第402章矽與鍺的提純
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,生成白色的二氧化鍺沉澱物。
第三步:氫氣還原。將乾燥後的二氧化鍺粉末放入石英舟中,送入管式高溫電爐。通入高純度氫氣。在六百五十攝氏度下,氫氣奪走氧原子,生成水蒸氣。留下的,是呈現出暗灰色金屬光澤的初級海綿鍺。
在這個龐大的處理站裡,幾百名工人像老趙一樣,忍受著高溫和腐蝕性氣體的威脅。
他們處理了整整十萬噸的粉煤灰,消耗了大量的化學試劑和電力。
最終,在十二月底。
他們僅僅提取出了不到二十公斤的初級金屬鍺。
這二十公斤的金屬塊,其純度達到了百分之九十九。但它依然充滿了磷、硼等雜質,離半導體材料的要求還有著天壤之彆。
化學的提純手段在這裡耗儘了它的物理潛能。接下來的工作,被移交給了西京物理研究院的固態物理實驗室。
實驗室設在一座新建的全封閉大樓內。
物理學家們麵對著這二十公斤暗灰色的金屬錠,拋棄了酸堿反應,轉而求助於熱力學與結晶學的底層定律。
一種名為區域熔煉的全新物理提純技術,在這裡被首次應用。
十二月十五日。區域熔煉實驗室。
實驗室的中央,擺放著一臺結構奇特的設備。
一根長達兩米、內徑約五厘米的高純度透明石英管被水平固定在支架上。石英管的兩端連接著氣體管道,持續不斷地向管內充入高純度的惰性氣體——氬氣,以徹底排絕空氣中的氧氣,防止金屬在高溫下氧化。
在石英管的外部,套著一個由紫銅管繞製而成的高頻感應加熱線圈。這個線圈連接著一臺大功率的射頻發生器。線圈被安裝在一個精密的機械滑軌上,可以在電機的驅動下,沿著石英管的軸向進行極其緩慢的平移。
科研主管劉峰戴著墨鏡,站在控製臺前。
“將百分之九十九純度的鍺錠放入石英管內的石墨舟中。密封管口。開啟氬氣置換。”劉峰下達指令。
操作員確認密封後,按下了射頻發生器的啟動按鈕。
強大的高頻交流電湧入紫銅線圈。根據電磁感應定律,交變磁場穿透石英管,在內部的鍺錠中產生了強烈的渦流。
渦流的電阻熱迅速彙聚。
在短短幾分鐘內。處於感應線圈正下方的那一小段鍺錠,溫度飆升至九百三十八攝氏度。
固態的金屬鍺在這一小段區域內發生了物理相變,融化成了一團銀白色的液態熔池。由於熔池的寬度很窄,液態金屬在表麵張力的作用下,並冇有流散,而是穩穩地懸浮在固態鍺錠之間。
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這就是區域熔煉的核心——隻融化一個極其狹窄的“區”。
“開啟滑軌電機。移
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