Устройство для определения коэффициента взаимной диффузии компонентов в расплавах

О Л И С А Н И Е1957065ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 543.542 (088.8) Опубликовано 07.09.82. Бюллетень33 по делам изобретений и еткрмтийДата опубликования описания 17.09,82 В. Н. Вигдорович, В. Н. Северцев, А. А. Селин, Г. П, Фурманов, " 1О Е Чирков и С 1 Шутов"рр.1.С(72) Авторы изобретения Московский институт электронной техники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВЗАИМНОЙ ДИФФУЗИИ КОМПОНЕНТОВ В РАСПЛАВАХ 1Изобретение относится к физико-химическому анализу материалов и может бытьиспользовано для определения величиныкоэффициентов взаимной диффузии компонентов в расплавах,Известно устройство для определения 5коэффициента взаимной диффузии в расплавах, содержащее камеру для расплава, источник диффузанта и груз 1.Определение коэффициента взаимнойдиффузии с помощью этого устройства производят по временной зависимости толщинслоя растворенного в расплаве источникадиффузанта.Недостатком его является значительнаяпогрешность в определении коэффициентавзаимной диффузии компонентов в расплавах, обусловленная конвекцией в объемерасплава, а также невозможностью припроведении расчетов, учета информациио распределении компонентов по высоте слоярасплава.Наиболее близким техническим решением является устройство для определениякоэффициента взаимной диффузии компонентов в расплавах, содержащее корпус,в котором выполнен капилляр, и источник 2диффузантов, расположенный под капилляром 2 .Определение коэффициента взаимной диффузии производят по зависимости концентрации компонентов от пространственной координаты в капилляре и времени, в течение которого протекает процесс диффузии, Для получения фиксированного распределения компонентов по высоте капилляра процесс диффузии замораживают путем быстрого охлаждения всей системы.Недостатком известного устройства является значительная погрешность в определении величины коэффициента взаимной диффузии, обусловленная невозможностью мгновенно прекратить процесс диффузии даже при очень быстром охлаждении. Цель изобретения - уменьшение погрешности при определении величины коэффициента взаимной диффузии Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения коэффициента взаимной диффузии компонентов в расплавах, содержащее корпус, капилляр и источник диффузантов, содержит распо 957065ложенные между источниками диффузантов совмещенные гребенки, в стенкахкоторых выполнены отверстия, образующиецилиндрический капилляр.На чертеже представлено устройство,разрез.5Устройство содержит корпус 1, нижнийподложкодержатель 2, верхний подложкодержатель 3, подвижную гребенку 4, неподвижную гребенку 5, груз 6, источникидиффузантов 7, расплав 8 и капилляр 9.Устройство позволяет расположить источники диффузантов сверху и снизу капилляра в верхнем и нижнем подложкодержателях,Устройство работает следующим образом. 15Верхний подложкодержатель устанавливают таким образом, что расплав 8 не контактирует с капилляром 9 в совмещенныхгребенках 4 и 5. В таком положении гомогенирируют расплав при температуре диффузии. Затем верхний подложкодержатель3 перемещается до контакта расплава скапилляром, в результате чего расплав 8заполняет капилляр 9, Если определяетсявеличина коэффициента взаимной диффузии из источника диффузанта, расположенного сверху, верхний подложкодержатель3 перемещается до приведения в контактисточника диффузанта 7 (в электроннойтехнике в качестве диффузанта могут бытьиспользованы подложки из полупроводникового материала) с расплавом 8, запол-няющие капилляр 9. Если же используетсяисточник диффузанта, расположенный снизу, перемещается нижний подложкодержатель 2 до приведения в контакт источникадиффузанта 7 с расплавом 8, выполнившимкапилляр 9. По истечении заданного времени диффузии источник диффузанта, расположенный сверху или снизу, выводят изконтакта с расплавом и раздвигают совмешенные гребенки.После охлаждения устройство разгружают, в результате чего получается наборшайб затвердевшего расплава, Концентрация компонентов в шайбах определяетсяметодами аналитической химии. 4Предлагаемое устройство позволяет определять величину коэффициента взаимной диффузии компонентов в расплавах с большой точностью путем прецизионного исследования концентрационных профилей компонентов в капилляре. Причем погрешности при исследовании концентрационных профилей компонентов в капиллярах, а следовательно, и погрешности в определении величины коэффициента взаимной диффузии, уменьшаются с уменьшением толщины зубьев совмещенных гребенок. Кроме того, возможность расположения в предлагаемом устройстве источников диффузантов сверху и снизу капилляра позволяет учитывать конвекцию в объеме капилляра. И наконец, предлагаемое устройство позволяет в данном опыте определять величину коэффициентов взаимной диффузии еще и по временной зависимости толщины слоя растворенного в расплаве источника диффузанта.Таким образом, предлагаемое устройство универсально и позволяет определять величину коэффициентов взаимной диффузии компонентов в расплавах с незначительной погрешностью.Формула изобретенияУстройство для определения коэффициента взаимной диффузии компонентов в расплавах, содержащее корпус, капилляр и источники диффузантов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности определения, оно содержит расположенные между источниками диффузантов совмещенные гребенки, в стенках которых выполнены отверстия, образуюшие цилиндрический капилляр.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Ягпапе 1 К., Навочсй Р. А гпе 1 од 1 ог й 11 цз 1 оп сое 111 с 1 епдееггп 1 па 11 оп о 1 рйозрйогуз 1 п 1 п 11 сци 1 пйцгп. - Лоцгпа 1 Сгуз 1 а ргоъй, Юо 46, М 1, 1979, р, 55 - 58.2. Лепинских Б. М. и др. Диффузия элементов в жидких металлах группы железа, М., Металлургия, 1974, с. 5 (прототип).Составитель С, Беловодченко Редактор А. Козориз Техред А. Бойкас Корректор М. Коста Заказ 6585/30 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4