Способ получения легированного кристаллического тетрабората лития Советский патент 1992 года по МПК C01B35/12 C01F13/00 

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам получения соединений сложного состава, в частности легированного кристаллического тетрабората лития (ТБЛ).

Известен способ получения легированного поликристаллического ТБЛ, используемого в качестве термолюминесцентного материала при изготовлении термолюминесцентных дозиметров, в котором для пол- учения люминесцентного состава смешивают порошки ТБЛ и солей активатора в количестве 0,001-1 мол.%, спекают смесь при температуре ниже температуры плавления ТБЛ (905-917°С) в течение времени, достаточного для диффузии активатора в кристаллы матрицы, после чего продукт охлаждают и измельчают до получения порошка с заданным размером зерен.

Недостатком известного способа является высокая энергоемкость процесса, обусловленная длительностью высокотемпературного отжига, которая лимитирована скоростью диффузии активатора в твердой фазе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения легированного поликристаллического ТБЛ, согласно которому смемь ТБЛ и солей активатора плавят при 970°С, закаливают ее при 20°С, после чего повторно нагревают до 820°С и отжигают в течение 1 ч.

Недостатком известного способа является высокая энергоемкость процесса, обусловленная длительностью высокотемпературного рекристаллизационного отVJ

CJ

яД

VJ

hO V4

жига, проводимого до полной кристаллизации вещества.

Целью изобретения является снижение энергоемкости способа за счет исключения операции рекристаллизационного отжига.

Согласно предлагаемому способу расплав для закалки выливают на слой мелкодисперсного ТБЛ, легированного тем же компонентом и в том же количестве, что и конечный продукт. При этом происходит быстрая и полная кристаллизация переохлажденного расплава, инициированная кристаллической фазой. Мелкодисперсное состояние кристаллической фазы способствует появлению множественных центров кристаллизации и, следовательно, мелкозернистости конечного продукта. В этом случае активатор равномерно распределен по объему образца, так как вследствие быстрой кристаллизации расплава и мелкозернистости полученного продукта не успевает пройти процесс вытеснения примесного компонента на границы зерен. Выливание расплава на слой ТБЛ, легированного тем же компонентом и в той же концентрации, позволяет избежать изменения его состава.

Пример 1. Исходный ТБЛ (кристаллический или стеклообразный) в количестве 100 г размещают в платиновом тигле диаметром 50 мм и высотой 50 мм, добавляют в него необходимое количество активатора (например, 0,03 мол. % СиО), нагревают в печи сопротивления до 970°С и гомогенизируют в течение 0,5 ч. Затем тигель извлекают из печи и выливают расплав на слой мелкодисперсного кристаллического ТБЛ, легированного тем же активатором и в той же концентрации с размером частиц -100 мкм.

Полученный продукт кристаллический, мелкозернистый, содержание легирующего компонента в нем соответствует задан ному, причем он равномерно распределен в объеме образца.

После измельчения и отбора требуемой по размеру частиц фракции легированный ТБЛ может быть использован в качестве термолюминесцентн ого материала. Энергоемкость процесса кВт/ч.

Пример 2. Аналогично примеру 1, но расплав охлаждают в тигле в режиме выклю- ченной печи.

Полученный продукт находится в стеклообразном состоянии и непригоден для изготовления люминофора.

Пример 3. Аналогично примеру 1, но расплав выливают на подложку с высокой теплопроводностью (например, на медную пластину).

Полученный продукт находится в стеклообразном состоянии и непригоден для изготовления люминофора.

Пример 4. Аналогично примеру 1, но

расплав приводят в соприкосновение с монокристаллическим ТБЛ.

Полученный продукт вследствие наличия единственного центра кристаллизации имеет крупнозернистую структуру, вещест0 во активатора в процессе кристаллизации частично вытесняется на границы зерен, при этом часть активатора не входит в состав матрицы. В результате содержание активатора в люминофоре неконтролируемо

5 изменяется.

Пример 5. Аналогично примеру 1, но расплав выливают на слой мелкодисперсного кристаллического ТБЛ, расположенного на подложке с хорошей теплопроводностью

0 (например, на медной пластине). Происходит быстрая кристаллизация расплава.

Полученный продукт поликристалличе- ский и мелкозернистый. . Его отделяют от подложки, измельчают и просеивают до

5 получения частиц с размерами, необходимыми для дальнейшего использования. Заданная концентрация активатора в объеме всего полученного образца уменьшается, так как слой кристаллического ТБЛ частично

0 оплавляется и плотно сцепляется с закристаллизованным продуктом.

Пример 6(по известному способу). Исходный ТБЛ и навеску солей активатора оплавляют при 970°С в платиновом тигле,

5 закаливают , после чего полученный стеклообразный продукт нагревают до 820°С и отжимают в течение 1 ч. Процесс энергоемок вследствие повторного нагрева образца с последующим высокотемператур0 ным отжигом (-чЗО кВт/ч).

Таким образом, изобретение позволяет исключить операцию высокотемпературного отжига и соответственно снизить энергоемкость процесса получения указанного

5 продукта.

Формула изобретения Способ получения легированного кристаллического тетрабората лития, включающий сплавление тетрабората лития с

0 соединением легирующего компонента, закалку расплава и рекристаллизацию, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса за счет исключения операции рекристаллизационного от5 жига, закалку и рекристаллизацию осуществляют путем выливания расплава на слой мелкодисперсного кристаллического тетрабората лития, легированного тем же компонентом и в той же концентрации, что и исходный расплав.

Изобретение относится к способу получения легированного кристаллического тетрабората лития (ТБЛ) со сниженной энергоемкостью. Кристаллический ТБЛ смешивают с 0,03 мол. % СиО в качестве активатора и галогенизируют при 970°С. Полученный расплав выливают на слой мелкодисперсного кристаллического ТБЛ,легированного тем же активатором и в той же концентрации. Получен кристаллический мелкозернистый ТБЛ с равномерным распределением активатора по объему образца. Отобранная после измельчения фракция может быть использована в качестве термолюминесцентного материала. Энергоемкость процесса примерно 20 кВт/ч. Ј