Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Синтетические кристаллы

Синтетические (далее С) выращенные искусственно в лабораторных или заводских условиях. Из общего числа Соколо 104 относятся к неорганическим веществам. Некоторые из них не встречаются в природе. Однако первое место занимают органические Снасчитывающие сотни тысяч разнообразных составов и вообще не встречающиеся в природе. С другой стороны, из 3000 составляющих многообразие природных минералов, искусственно удается выращивать только несколько сотен, из которых для практического применения существенное значение имеют только 20-30 (см. табл.). Объясняется это сложностью процессов кристаллизации и техническими трудностями, связанными с необходимостью точного соблюдения режима выращивания монокристаллов.

  Первые попытки синтеза относящиеся к 16-17 вв., состояли в перекристаллизации воднорастворимых веществ, встречающихся в виде в природе (сульфаты, галогениды). После расшифровки состава природных минералов появились попытки синтеза минералов из порошков с использованием техники обжига. Этим методом были получены мелкие СВ начале 20 в. синтезом занимались Е. С. Федоров и Г. В. Вульф, которые исследовали условия воднорастворимых соединений и усовершенствовали аппаратуру. В дальнейшем А. В. Шубников разработал общие принципы образования из водных растворов (сегнетова соль, дигидрофосфат и др., см. рис. 1, 3, 4) и из расплавов (однокомпонентных и многокомпонентных систем), под его руководством была создана первая фабрика С
  Скварца получают в гидротермальных условиях. Маленькие "затравочные" различных направлений вырезаются из природных кварца. Хотя кварц широко распространен в природе, однако его природные запасы не покрывают нужд техники, кроме того, природный кварц содержит много примесей. Скварца массой до 15 кг выращивают в автоклавах в течение многих месяцев, а особо чистые (оптический кварц) растут несколько лет (рис. 5, 6).

  Наиболее распространенные синтетические

Название

формула

Методы выращивания

Средняя величина

Области применения

Кварц

2

Гидротермаль-
ный

От 1 до 15 кг, 300´200´150 мм

Пьезоэлектрические преобразователи, ювелирные изделия, оптические приборы

Корунд

23

Методы Вернейля и Чохральского, зонная плавка

Стержни диаметром 20-40 мм, длиной до 2 м, пластинки 200´300´30 мм

Приборостроение, часовая промышленность, ювелирные изделия




Метод Чохральского

От 100 г до 10 кг, цилиндры 200 мм ´ 500 мм

Полупроводниковые приборы




То же

То же

То же

Галогениды

,

То же

От 1 до 25 кг, 100´100´600

Сцинтилляторы

Сегнетова соль

446´42

из растворов

От 1 до 40 кг, 500´500´300 мм

Пьезоэлементы

Дигидрофосфат

24

То же

От 1 до 40 кг, 500´500´300 мм

То же

Алюмоиттрие-
вый гранат

3512

Метод Чохральского, зонная плавка

40´40´150 мм 30´200´150 мм

Лазеры, ювелирные изделия

Иттриево-же-
лезистый гранат

3512

из растворов-расплавов

30´30´30 мм

Радиоакустическая промышленность, электроника

гранат

3512

Метод Чохральского

20´30´100 мм

Подложки для пленок

Алмаз



при сверхвысоких давлениях

От 0,1 до 3 мм

Абразивная промышленность

Ниобат лития

3

Метод Чохральского

10´10´100 мм

Пьезо- и сегнетоэлементы

Нафталин

108

Метод Киропулоса

Блоки в несколько кг

Сцинтилляционные приборы

Бифталат

854

из водных растворов

40´100´100 мм

Рентгеновские анализаторы, нелинейная оптика


3

Гидротермальный

10´30´30 мм

Оптические приборы

Сульфид



Рост из газовой фазы

Стержни 20´20´100 мм

Полупроводниковые приборы

Сульфид



То же

Стержни 20´20´100 мм



Арсенид



Газотранспорт-
ные реакции

Стержни 20´20´100 мм



Фосфид



То же

То же

То же

Молибдаты редкоземельных элементов

2(4)3

Комбинирован-
ный метод Чохральского

10´10´100 мм

Лазеры

Двуокись

2

Высокочастот-
ный нагрев в холодном контейнере

Блоки около 2 кг, столбчатые 100´10´50 мм

Ювелирные изделия

Двуокись

2

То же

То же

То же


4

То же

10´10´100 мм

Лазеры

Алюминат иттрия

3

Метод Чохральского

10´10´100 мм

То же

(трубы разных сечений)



