Устройство для определения коэффициента взаимной диффузии компонентов в расплавах Советский патент 1982 года по МПК G01N13/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВЗАИМНОЙ ДИФФУЗИИ КОМПОНЕНТОВ В РАСПЛАВАХ

Изобретение относится к физико-химическому анализу материалов и может быть использовано для определения величины коэффициентов взаимной диффузии компонентов в расплавах. Известно устройство для определения коэффициента взаимной диффузии в расплавах, содержащее камеру для расплава, источник диффузанта и груз 1. Определение коэффициента взаимной диффузии с помощью этого устройства производят по временной зависимости толщин слоя растворенного в расплаве источника диффузанта. Недостатком его является значительная погрещность в определении коэффициента взаимной диффузии компонентов в расплавах, обусловленная конвекцией в объеме расплава, а также невозможностью при проведении расчетов, учета информации о распределении компонентов по высоте слоя расплава. Наиболее близким техническим рещением является устройство для определения коэффициента взаимной диффузии компонентов в расплавах, содержащее корпус, в котором выполнен капилляр, и источник диффузантов, 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 расположенные между источниками диффузантов совмещенные гребенки, в стенках которых выполнены отверстия, образующие цилиндрический капилляр.

На чертеже представлено устройство, разрез.

Устройство содержит корпус 1, нижний подложкодержатель 2, верхний подложкодержатель 3, подвижную гребенку 4, неподвижную гребенку 5, груз 6, источники диффузантов 7, расплав 8 и капилляр 9. Устройство позволяет расположить источники диффузантов сверху и снизу капилляра в верхнем и нижнем подложкодержателях.

Устройство работает следующим образом.

Верхний подложкодержатель устанавливают таким образом, что расплав 8 не контактирует с капилляром 9 в совмещенных гребенках 4 и 5. В таком положении гомогенирируют расплав при температуре диффузии. Затем верхний подложкодержатель 3 перемещается до контакта расплава с капилляром, в результате чего расплав 8 заполняет капилляр 9. Если определяется величина коэффициента взаимной диффузии из источника диффузанта, расположенного сверху, верхний подложкодержатель 3 перемещается до приведения в контакт источника диффузанта 7 (в электронной технике в качестве диффузанта могут быть использованы подложки из полупроводникового материала) с расплавом 8, заполняющие капилляр 9. Если же используется источник диффузанта, расположенный снизу, перемещается нижний подложкодержатель 2 до приведения в контакт источника диффузанта 7 с расплавом 8, выполнивщим капилляр 9. По истечении заданного времени диффузии источник диффузанта, расположенный сверху или снизу, выводят из контакта с расплавом и раздвигают совмещенные гребенки.

После охлаждения устройство разгружают, в результате чего получается набор шайб затвердевщегб расплава. Концентрация компонентов в щайбах определяется методами аналитической химии.

Предлагаемое устройство позволяет определять величину коэффициента взаимной диффузии компонентов в расплавах с больщой точностью путем прецизионного исследования концентрационных профилей компонентов в капилляре. Причем погрещности при исследовании концентрационных профилей компонентов в капиллярах, а следовательно, и погрещности в определении величины коэффициента взаимной диффузии, уменьщаются 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 погрещностью.

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициента взаимной диффузии компонентов в расплавах, содержащее корпус, капилляр и источники диффузантов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрещности определения, оно содержит расположенные между источниками диффузантов совмещенные гребенки, в стенках которых выполнены отверстия, образующие цилиндрический капилляр.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Ленинских Б. М. и др. Диффузия элементов в жидких металлах группы железа. М., «Металлургия, 1974, с. 5 (прототип).