки.

Для выполнения заданий 2 и 3 в программе предусмотрена возможность вывода на графический дисплей горизонтальной прямой,

соответствующей dC0, и вертикальной прямой на определенном расстоянии от левого края образца.

3.4 Требования к оформлению отчета по лабораторной работе

Отчёт по лабораторной работе выполняется на листах белой бумаги формата A4 в печатном или рукописном виде.

При оформлении отчёта в печатном виде желательно соблюдать следующие требования. Для заголовков: полужирный шрифт, 14 пт, центрированный. Для основного текста: нежирный шрифт, 14 пт, выравнивание по ширине. Во всех случаях тип шрифта – Times New Roman, отступ абзаца 1.25 см, полуторный междустрочный интервал. Поля: левое – 3 см, остальные – 2 см.

Отчёт формируется в следующем порядке:

1)Титульный лист.

2)Протокол к лабораторной работе с подписью преподавателя. Протокол к лабораторной работе является лабораторным журналом,

содержащим необходимые для выполнения лабораторной работы исходные данные, зафиксированные в процессе выполнения лабораторной работы наблюдения. Без подписанного преподавателем протокола отчет к защите не принимается.

3) Цель работы.

Цель работы показывает, для чего выполняется работа. 4) Краткое содержание работы.

Краткое содержание работы включает теоретическое описание тематики лабораторной работы, описание моделей, методов и алгоритмов, необходимых для обработки полученных данных, основных формул.

5) Обработка результатов.

Обработка результатов включает описание хода выполнения работы, перечень полученных результатов, сопровождающихся необходимыми комментариями, промежуточными выводами, графиками, и т. д.

6) Выводы по результатам выполнения работы.

Выводы по работе делаются на основании обобщения полученных результатов.

3.3 Контрольные вопросы

1.Что такое фаза?

А) физически однородная часть системы, отличающаяся своими свойствами от других частей и отделенной от них границей;

Б) физически однородная часть системы, отличающаяся от других частей и находящаяся с ними в одном пространстве;

В) физически неоднородная часть системы, имеющая сходные свойства

сдругими частями системы.

2.Равенство каких трех величин в двухфазной системе будут условием равновесия

А) температур, давлений, термодинамических потенциалов; Б) температур, давлений внутренних энергий; В) температур, давлений, химических потенциалов.

3.Что представляет собой кривая равновесия фаз?

А) зависимость температур от энтальпий; Б) зависимость давлений от температур;

В) зависимость давлений от химических потенциалов.

4. Чему равен коэффициент сегрегации примесей? А) K0=1 - Cs/CL;

Б) K0=Cs/CL; В) K0= 1+ Cs/CL.

5. Как называются процессы, помощью которых происходит установившееся состояния равновесия

*А) кинетические; Б) циклические; В) потенциальные.

6) Какой процесс называется диффузией? А) процесс разделения вещества на атомы;

*Б) процесс теплового движения частиц до состояния состава раствора. одинакового по всему объему;

В) процесс прекращения теплового движения.

7) Что называют сплавами?

*А) твердые растворы металлов, содержащие атомы двух или нескольких элементов;

Б) твердые растворы металлов, содержащие атомы двух элементов; В) однородная смесь, состоящая из частиц растворенного вещества,

растворителя, и продуктов взаимодействия.

8) Что такое зонная плавка?

А) метод очистки твердых веществ при котором в определенный момент времени плавится только определенная часть материала;

Б) метод очистки твердых веществ при котором происходит расплав всего материала в один промежуток времени;

В) метод очистки твердых веществ при котором кристаллизуется весь материал.

9) Как эффективный коэффициент сегрегации примеси связан со скоростью нагревателя?

10)Что влияет на изменение количества вакансий в кристаллической

решетке?

А) от температуры; Б) от давления;

В) от коэффициента сегрегации.

11)Что такое линия солидуса?

А) линия полного плавления жидких фаз; Б) линия полного плавления твердых фаз; В) линия постоянной концентрации.

12) Что такое ликвидус ?

А) линия полного плавления жидких фаз; Б) линия полного плавления твердых фаз; В) линия постоянной концентрации.

13) Почему в процессе зонной очистки примесь будет оттесняться затвердевающим веществом и собираться в жидкой зоне?

А) из-за того, что концентрация примеси в затвердевшей части будет меньше чем в жидкой;

Б) из-за того, что концентрация примеси в затвердевшей части будет больше чем в жидкой;

В) концентрация примеси будет постоянной.

14) Почему в процессе зонной очистки примесь обедняет жидкость? А) из-за того, что концентрация примеси в затвердевшей части будет

меньше чем в жидкой; *Б) из-за того, что концентрация примеси в затвердевшей части будет

больше чем в жидкой; В) концентрация примеси будет постоянной.

Список рекомендуемой литературы

1.Вихман Э. Берклеевский курс физики. Квантовая физика. - М.: Наука, 1977 – 396 с.

2.Иванов В.К. Курс общей физики. Атомная физика. Элементы квантовой физики. //Санкт-Петербургский Государственный ПолитехническийУниверситет/Физико-Механический факультет СПбГПУ// [Электронный ресурс]. URL: http://www.physics.spbstu.ru/lec-ivanov-5.shtml (дата обращения: 30.01.2012).

3.Касьянов В. А. Физика. 11 кл.: Учебн. для общеобразоват. учреждений.— 4-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2004. — 416 с.