Способ определения параметров массопереноса примесей при электромиграции в жидком металле Советский патент 1986 года по МПК G01N13/00 

Изобретение относится к Аонтроль- ю-измерительной технике и монсе- быть испол)53опано для опредед:ення истинной (индивидуальный ко эффинивр; диффузии) и эфферстивной подвижности и связанных с нею- эффект-ивног о заря- f ia, сечения рассеяния э.чектронов проводимости примесью при миграции iue в металлическом раснлаве в носто- лнном электрическом поле,

Знание неречисленных параметров электромиграфии необходимо тгри раз-работке технологических процессоз очистки металлов от npif- ec&i постоянным злектрическим током.

Цель изобретения - повышение точ- нос -и нутем устранения ошнбок, свя-- заннь;х с неопределенпостьго начального распределения, примеси, и повыше- И1-;е и гкЬормативности путем обеспечени определения эффективного и индивиду-г ального коэффициента диффузии и эффективного заряда примеси

Ма чертеже представлены диффузионные профили разлиь:ных прк; 1есей в OjiOBe ,

Способ осуществляется следующим образом,

В среднюю часть электродифузионной лчейки, заполненной металлом-раство- ;:)ителем (олопо.) . помещают многоизотопную метку,. содержащую изотон-ренер :-i в течение нескольких гасон иропус- хают постоянный ток, Потог-г разделяют ячейку на секции длиной около 4 мм, /дельную активность исследуемых ра- циоизотонов в каждой секции определяют с помощью i С1;ектроме1Ч)а с по- .Iyпpoвoд,никoвьпv| СеЬ1 дт;етектором с разрешающей снособ юстью около 3 кзЗ л роят кривую распределения удельной .активности исследуемых примесей .г;ь электродиффузио1п-1ой ячейки, Ло разно- О.ТИ положений максимумов кривых расп- ределе1н-1я удельньгх активностей изо- топа-репера и изотопов-примесей определяют эффекти1.5ную под,в1 Гжность ионов

расстояние от максимума кривой распределеггия изотопа-репера до максимума рас.- 1;ределения i го изотопа ; время опыта;

панряженность электрического поля ,

пот определяется крияои распределения их удельных активностей 1 г;ерез угл(звой коэф;)ииие1гг прямой, построенной в координа/г ах Inl .X j )П:1 соотношения

г де X - расстояние от максимума кривой распределения удельной активности -го изотона до сере/шны секции, в которой оттределяется уд,ельная актив- i iocTb .

измеряемый при иа.пнчии конпекции зф|Ъективный коэффиниент диффузии п. .. нредставляет собой сумму индивидуального (молекулярного) коэффи- пиента диффузии 1):, и коэффициента конвективной диффузии D-,,, причем

D.

I k.7HB

D

(3)

ГХР

D,

где ;-. - вел1-1ч;.1ня , зависящая о - раз- меротз :5лек-г олнф(Ъузио пюй ячейки и скорости конвек- тивпь;х liOTOKOBj возникающих в ячейке,

Кспользуя измереьшые значения эффективных коэффип,иентов диффузии, а гакже значение индивидз ального коэффициента ДИФФУЗИ15 оцной из примесей, который известен из независимых опытов, из соотношения 3 находят на- раметр и вычисляют неизвестные ранее индивидуальные хоэффи1;иент|.л диффузии оста;п;;1ь:к примесей по формуле

„ .5. .ф-::, , а,

1ная индивиду дь}гый козффиниент )фузии,, находя -- неизвестную ранее истин1 ую подв ; жность тримеси

:е - заряд электрона отношение эф- (|;ективных зарядов примесей, относи: е. ;ьное разлит;н- :е сечений рассеяния | нмесных ионов ,

образом, предлагаемый спо- ccf5 позволяет определить параметр,: электромиграпии при гесрй, ипди7зи- дуальный коэффицие {т диффузии, который ранее был неизвестен.

