Газообразном состоянии

в газообразное состояние и в этом виде поступает на турбину, где он расширяется и приводит в действие генератор. С турбины аммиак выходит с пониженной температурой и при меньшем давлении и пропускается через теплообменник, использующий холодную воду; газ сжижается, и цикл повторяется. В «открытой» системе в качестве рабочего тела используется морская вода; ее температура кипения снижается в вакуумной камере, где поддерживается давление на уровне 3,5% от нормального атмосферного.

В общем случае образец, подлежащий масс-спектрометрическому измерению, может находиться во всех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Для измерений чаще всего используются газообразные или твердые образцы. Газообразные образцы по трубке подаются непосредственно в ионизационную камеру. Твердые образцы, в зависимости от выбранного способа ионизации, либо переводятся в газообразное состояние (пар), либо ионизируются в твердом виде. В первом случае твердый образец (чаще всего легколетучее химическое соединение исследуемых элементов) помещается в небольшой тигель, укрепленный около ионизационной камеры и нагреваемый электрическим током. Образующиеся при этом пары поступают в ионизационную камеру. Во втором случае твердый образец (соль или окись исследуемого элемента) наносится на тонкую вольфрамовую ленту, укрепленную внутри ионизационной камеры и нагреваемую электрическим током.

Для оценки состояния газа имеет еще значение соотношение между объемом газа и объемом самих молекул, составляющих газ; при этом под объемом газа разумеют тот объем, в котором движутся его молекулы, т. е. тот объем, в котором заключен газ. При переходе жидкости в газообразное состояние объем увеличивается во много раз. При этом объем самих молекул в сравнении с объемом газа оказывается очень малым. Еще меньший по сравнению с объемом газа будет объем самих молекул, если после превращения в газообразное состояние продолжать нагревание газа так, чтобы объем его становился все больше и больше. Из этого ясно, что чем больше состояние газа удаляется от состояния, в котором он был в момент образования из жидкости , тем меньше становится объем молекул по сравнению с объемом газа.

Из агрегатных состояний, здесь изучаемых, наибольший интерес представляет газообразное состояние. Как и другие состояния, оно характеризуется рядом величин,

§ 3.1. ГАЗООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ

§ 3.1. Газообразное состояние....................... 47

Процесс нанесения пленок складывается из двух этапов: превращения вещества в газообразное состояние и конденсации. По «способу превращения вещества в газообразное состояние методы вакуумного нанесения подразделяются на термовакуумное испарение, катодное и ионно-плазменное распыление. Термовакуумное испарение осуществляется нагревом испаряемого вещества. При этом вещество плавится, а затем образуется пар. Правда, некоторые вещества при нагреве переходят в пар, минуя жидкую фазу ^сублимация). Катодное распыление заключается в использовании явления разрушения катода, который является испаряемым веществом, 'при бомбардировке его ионизированными атомами газа. Разновидностью катодного распыления является ионно-плазмен-*юе. Процесс испарения (распыления) характеризуется средней

На 10 показана работа первой системы. Насос обеспечивает циркуляцию аммиака, имеющего очень низкую температуру кипения, в замкнутом контуре. Теплая океанская вода нагревает аммиак, который переходит в газообразное состояние и в этом виде поступает на турбину, где он расширяется и приводит в действие генератор. Оттуда аммиак выходит с пониженной температурой и при меньшем давлении пропускается через теплообменник, использующий холодную воду; газ сжижается, затем цикл повторяется вновь. В «открытой» системе в качестве рабочего тела используется морская вода. Температура ее кипения снижается в вакуумной камере, где поддерживается давление на уровне 3,5 % нормального атмосферного.

Вместе с тем, как известно, раскаленный углерод про являет исключительную способность к газификационныг процессам. Самыми тщательными экспериментами, ис ключающими посторонние побочные явления, затемняю щие картину, установлено, что при «горении» он перехо дит в газообразное состояние в виде 50 %-ной смеси ок сида углерода и углекислого газа при температурах, ш превышающих 1200 °С, а при 1600 °С и выше выход оксида углерода превосходит выход СО2 в два раза. Это понятно, если вспомнить, что молекула углекислого газа обладает устойчивостью только при сравнительно умеренных температурах и охотно теряет ее в присутствии раскаленного углерода, захватывая лишний атом его и превращаясь в СО по уже приведенной схеме. Таким образом, раскаленный кокс, взаимодействуя с потоком воздуха при высоких температурах, не столько горит, сколько газифицируется, а образовавшийся топливный газ в смеси с воздухом в межкусковом канале на определенном уровне воспламеняется, создавая устойчивый фронт горения.

