الصهر النطاقي

Liquid moves from left to right during melting in the float-zone crystal growth process

الصَّهْر النِّطَاقي Zone melting (أوالتنقية النطاقية zone refining أوعملية المنطقة الطافية floating zone process) كيفية تستخدم لإزالة الشوائب من المواد الصلبة التي تستخدم في الصناعة والبحث الفهمي. ويُعدُّ فلز الـجرمانيوم المادة الأولى التي تمَّت تنقيتها على نطاق تجاري باستخدام طريقة الصهر النطاقي .

ويمكن تنقية عنصر الجرمانيوم حتى نحصل على فلز تحتوي جميع عشرة بلايين ذرة منه على ذرة واحدة من الشوائب. وإذا افترضنا حتى حافلة من حافلات نقل البضاعة بالسكك الحديدية محملة بشحنة من السكر الذي يتمتع بهذه الدرجة من النقاء، فإن هذه الشحنة ستحتوي على ذرة واحدة من الشوائب. ويستخدم الجرمانيوم، والمواد الأخرى التي تتّسم بهذه الدرجة العالية من النقاء، في صناعة أشباه الموصِّلات الإلكترونية مثل الترانزستور والدوائر الكهربائية المتكاملة.

ويهجرّب الجهاز المستخدَم في عملية الصَّهر النِّطاقي من صف من السخانات الحلقية الشكل التي تتحرك ببطء من خلال أنبوب يحتوي على المادة الصلبة التي يُراد تنقيتها. ويقوم جميع سخان بصهر نطاق ضيق من المادة مشكِّلاً نطاق صهر يتحرك بمصاحبة السخّان. وبعد حتى يمرّ جميع سخّان يبرد السائل ويتجمد. وتبقى الشوائب في نطاق الصهر، ويتم سحبها إلى أحد أطراف الأنبوب. وتنصهر المادة الصلبة مرة ثانية عند مرور السخّان التالي، وتصبح أكثر نقاء بعد جميع مرة يحدث فيها الانصهار والتجمد.

وقد عثر الفهماء حتى الكثير من المواد يتمتع بخصائص غير متسقطة حال وجودها في درجة نقاء عالية. فالشوائب الموجودة بهذه المواد تؤثر على خصائصها تأثيراً شديداً .

التعبير الرياضي عن هجرز الشوائب

عندما تتحرك المنطقة السائلة لمسافة ${\displaystyle dx$ ، يتغير عدد الشوائب في السائل. Impurities are incorporated in the melting liquid and freezing solid.