Способ получения кристаллов z @ so @ @ 6ос (nh @ ) @ @ н @ о

 

Использование: в оптике и электронных приборах в качестве преобразователей основного лазерного излучения. Сущность изобретения: в кисловодный раствор для выращивания кристаллов добавляют концентрированную серную кислоту, в результате чего рН растворе снижается до 3,8-3,9, Затем путем снижения температуры до 26- 32° С осуществляют рост кристаллов на точечной затравке, укрепленной на вращающейся со скоростью 40-60 об/мин платформе. Получают оптически-однородные кристаллы с размерами по оси 100 порядка 15-24 мм. 1 з.п.ф-лы.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 30 В 7/08,29/54

ГОСУДАРСТВЕННОЕ flATEHTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

1 О

I ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4947061/26 (22) 19.06.91 (46) 15.04.93. Бюл. N. 14 (71) Институт кристаллографии им. А.В,Шубникова (72) Г.Н.Набахтиани, В.А.Кузнецов, М.Л.Барсукова, В,Ф.Реснянский и К.Сулайманкулов (56) К.Суламаннулов и др, Атлас Диаграмм растворимости тройных водно-солевых карбамидных систем. Издательство "Илим", Фрунзе, 1980, с. 80, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ

ZnS04 60C(NH2)2 Н20

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов ZnS04x

x60C(NH2)2 Н20, которые могут использоваться в оптике и в электронных приборах как преобразователи основного лазерного излучения. Они способны генерировать вторую гармонику на излучении лазера

Nd: YAG.

Целью изобретения является увеличение размеров кристаллов и уменьшение дефектов в них.

Поставленная цель достигается тем, что рост ведется из растворов, предварительно обработанных серной кислотой до рН=3,8-3,9; выращивание осуществляется методом снижения температуры в низкотемпературном интервале 32-26ОС, точечная затравка крепится на вращающейся со скоростью 40-60 об/мин платформе.

Раствор ZnS04 .60C(NK2)2 Н20 готовится на основе диаграммы состояния иэ исходных продуктов ZnS04 7Н20 и... SU 1808887 А1 (57) Использование: в оптике и электронных приборах в качестве преобразователей основного лазерного излучения. Сущность изобретения: в кисловодный раствор для выращивания кристаллов добавляют концентрированную серную кислоту, в резуль. тате чего рН растворе снижается до 3,8-3 9.

Затем путем снижения температуры до 2632 С осуществляют рост кристаллов на точечной затравке, укрепленной на вращающейся со скоростью 40-60 об/мин платформе. Получают оптически-однородные кристаллы с размерами по оси (100) порядка 15-24 мм. 1 з.п.ф-лы.

0C(NH2)2 марки "ОСЧ" на бидистиллированной воде. Молярное соотношение ZnS04 к

ОС(йН2)2 берется 1:6. Раствор перемешивается в кристаллиэаторе в течение суток.

Температура синтеза примерно на 10 превышает температуру насыщения. рН насыщенного при 30 С раствора составляет 5,15, К приготовленному раствору добавляется серная кислота в расчете 1 мл 98% ой

Н2$04 на 100 мл раствора. При этом рН раствора снижается до 3,8-3,9. Подкисленный раствор фильтруется, заливается в кристаллизатор и уточняется его температура насыщения. Последняя должна быть около

30 С. Затем раствор вновь перегревается и вымешивается двое суток для растворения всех мелких частиц, способных в процессе выращивания служить центрами кристаллизации. Полученный раствор фильтруется и осуществляется процесс кристаллизации.

Введение кислоты в раствор для снижения щелочности раствора предотвращает

1808887 появление в растворе вещества другой фазы и создает наилучшие условия для роста кристаллов.

При снижении рН раствора до значения ниже 3 8 в растворе появляются мелкие пузыри газа, которые во время роста кристалла могут включаться в него, что приводит к ухудшению качества выращиваемого монокристалла. Нецелесообразным является также вести процесс выращивания кристалла из растворов, имеющих рН выше

3,9. Так как при этом значении рН в растворе все же образуется мелкодисперсная фаза, мешающая росту монокристалла.