Однако выше, встречаясь со свежим топливом, газовоздушный поток несколько остывает, и в верхних участках слоя процесс перехода углерода в газообразное состояние (оксид углерода) постепенно замирает. Но подвергшееся усиленной тепловой обработке свежее топливо снова меняет состав образующегося газа.

e. При нормальных температуре и давлении UF6 представляет собой твердое вещество, но оно переходит в газообразное состояние при температуре 56,4 °С. При газодиффузионном процессе это соединение имеет два преимущества: фтор обладает относительно низкой молекулярной массой и в природе существует только один его изотоп. Однако UF6 вызывает коррозию многих металлов и реагирует с водой, образуя твердое соединение (UO2F2). Для UF6 a =1,0043.

В подсистемах ПОГ, ПОО производится нагрев Н2 и О2, которые в газообразном состоянии подводятся к ППГ, ППО. Эти подсистемы производят дозированную подачу реагентов при заданных параметрах (давлении, температуре) в БТЭ, где происходит реакция

При получении эпитаксиальных слоев бинарных соединений AnlBv или их твердых растворов компонент E;v при комнатной температуре находится обычно в газообразном состоянии, что обеспечивает постоянство состава газовой фазы и управляемость процессом легирования. На 4.16 представлена схема установки для эпитаксиального роста и легирования бинарных соединений GaAs, GaP, GaN и твердых растворов типа GaAs.cPi_x; GaxIni_xP; A]xln1-xP; Ga^In^^P^Asi-j,; GajAl^jN, а также других возможных комбинаций, технологически осуществимых при росте из газовой фазы.

Теоретическое изучение свойств вещества в газообразном состоянии с учетом сил сцепления между молекулами и объема самих молекул весьма затруднено вследствие слабой изученности природы этих сил. Найденные на основе эксперимента математические зависимости, описывающие поведение таких газов, имеют сложный характер. Поэтому при изучении вещества в газообразном состоянии прежде всего мы займемся изучением такого воображаемого газа, у которого совсем нет сил сцепления между молекулами, а сами молекулы представляют собой материальные точки, не имеющие объема. Такой газ назван идеальным газом.

Кроме изучения свойств тел в газообразном состоянии, мы будем иногда рассматривать свойства тел в других агрегатных состояниях. Основные законы термодинамики и полученные из них соотношения справедливы вообще для всяких тел независимо от их агрегатного состояния. ..

Наиболее удобными в технологическом отношении соединениями легирующей примеси являются гидриды: фос-фин РН3, арсин AsH3l диборан В2Н6 и стибин SbH3. Находясь при комнатной температуре в газообразном состоянии, они легко дозируются, особенно при использовании в виде лигатур (газовых смесей) с водородом или инертными газами. Содержание легирующего соединения в лигатурах обычно составляет К)-4—10~2 % (объемн.). Кроме того, при диссоциации гидридов выделяется водород, не взаимодействующий с подложкой и эпитаксиальным слоем и не загрязняющий аппаратуру.

Рассмотрим сначала поведение электронов уединенного атома (атома вещества, находящегося в газообразном состоянии).

Энергетические уровни отделены друг от друга значениями энергии, которых электрон в данном атоме иметь не может. Дискретность значений энергии электронов в изолированном атоме подтверждается характером спектров поглощения и излучения различных веществ в газообразном состоянии, когда атомы отстоят друг от друга на больших расстояниях, т. е. определенными спектральными линиями, наличие которых объясняется переходом электрона с одного уровня на другой.

Ионизация газа. Ионизацией газа называют процесс образования в нейтральном газе ионов — положительно или отрицательно заряженных атомов. Как известно (параграф 1.1), в атомах любого вещества, в том числе и находящегося в газообразном состоянии, имеются валентные электроны, вращающиеся на наиболее удаленных от ядра орбитах и обладающие наибольшим запасом энергии. Если этим валентным электронам сообщить извне некоторую дополнительную энергию, то электрон может покинуть атом, превратив его в положительно заряженный ион.

Соединения А111 — Bv синтезируют прямым или косвенным методом. Прямой синтез применяют, для таких соединений как GaAs и InAs; при этом используют метод регулируемого давления .в газообразном состоянии летучего' компонента (мышьяка). В эвакуированной и запаянной кварцевой ампуле ( 14.4) на одном' конце помещают в лодочке металл (индий или галлий), на другом — летучий компонент (мышьяк). Металл расплавляют в трехзонной электропечи и нагревают до температуры

Исследование спектров излучения различных веществ в газообразном состоянии, когда атомы расположены относительно друг друга на больших расстояниях, показывает, что для атомов каж-

Ионизационные диэлектрические потери свойственны диэлектрикам в газообразном состоянии. Ионизационные потери проявляются