Техника - молодёжи 1986-09, страница 11

НА ПУТИ

К СТОПРОЦЕНТНОЙ

ЧИСТОТЕ

Григорий ДЕВЯТЫХ,

академик, лауреат Ленинской премии

В докладе о Государственном плане экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы на сессии Верховного Совета СССР Председатель Совета Министров СССР Н. И. Рыжков подчеркнул, что в ближайшем будущем химикам следует решить такие неотложные проблемы, как выпуск устойчивых синтетических красителей для потребительских товаров, высокоэффективной продукции, необходимой машиностроительному комплексу, а также веществ особой чистоты (В04) для микроэлектроники и волоконной оптики.

Большой вклад в разработку методов создания и анализа ВОЧ принадлежит Горьковскому институту химии АН СССР. Вот уже десять лет здесь действует уникальная выставка-коллекция «особо чистых», на которой представлено около 300 образцов. Автор значительной части образцов — известный советский ученый академик Григорий Григорьевич Девятых. В этом году за работы в области получения веществ особой чистоты он был удостоен звания лауреата Ленинской премии. Наш специальный корреспондент Владимир Мейеров побывал у ученого и попросил его рассказать о проблемах и перспективах химии ВОЧ

Есть в нашем институте корпус. Окна в нем наглухо закрыты, рамы выкрашены герметизирующей краской. Стены помещений облицованы мрамором, стыки в полу тщательно заделаны. Имеется даже специальная «чистая комната». Воздух в нее подается через фильтры сверху вниз. Переступив порог лаборатории, исследователь в нейлоновой одежде около 20 мин. ждет, пока воздушный поток с него и принесенных им материалов не сдует все пылинки, которые улавливаются фильтрующей системой В результате воздух в комнате прозрачен как нигде — не больше трех частичек на литр. Поэтому здесь и можно, не боясь загрязнений, работать с так называемыми «веществами особой чистоты» (ВОЧ). Для чего они нужны?

Потребность в ВОЧ возникла в связи с разработкой конструкционных материалов для ядерных реакторов. Один из основных параметров таких материалов, по которому можно судить об их способности поглощать нейтроны,— сечение захвата (величина, характеризующая вероятность перехода системы двух сталкивающихся частиц в определенное конечное состояние). Она не должна превышать определенного

значения. Примеси увеличивают этот параметр, что препятствует протеканию цепной реакции. Исследования показали: чтобы сечение захвата, скажем циркония, практически не изменялось (возрастало не более чем на 1%), содержание гафния в нем не должно превышать 10"³—10"*%. Эту величину назвали граничной концентрацией примесей. Она стала критерием, по которому можно было судить о том, относится вещество к ВОЧ или нет

Развитие полупроводниковой техники, микроэлектроники, волоконной оптики повлекло за собой еще большее ужесточение требований к чистоте применяемых в этих Отраслях веществ. Например, в стеклах, из которых вытягивают световоды, крайне нежелательно присутствие примесей переходных металлов — железа, кобальта, никеля, хрома, а также гидроксиль-ных групп. Те и другие поглощают электромагнитное излучение и, таким образом, ослабляют световой сигнал, затрудняя его передачу на большие расстояния. Граничная концентрация этих примесей не должна превышать 10~⁸—10"⁹%. Вот уровень современных требований к чистоте материалов.

ДОЛОЙ ПРИМЕСИ!

С какими загрязнениями BQ4 чаще всего приходится сталкиваться и как от них избавиться?

Существуют две группы примесей. В первую входят десять самых распространенных в природе элементов: кремний, алюминий, железо, кальций, натрий и т. д. Они создают основной фон загрязнений. Об этом говорит и относительно высокое значение их среднего суммарного содержания — 10"²%.

Ко второй группе относятся такие элементы, как углерод, кислород, водород, азот, галогены. Взаимодействуя с тем или иным веществом, металлом например, они также вносят «весомый вклад» в общий уровень загрязнений.

Что легче очистить — летучие вещества — газы и легкокипящие жидкости или твердые?

Ответ ясен. Поскольку летучие кипят при более низкой температуре, их проще очистить, испарив и затем сконденсировав пары нужного вещества.

А как же быть с твердыми? Логика подсказывает: для глубокой очистки лучше использовать не сами вещества, а их летучие соединения — галиды или гидриды. Именно эти соединения и подвергают очистке, а затем с помощью определенных химических реакций получают из них ВОЧ. В частности, гидриды (соединения с водородом) подвергают термораспаду, а галиды (галогенпроизводные) восстанавливают чистым водородом.

Методы глубокой очистки твердых веществ, не образующих летучие соединения, совсем иные. Один из важнейших — зонная плавка. Слиток помещают в контейнер из инертного материала, например графита, и расплавляют, но не весь сразу, а постепенно, создавая узкую зону расплава с помощью передвигающегося вдоль него нагре

ВЫПОЛНЯЕМ РЕШЕНИЯ ПАРТИИ