При м е р. Используют злектро- диффузионную ячейку с внутренним диаметром 0,45 мм и длиной 15 см. занолненную оловом, в среднюю часть которой помещают радиоактивную метку (f f 1 MMJ, содержащую малые -примеси радиоизотопа-репера Sn и . Со, Zn в олове. Через ячейку в течение 140 мин пропускают постоянный ток, напряженность электрическог поля которого составляет Е 0,121;/см Опыт проводят при 380 с.

Значения индивидуальных коэффициентов диффузии Sn, Sb в олове при 380 С известных и независимых экснериментов равны (3,4 -0,2)- 10 и (3,2 + 0,2) 10 см/с соответственно .

Индивидуальные коэффициенты диффу неизвестны, так как в данной серии опытов Со и Zn диффундируют не в атомарном виде, а в виде комплексов типа , , ,

Экспериментальные значения расе то яний от максимума кривой, распределение удельной активности изотопа- репера Sn до максим ма распределения исследуемых примесей, эффектив ые .подвижности, эффективные колффи- диенты диффузии, а также рассчитанны по известному индивидуальному коэффициенту диффузии Sn. (,7 X X 10 ) индивидуальные коэффициенты диффузии остальных примесей и их эффективные заряды приведены в таблице.

Полученные значения индивидуального коэффициента диффузии, эффективного заряда Sb соглас тотся с литературными данными. Значения индивидуального коэффициента диффузии, эффективного заряда комплексов

бОг, S 5 „

Со, Zn получены впервые.

эл.ед,

11Л

Sn О О 8,0 3,4 О

0

Sb 1 ,75 ,.74 8,2 3,1 3,1

Комплексы 2,65 -2,63 10,5 1 ,8 8,2

комплексы Zn -0,85 -0,8416,8 1,0 -4,7

20

-5

5

0

Формула изобретения

Способ определения параметров массопереноеа примесей при электро- миграции в жидком металле, заключающийся в введении радиоактивного изог топа исследуемой примеси в образец жидкого металла 5 пропускании электрического тока через образец, измерении диффузионного профиля примеси по длине образца вдоль направления пропускания электрического тока и определении положения максимума диффузионного профиля, по которому рассчитывают эффективную подвижность примеси, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и информативности, совместно с изотопом примеси дополнительно вводят в образец радиоактивный изотоп металла, дополнительно измеряют диффузионный профиль изотопа металла по длине образца и расстояние между максиму- ма:.5и диффузионных профилей примеси и изотопа металла, по которым рассчитывают эффектргвн то подвижность, эффективный и индивидуальный коэффициенты диффузии и эффективный заряд примеси,

.H3i Sn ,.ц|- Sb

Zn

(Г

3 10 л,CM

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения истинной и эффективной подвижности (ЭП) и связанных с нею эффективного заряда (33), сечения рассеяния электронов проводимости пpи fecью при миграции ее в металлическом расплаве в постоянном электрическом поле. Цель изобретения - повьш1енне точности путем устранения ошибок, связанных с неопределенностью начального распределения примеси и повышение информативности путем обеспечения определения эффективного и индивидуального коэффициентов диффузии и ЭЗ примеси. Способ заключается в введении радиационного изотопа исследуемой примеси в образец жидкого металла и измерении диффузионногр профиля ДП примеси по длине образца вдоль направления пропускания электрического тока. По положению максимума ДП рассчитывают ЭП примеси. Совместно с изотопом примеси в образец дополнительно вводят радиоактивный изотоп металла, дополнительно измеряют ДП изотопа металла по длине образца и расстояние между максимумами ДП примеси и изотопа металла, По полученным данным рассчитьшают ЭП, эффективный и индивидуальньй коэффициенты диффузии и 33 примеси, 1 ил., 1 табл. С W 1C 4

PaduoaKfr u6iia метка

Редактор Н. Бобкова

Составите:, Л. Koiuecji

Техерд n.OneiuiHK Корректор А. Тяско

Заказ 4228/44.Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СХСР

по делам изобретений и 13035, Москва, Ж-35, Раушская иаб . , д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужт-ород, ул, Проектная, 4

Анод