Метод Степанова

Длина 103 мм, диаметр 3-200 мм

Металлургия

  Мир геометрически правильных связан в сознании людей с миром драгоценных и поделочных камней. Поэтому усилия многих ученых были направлены на синтез алмаза, рубина, аквамарина, сапфира и др. В начале века были получены Срубина из растворов в расплавах поташа и соды в виде темно-малинового цвета. Позже (в конце 19 в.) французский ученый Вернейль изобрел специальный аппарат для получения Срубина, который в дальнейшем был усовершенствован. Порошок 23 с добавкой нескольких % 23 непрерывно поступает в зону печи, где происходит горение в Капли расплавленной массы попадают затем на более холодный участок затравки и тотчас же В СССР работают аппараты системы С. К. Попова, которые позволяют получать Срубина в виде стержней диаметром от 20 до 40 мм и Длина до 2 м - для лазеров, нитеводителей, а также для стекол космических приборов. Большую долю Срубина потребляет часовая промышленность, но основным потребителем синтетического рубина является ювелирная промышленность. Добавка к 23 примесей солей , Со, и других позволяет получить Сразличной окраски, имитирующие окраску сапфиров, топазов, аквамаринов (рис. 7, 8) и других природных драгоценных камней.

  Салмаза были получены в 50-х гг. из порошка графита, смешанного с . Смесь прессуется в виде небольших (2-3 см) дисков, которые затем нагреваются до температуры 2000-3000 °С при давлении в 100-200 тыс. am. В этих условиях графит превращается в алмаз. Величина Салмаза порядка десятых долей мм. В особых условиях удается получить Салмаза до 2-3 мм. В СССР создана алмазная промышленность для нужд главным образом буровой техники. Салмазов, конкурирующие с природными ювелирными образцами, пока получены в небольших количествах.

  Начиная с 50-х гг. развивается промышленность органических С- нафталина, стильбена, толана, антрацена и др., применяющихся в сцинтилляционных устройствах (см., например, Сцинтилляционный счетчик). Синтез этих осуществляется в основном методом Чохральского. По размерам эти Ссоперничают с крупными неорганическими (воднорастворимыми) Наиболее применяемые полупроводниковые (, , , и др.) в природе не встречаются. Все они выращиваются из расплавов в виде цилиндров диаметром от 10 до 20 см и Длина 30-50 см.

  В лабораторных условиях из растворов расплавов выращивают Сферрогранатов и изумрудов. Однако промышленного развития эти методы еще не получили. Развиваются исследования, связанные с промышленным выпуском синтетических драгоценных камней на основе алюмоиттриевых гранатов (гранатиты) (рис. 2а, 2б) и двуокисей и (фианиты). Это - Сс окраски, имитирующие изумруды, топазы и алмазы за счет большого широкой гаммой преломления света.

  Лит.: Федоров Е. С., Процесс "Природа", 1915, декабрь; Вульф Г. В., их образование, вид и строение, М., 1917; Шубников А. В., Как растут М. - Л., 1935; Аншелес О. М., Татарский В. Б., Штернберг А. А., Скоростное выращивание однородных из растворов, (Л.), 1945; Попов С. К., Новый производственный метод выращивания корунда, "Изв. АН СССР. Серия физическая", 1946, т. 10,№5-6; Штернберг А. А., в природе и технике, М., 1961; Условия роста и реальная структура кварца, в кн.: Всесоюзное совещание по росту Ер., 1972, ч. 2, с. 186; Мильвидский М. Г., Освенский В. Б., Получение совершенных монокристаллов полупроводников при из расплава, там же, ч. 2, с. 50; Багдасаров Х. С., Проблемы синтеза крупных тугоплавких оптических монокристаллов, там же, ч. 2, с. 6; Тимофеева В. А., Дохновский И. Б., Выращивание иттриево- гранатов из растворов - расплавов на точечных затравках в динамическом режиме, "Кристаллография", 1971, т. 16, в. 3, с. 616; Яковлев Ю. М., Генделев С. Ш., Монокристаллы ферритов в радиоэлектронике, М., 1975.

  В. А. Тимофеева.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 23.12.2024 19:35:55