सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में, क्रूसिबल उच्च तापमान प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, विशेष रूप से वाष्पीकरण कोटिंग जैसी जमाव तकनीकों में। उपयोग की जा रही जमाव सामग्री के विशिष्ट प्रकार के अनुसार उपयुक्त क्रूसिबल सामग्री का चयन किया जाना चाहिए। 
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भौतिक वाष्प जमाव (PVD) प्रक्रियाओं में, ठोस धातुओं या यौगिकों को रखने के लिए क्रूसिबल का उपयोग किया जाता है, जिन्हें फिर वाष्पीकरण या उर्ध्वपातन के बिंदु तक गर्म किया जाता है। यह वाष्पीकृत सामग्री को सब्सट्रेट पर एक पतली फिल्म के रूप में संघनित करने की अनुमति देता है। कई पिघली हुई सामग्रियों को क्रूसिबल लाइनर की आवश्यकता होती है, और क्रूसिबल की वास्तविक चार्ज क्षमता लाइनर की मात्रा पर निर्भर करती है।

सामग्री जमाव प्रक्रियाओं में क्रूसिबल्स के सामान्य मुद्दे और समाधान

रासायनिक संगतता मुद्दे

उच्च तापमान पर अवांछित रासायनिक प्रतिक्रियाओं से बचने के लिए क्रूसिबल और उनके लाइनर का चयन सावधानी से किया जाना चाहिए। असंगत क्रूसिबल सामग्री पिघले हुए पदार्थ को खराब या दूषित कर सकती है, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता से समझौता हो सकता है।

अनुशंसित समाधान:

• क्रूसिबल लाइनर्स का उपयोग:क्रूसिबल को उपयुक्त सामग्री से अस्तरित करने से क्रूसिबल और पिघली हुई सामग्री के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं को रोका जा सकता है, जिससे वाष्पित सामग्री की शुद्धता बनी रहती है। लेकिन सभी क्रूसिबल लाइनर से सुसज्जित नहीं होते हैं। पिघली हुई धातुओं जैसे सोना (Au) के वाष्पीकरण और बोरॉन (B), कोबाल्ट (Co), क्रोमियम (Cr), लोहा (Fe), जर्मेनियम (Ge), पैलेडियम (Pd) और निकल (Ni) के जमाव के लिए, आमतौर पर क्रूसिबल लाइनर की आवश्यकता नहीं होती है।
• उपयुक्त लाइनर सामग्री का चयन:पिघली हुई सामग्री के आधार पर, लाइनर बनाए जाते हैंटैंटलम (टा),निकल (नी),मोलिब्डेनम (मो),पायरोलिटिक बोरॉन नाइट्राइड (PBN)या,टंगस्टन (डब्ल्यू)आमतौर पर प्रतिक्रियाओं को कम करने और क्रूसिबल को क्षति से बचाने के लिए उपयोग किया जाता है।
  
  

थर्मल विस्तार बेमेल

उच्च तापमान प्रक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण मुद्दा क्रूसिबल और पिघली हुई सामग्री के बीच थर्मल विस्तार बेमेल है। गर्म करने के दौरान, पिघली हुई सामग्री आमतौर पर क्रूसिबल की तुलना में अधिक तेज़ी से फैलती है, दीवारों पर दबाव डालती है और संभावित रूप से दरारें या विरूपण की ओर ले जाती है। इसी तरह, ठंडा करने के दौरान, तनाव विकसित हो सकता है क्योंकि सामग्री सिकुड़ती है, खासकर अगर क्रूसिबल में अवशिष्ट सामग्री की अत्यधिक मात्रा हो।

Solutions:

• थर्मल विस्तार गुणांक का मिलान:तनाव को न्यूनतम करने के लिए सुनिश्चित करें कि क्रूसिबल और सामग्री के तापीय विस्तार गुणांक संगत हों।
• सामग्री की मात्रा सीमित करें:ठंडा करने के दौरान पिघले हुए पदार्थ को क्रूसिबल के तल पर एक छोटे से कुंड में सीमित रखें, ताकि वह पार्श्व दीवारों के संपर्क में न आए, या ठंडा करने से पहले सभी पदार्थों को निकाल दें।
• नियमित निरीक्षण:प्रत्येक प्रक्रिया के बाद, दरारों या संरचनात्मक क्षति के लिए क्रूसिबल का निरीक्षण करें।
  

