Способ получения монокристаллов молибдата свинца Советский патент 1991 года по МПК C30B15/00 C30B15/04 C30B29/32 

Изобретение относится к области неорганического материаловедения и касается выращивания монокристаллов молибдата свинца.

Целью изобретения является увеличение размеров и улучшение качества монокристаллов.

Пример 1. В платиновый тигель диаметром 100 мм и высотой 160 мм помещают шихту молибдата свинца в количестве 3700 г, синтезированную осаждением из водных растворов парамолибдата аммония и уксусно-кислого свинца. Тигель устанавливают в трехзонную тигельную печь на керамическую подставку, связанную с автокомпенсационными весами (датчиком массы). Сверху тигля устанавливают плотно подогнанную платиновую крышку с патрубком диаметром 26 мм и высотой 50 мм и производят механическое уравновешивание. Нагрев шихты до температуры плавления 1060°С производят в течение 7 ч со скоростью 150°С/ч. После выдержки расплава в течение 20 ч, к поверхности расплава через патрубок крышки плавно в течение 2 ч опускают монокристаллическую, ориентированную по 001 затравку и одновременно устанавливают сверху расплава и в объеме расплава температурный градиент 0,5°С/см. Равновесие затравки с расплавом устанавливают по сигналу датчика массы. Процесс выращивания монокристаллов осуществляют автоматически после включения вытягивания затравки, начальная скорость вытягивания 1 мм/ч, скорость вращения затравки постоянная 12,0 об/мин. ОдновреСП

ю

СП

ы ел

менно включают блок, формирующий программу процесса: весовую скорость кристаллизации на участке разращивания до постоянного сечения (коцуса) и скорость при постоянном сечении. Начальная скорость кристаллизации 0,5 г/ч, Скорость кристаллизации при постоянном сечении 32 г/ч. Сигнал рассогласования между желаемым и фактическим весом кристалла подают на управление терморегуляторами тигельной печи. Скорость вытягивания по мере увеличения сечения кристалла уменьшается и при постоянном сечении составляет 9 мм/сут (0,3-0,4 мм/ч), За 12 ч выращивают кристалл молибдата свинца размерами: коническая часть 50 см, цилиндрическая часть 65 см, диаметр 70 см.

По достижении заданных размеров отключают обратную связь датчика массы с терморегуляторами, останавливают 1 программу и вручную быстро поднимают кристалл до отрыва от расплава. После выдержки в печи в течение 8-10 ч печь вместе с кристаллом охлаждают до комнатной температуры со скоростью 20 град/ч. Вес выращенного кристалла 2000 г, потери веса расплава за счет испарения около 1 г. Кристалл имеет слабо желтую окраску, оптически однородный, без блоков и макровключений.

Пример 2. В платиновый тигель диаметром 70 мм и высотой 130 мм наплавляют шихту молибдата свинца, полученного осаждением из водных растворов парамо- либдата аммония и уксусно-кислого свинца. Вес шихты 1500 г, тигель помещают в печь, закрывают крышкой с патрубком диаметром 18 мм и высотой 55 мм. Нагревают со скоростью 100°С/ч до температуры плавления и гомогенизируют расплав 24 ч. Используют затравку квадратного сечения (5х5мм2) длиною 20 мм, ориентация перпендикулярно грани 112 . Опускание затравки проводят медленно (1-2 ч), чтобы избежать термоудара. Перед началом процесса вытягивания расплавляют 2-3 мм затравки для удаления поврежденной обработкой части. Начинают вытягивать монокристалл (скорость вращения затравки 12 об/мин) со скоростью 0,25 мм/ч. Разращивают со сбросом температуры в 0,5°С/см до диаметра 25 мм и убирают сброс постепенно после 40 мм вытягивания. Кристалл в конце опыта резко отрывают от расплава и охлаждают со скоростью 30°/ч. Кристалл имеет слабо желтую окраску, оптически однородный, без блоков и макровключений. В нижней части кристалл имеет диаметр 35 мм при длине 70 мм, вес 791 г.

Пример 3. Шихту, приготовленную методом осаждения, нагревают со скоро-

стью 150°/ч. Процесс совпровождался запахом уксуса. Расплав выдерживают 24 часа при температуре на 15°С выше точки плавления (1080°С). Затем температура в

снижается почти до равновесной и проводится затравление на ориентированную затравку, После затравления с вращающейся затравкой включают механизм вытягивания и начинают разращивание монокристаллов.

