Спосіб вирощування кристалу борату стронцію sr4b14 o25 ,легованого лантаноїдами

Спосіб вирощування кристалу борату стронцію S14B14O25 легованого лантаноїдами, який Винахід відноситься до виробництва матеріалів нелінійної оптики і може бути використаний для створення нових активних лазерних середовищ Відомий спосіб вирощування монокристалів тетрабората стронцію [L Bohaty, I Liebertz, S Stahz -Z Knstallogr, 172 (1985), p 135] із розплаву стехіометричного складу Компонентами шихти є SrO і В2О3, які взяті в молярному відношенні 1 2 Недоліком відомою способу є одержання маленьких гольчатої форми кристалів, які не годні для використання в оптиці Найбільш близькими за сукупністю ознак до заявляемого є спосіб вирощування монокристалів тетраборату стронцію [Патент Роси №2103425, С30В17/00, 27 01 1998р], який включає приготування шихти стехіометричного складу, розплавлення її і вирощування на орієнтовану затравку з обертанням і програмованим витягуванням Таким чином забезпечується можливість вирощування однорідних монокристалів S r B ^ ромбовидної фази великих розмірів, що дає можливість використовувати їх для створення нелінійнооптичних елементів Недоліком відомого способу є неможливість одержання кристалів, що використовуються як активні лазерні середовища В основу винаходу поставлено завдання створення способу вирощування кристалу бората стронцію, легованого лантаноїдами, в якому, за рахунок включення в склад шихти легуючих окислів лантаноїдів, забезпечується вирощування кристалів невідомого раніше моноклинного кристалу бората стронцію легованого лантаноїдами видається під відповідальність власника патенту ЛЕГОВАНОГО ЛАНТА включає приготування шихти стехіометричного складу з SrO і В2О3, узятих в молярному відношенні 1 2, розплавлення її, наступне охолодження і вирощування монокристалів на орієнтовану затравку з обертанням і програмованим витягуванням, який відрізняється тим, що в шихту вводять легуючі домішки у вигляді окислу лантаноїду RE2O3 в КІЛЬКОСТІ RE2O3 SrO = (0,3 - 1,0)моль% Sr4Bi4O25 RE , які можна використовувати як активні лазерні середовища Для вирішення поставленого завдання в способі вирощування кристалу бората стронцію Sr4Bi4O25, що включає виготовлення шихти стехіометричного складу із SrO і В2О3, взятих в молярному відношенні 1 2, розплавлений її з наступним охолодженням та вирощуванням монокристалів на орієнтовану затравку з обертанням и програмованим витягуванням, згідно з винаходом в шихту вводять легуючі домішки у вигляді окислу лантаноїдів RE2O3 В КІЛЬКОСТІ CO SrO При концентрації легуючих домішок — 2 З SrO нижче значення 0,3моль% вирощуються кристали SrB4O7, що мають ромбовидну структуру з просторовою групою Pnm2i При концентрації лантаноїдів, яка перевищує значення R E 2 ° 3 = io M O J 1 b % в SrO системі спостерігається поява сполучень, які відрізняються від тетрабората стронцію та борату стронцію Sr4Bi4O25, а вирощені кристали мають макродефекги, які не дозволяють виготовляти з них активні лазерні елементи Спосіб здійснюється таким чином шихту готують з SrO, B2O3 і RE2O3, взятих в молярному відношенні 1 2 х , де х = (0,003 - 0,01) Шихту перемішують і плавлять в платиновому тиглі В розплав, нагрітий до температури плавлення (1015 ± 5)°С 49341 вставляють реверсивно-обертаючу мішалку, встановлюють температуру розплаву вище температури плавлення не більше ніж на (15 - 20)°С, вводять орієнтовану затравку в контакт з розплавом, підплавляють затравку, після чого знижують температуру розплаву до температури кристалізації і нижче для забезпечення розростання монокристала до заданого діаметру і кристал витягують при безперервному його обертанні з регульованою швидкістю витягування і зниженням температури по програмі ВІДПОВІДНОСТІ з тепловими характеристиками кристала і тепловими умовами в зоні росту, а потім відривають кристал від розплаву і охолоджують по програмі 4 кристали Рґ.3+ вах Були вирощені 3+ Sr4Bi4O25 Eu з концентраціями легуючої домішки RE 2 ° 3 = 03,0,87,1,0м,0мо Для одержання розSrO плаву використовували платиновий тигель об'3 ємом 90см При цьому маса взятих реактивів для ВІДПОВІДНИХ їм концентрацій легуючої домішки наведена в таблиці Тигель розміщувався в ПІЧІ опору, в положення, при якому градієнт температури в приповерхневому шарі розплаву, виміряний незахищеною платино-платино-радієвою термопарою складав (80-100)С7см Спосіб був опробуваний в лабораторних умоТаблиця Розрахункові значення маси реактивів в розглянутих прикладах № приклада 1 2 3 4 3 6 Рг 2 О 3 SrO м о л ь % 0,3 0,87 1,0 0 0 0 Eu 2 O 3 SrO моль % 0 0 0 0,3 0,87 1,0 M[SrCO3] Кваліф ОСЧг М[Н3ВОз] Кваліф ОСЧг М[Рг2О3] Кваліф ЧДАг М[Еи2О3] Кваліф ЧДАг 139,8 139,8 139,8 139,8 139,8 139,8 234,2 234,2 234,2 234,2 234,2 234,2 0,937 2,719 3,124 0 0 0 0 0 01,0 2,9 3,333 Розплав нагрівали вище температури кристалізації (1015 ± 5)°С на (15 - 20)°С В розплав опускалась платинова мішалка, яка реверсивно оберталась з швидкістю бОоб/хв і періодом зміни напряму обертання 5хв Процес гомогенізації розплава тривав (5 - 6)год Орієнтовану по кристалографічній осі a, b або с затравку вводили в піч до стикання з розплавом при температурі (1020 - 1025)°С в точці теплового центру В процесі підплавлення затравки температура швидко знижувалась до температури кристалізації При досягненні температури кристалізації установлювались швидкість зниження температури (2 - 4)°С/доб і швидкість витягування кристала (2 - 3)мм/доб Кристал розрощувався до діаметра (20 - 25)мм Зниження температури припинялось й установлювалась швидкість виймання кристалу (1 - 2)мм/доб При досягненні довжини кристала більше 10мм кристал піднімають до відрива від розплаву і охолоджують з піччю з швидкістю 20°С/год Рентгенографічні дослідження показу лографічної системи, просторова група С2/т, параметри ґратки а = 16.384А, b = 7,762 А, с =16,619 А, кут р =119,18° Одержані кристали Sr4Bi4O25 Pr +, або Sr4Bi4O25 Eu 3+ не містяться в міжнародній базі рентгенометричних даних кристалічних речовин Кристали даної сполуки одержані вперше і відрізняються від ромбовидної фази SrB4O7, SrB4O7 Eu 3+ , Pr3+, або SrB4O? Pr3+, яка одержується при концентраціях домішки лантаноїдів —— = (Q - 0,2)моль% і відноситься до ромбоїд ГО видної кристалографічної системи, просторова група Pnm2i, параметри ґратки а = 4.4263А, b = 10.7074А, с = 4.2338А згідно ICPDC 15-801 Рекомендований спосіб вирощування забезпечує в порівнянні з існуючими перевагу одержання нової фази кристалу з концентрацією домішок лантаноїдів, яка дозволяє використовувати одержані кристали як активні лазерні елементи 3+ ють, що Рг3 одержані кристали 3+ 3+ Eu відносяться до моноклінної криста ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71