क्रूसिबल भरने की सिफारिशें

क्रूसिबल को किस हद तक भरा गया है, यह निक्षेपण सामग्री के प्रकार पर निर्भर करता है, तथा यह उर्ध्वपातन सामग्री, पिघली हुई सामग्री, तथा रासायनिक यौगिकों के बीच काफी भिन्न हो सकता है।

उर्ध्वपातन सामग्री:इष्टतम प्रदर्शन के लिए क्रूसिबल को 90% क्षमता तक भरें। निरंतर-शक्ति या तापमान वाष्पीकरण में, वाष्प वितरण और दर सामग्री के उपभोग के रूप में बदल जाती है, लेकिन उर्ध्वपातन सामग्री (जैसे, लवण) आमतौर पर न्यूनतम समस्याएं प्रदर्शित करती हैं।

पिघली हुई सामग्री/गैर-ऊर्ध्वपातित सामग्री:गैर-उदात्तीकरण सामग्री के लिए अनुशंसित भराव स्तर क्रूसिबल की क्षमता का 75% है। अधिक भरने से दरारें पड़ सकती हैं क्योंकि दोबारा गर्म करने पर क्रूसिबल और एल्युमिनियम ऑक्साइड जैसी सामग्रियों के बीच ऊष्मीय विस्तार में अंतर होता है।

रासायनिक यौगिक:रासायनिक यौगिकों के लिए, सबसे अच्छे परिणाम आमतौर पर तब प्राप्त होते हैं जब क्रूसिबल लगभग 50% तक भर जाता है, वाष्पीकरण के दौरान सामग्री लगभग 17% तक कम हो जाती है। यदि वाष्प की गुणवत्ता (जैसे, पृथक्करण, वाष्प तापमान, या दर) महत्वपूर्ण है, तो वाष्पीकरण प्रक्रिया को अनुकूलित करने के लिए आगे के समायोजन की आवश्यकता हो सकती है।

क्रूसिबल सफ़ाई के सर्वोत्तम अभ्यास

क्रॉस-संदूषण से बचने के लिए, यह अनुशंसा की जाती है कि प्रत्येक क्रूसिबल को एक ही प्रकार की सामग्री को गर्म करने के लिए समर्पित किया जाए। जबकि कुछ कार्बनिक यौगिकों को उचित सफाई के साथ पूरी तरह से हटाया जा सकता है, दूसरों को खत्म करना अधिक कठिन हो सकता है। सफाई की सफलता विशिष्ट कार्बनिक यौगिक और फायरिंग तापमान पर निर्भर करती है।

अनुशंसित सफाई प्रक्रिया:

• क्रूसिबल को 0.1M पोटेशियम हाइड्रोक्साइड घोल में 15-20 मिनट तक भिगोएं।
• विआयनीकृत जल से धोएँ।
• एक अल्ट्रासोनिक स्नान में बारीक पाउडर डिटर्जेंट (2 मिलीलीटर पानी में 200 बड़े चम्मच घोलें) के साथ 60 मिनट तक साफ करें।
• विआयनीकृत जल से पुनः अच्छी तरह धो लें।
• क्रूसिबल को एसीटोन में डुबोएं और 20 मिनट तक अल्ट्रासोनिक तरीके से साफ करें।
• इस प्रक्रिया को आइसोप्रोपेनॉल के साथ अतिरिक्त 20 मिनट तक दोहराएं।
• क्रूसिबल को 70°C पर कम से कम 40 मिनट तक सुखाएं, या यदि आवश्यक हो तो अधिक समय तक सुखाएं।

वैकल्पिक रूप से, क्रूसिबल को कार्बनिक पदार्थों के सामान्य वाष्पीकरण बिंदु से काफी ऊपर के तापमान पर गर्म करने से अवशेषों को जलाकर स्वयं सफाई की जा सकती है।

कस्टम क्रूसिबल सामग्री और समाधान

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