Скорость вытягивания2 мм/ч при вращении затравки 24 об/мин и при температурном градиенте в расплаве 3°/см в кристаллизаторе. В конце процесса кристалл резко отрывают от расплава и охлаждают со

скоростью 10°/ч до комнатной температуры.

В результате получен монокристалл слабо-желтоватой окраски весом 660 г, диаметром 30-40 мм и длиной 75 мм.

П р и м е р 4. Шихту в количестве 1070 г

загружаемую в тигель, активизируют неодимом. Для этого к исходной шихте добавляют 122 г NdaOa. Нагрев шихты до температуры плавления проводят со скоростью 120°/ч и

выдерживают для гомогенизации 24 ч. Затем к поверхности расплава через патрубок плавно опускают монокристаллическую ориентированную затравку. Равновесие затравки и расплава определяют по сигналу

датчика массы. Процесс выращивания монокристалла, активированного неодимом, осуществляют автоматически после включения вытягивания затравки. Начальная скорость вытягивания 1,5 мм/ч, скорость

вращения затравки 12,5 об/мин. Одновременно включают блок, формирующий программу процесса. Скорость вытягивания по мере увеличения сечения кристалла уменьшается и при постоянном сечении составляет 0,4 мм/ч.

По достижении заданных размеров отключают обратную связь датчика массы с терморегуляторами и вручную резко поднимают кристалл до отрыва, До комнатной

температуры кристалл охлаждают со скоростью 10 град/ч, Вес выращенного кристалла 2200 г. Габариты кристалла молибдата свинца, легированного неодимом: коническая часть 50 см, цилиндрическая часть 66 мм,

диаметр 70 мм.

Оптическое качество кристалла молибдата свинца при легировании неодимом улучшается.

Пример 5. К исходной шихте добавляют 282 г NdaOa. В дальнейшем процесс проводят в тех же условиях, что и выращивание.монокристалла в примере 4.

Вес выращенного кристалла 2200 г, по качеству кристалл визуально бул оптически

прозрачный, оптические качества его лучше, чем без добавок неодима.

Таким образом, использование способа выращивания монокристаллов молибдата свинца позволяет получать крупногабаритные кристаллы (весом до 2 кг и выше).

Кроме того, кристаллы молибадата свинца, полученные данным способом, являются прозрачными и оптически однород- ными, без трещин и повреждений. Добавление оксида неодима к шихте способствует повышению качества кристаллов, так как визуально их оптическая прозрачность улучшается. Кристаллы используются для изготовления элементов для акустооп- тических применений. Крупногабаритные монокристаллы позволяют либо увеличивать число стандартных акустооптических элементов, изготовляемых из одного кристалла, либо изготовлять нестандартно крупные акустооптические элементы размером 40x40x30 мм.

Формула изобретения

1. Способ получения монокристаллов молибдата свинца, включающий получение

исходного материала осаждением водных растворов парамолибдата аммония и уксус- но-кислого свинца, взятых в стехиометриче- ск ом соотношении, нагрев и расплавление

его в тигле и вытягивание монокристалла на вращающуюся затравку при наличии градиента температуры и охлаждение монокристалла, отличающийся тем, что, с целью увеличения размеров и улучшения качества

монокристаллов, исходный материал нагревают со скоростью 100-150°С/ч и выдерживают 20-24 ч, вытягивание ведут со скоростью 0,25-2,0 мм/ч, затравку вращают со скоростью 12-24 об/мин, градиент устанавливают величиной 0,5-3,0°С/см, а охлаждение ведут со скоростью 10-30°С/ч.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что вытягивание ведут при автоматичеком весовом контроле.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью получения лазерных активных элементов, к исходному материалу добавляют 3-4 мас.% оксида неодима.

Изобретение относится к способу получения монокристаллов молибдата свинца и позволяет увеличить размеры и улучшить качество монокристаллов. Исходный материал, полученный осаждением водных растворов парамолибдата аммония и уксусно-кислого свинца, взятых в стехио- метрическом соотношении, нагревают в тигле со скоростью 100-150°С/ч до плавления, выдерживают 20-24 ч, Затем вытягивают монокристалл со скоростью 0,25-2,00 мм/ч на затравку, вращающуюся со скоростью 12-24 об/мин, при наличии градиента температуры 0,5-3,0 С/см и охлаждают монокристалл со скоростью 10-30°С/ч. Вытягивание ведут с постоянным автоматическим весовым контролем. Для получения активных лазерных элементов к исходному материалу добавляют 3-4 мас.% оксида неодима. Получают монокристаллы диаметром до 70 мм. 2 з.п. ф-л ы.