При выращивании методом снижения температуры для данного кристалла оптимальным является температурный интервал

32 — 26 С. При температурах выше данного интервала в растворах через несколько суток образуется мелкодисперсная фаза. Осу- 2о ществление выращивания на температурах более низких, чем данный интервал, требует . применения охладительных установок и при этом снижается скорость роста кристалла, Выращивание кристалла методом сниже- 25 . ния температуры позволяет более точно регулировать процесс роста. Регулирование температуры осуществляется контактным термометром. Средняя скоровть снижения температуры 0,2 С/сут. 30

Выращивание кристалла на точечной затравке, укрепленной на вращающейся платформе, создает благоприятные гидродинамическиеусловиядля роста. Вести процесс выращивания при скорости вращения 35 платформы меньше чем 40 об/мин нецелесообразно, так как уменьшаются скорости роста- кристалла, Увеличение скорости вра. щения платформы выше 60 об/мин ведет к образованию воронки в растворе, распле- 40 скиванию раствора, вследствие чего образуются паразитические кристаллы.

Пример 1. Для получения V=165 мл раствора взято 117,72 г ОС(МН, 94,011 г

ZnSO4 7Н20 и 28,5 мл Н О. Раствор синте- 45 зирован при t=39 С, Через сутки в свежеприготовленный раствор с pH=5,15 добавлено 1,4 мл 98 -ой H2SO4. После подкисления рН снизилась до 3,8. Раствор перегревался до 1=50 С. Раствор 50 отфильтрован, определена температура насыщения {t=30,? С). Раствор двое суток вымешивался при t=39 Ñ. Процесс выращивания длился 20 сут. Получен кристалл беэ видимых дефектов с размером 55 по оси (100) 24 мм. Конечная температура

267 С.

Пример 2. Для приготовления 100 мл раствора взято 78,58 г ОС(МН2)г, 58,7 г

ZnS0< 7Н20 и 17,5 мл Н20: Приготовление раствора проходило как в примере 1. В свежеприготовленный раствор с рН=5,15 порциями добавлен 1 мл 98 -ной HgS04. При рН 3,85 температура насыщения t=31,2 С.

Выращивание длилось 20 суток, Средняя скорость снижения температуры 0,2 С/сут.

Получен кристалл без видимых дефектов с максимальным размером по оси (100) 19 мм, Конечная температура 27,2 С, Пример 3. Было взято 68,98 r

0C(NH2)2, 55,04 r ZnS04 ?Н20 и 19,5 мл

Н О. Вся процедура проводилась аналогично примерам 1, 2. В свежеприготовленный раствор с рН=5,05 добавлено 0.9 мп 98 -го

HzSO4. При этом рН=3,8, Температура насыщения т=29,45 С. Процесс выращивания длился 7 сут. Размер полученного кристалла по оси (100) 15 мм. Кристалл оптически однороден, Средняя скорость снижения температуры 0,2 С/сут. Конечная температура раствора 28 С.

Пример 4, Приготовление раствора происходило аналогично примеру 2. Раствор не обрабатывался серной кислотой (рН=5,15). Температура насыщения раствора t=31,4 С. При выращивании кристалла на седьмые сутки после синтеза в растворе образовалась мелкодисперсная фаза. Растущий кристалл стал включать мелкие частицы. На дне кристаллизатора и на платформе появилось множество паразитических кристаллов. Рост длился 20 суток.

Средняя скорость снижения температуры

0,2 С/сут, Выращенный кристалл дефектный, непрозрачный. Размер по оси (100) 16 мм. Конечная температура 26,9 С.

Пример 5. Было взято 117,72 r

ОС(КН2)ъ 94,91 г ZnS04 ?Н20 и 26 мл Н20, .

Раствор синтезировался в кристаллизаторе при t=45 С, Через двое суток до добавления кислоты в растворе образовалась мелкодисперсная фаза, Температура насыщения раствора с=35,4 С, Раствор не годен для выращивания кристаллов.

Таким образом, обработка свежеприготовленных растворов серной кислотой и выращивание кристаллов относительно при низкотемпературном интервале обеспечивает получение качественных кристаллов, годных для генерации второй гармоники на излучении лазера.

Формула изобретения

1. Способ получения кристаллов

ZnS04 .6OC(NH2)z .HzO, включающий приготовление кисловодного раствора и рост кристаллов путем снижения его температуры, отличающийся тем, что. с целью увеличения размеров кристаллов и умень1808887

Составитель Т. Смирнова

Техред M.Moðråíòàë Корректор М, Петрова

Редактор С. Кулакова

Заказ 1259 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 шения дефектов в них, готовят раствор с рН

3.8-3,9 путем добавления в него концентрированной серной кислоты и рост ведут на точечной затравке при 26 — 32 С.

2, Способ no n. 1, отличающийся тем, что затравку размещают на плат- . форме, вращающейся со скоростью 4060 об/мин.