Апарат високого тиску і температури

Апарат високого тиску і температури, що містить реакційний об'єм для пошарового розміщення в ньому металевого каталізатора Суттєвим недоліком такого пристрою слід вважати недостатньо високу якість монокристалл і в алмазу, що пояснюється тим, що створені в процесі синтезу перепади температури між верхньою і нижньою поверхнями металевого катал ізатора-розчинника мають нестабільну величину оскільки при температурі вище 600°С цирконій окислюється і перетворюється або в дюксид цирконію, або в карбід цирконію, або в нітрид цирконію , і при цьому ВІДПОВІДНО Для рішення цієї задачі в апараті високого тиску і температури, що містить реакційний об'єм для пошарового розміщення в ньому металевого катал ізатора-розчинника, джерела вуглецю і принаймні одного кристала-затравки, охоплений з усіх боків оболонкою з електрота теплоізолюючого матеріалу, яка в свою чергу по бічній поверхні охоплена трубчатим нагрівачем, а на торцях розміщені пластинчаті нагрівачі, виконані з суміші графіту і цирконіємісного матеріалу, а на торцях цих нагрівачів розміщені прокладки, виконані з тугоплавкого металу, згідно винаходу як цирконіємісний матеріал використано дюксид цирконію 1 47797 Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються і технічними результатами, що досягаються при її реалізації, полягає у наступному Використання пластинчатих нагрівачів, виготовлених із суміші графіту саме з дюксидом цирконію призведе до поліпшення якості монокристалів алмазу тому, що температурне поле змінюється таким чином, що перепад температури між верхньою і нижньою поверхнями металевого катал ізатора-розчинника стає стабільним і керованим не зменшується нижче 01 °С, що призвело б до розчинення затравки, і не перевищує 40°, що призвело б до росту на спонтанних центрах кристалізації Вибір матеріалу пластинчатих нагрівачів обумовлено тим, що для стабільного відтворення експериментів по вирощуванню крупних монокристалів алмазу ювелірної якості електро-та теплопровідність нагрівачів повинна бути теж стабільною, що забезпечуються технологією виготовлення нагрівачів матеріал нагрівачів спочатку розмільчується, перемішується, а потім пресується Оскільки пластинчаті нагрівачі, як правило, виготовляються з графіту, а графіт майже усіх марок пресується погано, то матеріал для пластинчатих нагрівачів можна використовувати суміш порошків графіта любої марки і дюксида цирконію, що пресується добре На кресленні представлено загальний вигляд апарату високого тиску і температури, що містить реакційний об'єм для пошарового розміщення в ньому металевого катал ізатора-розчинника 1, джерела вуглецю 2 і принаймні одного кристалазатравки 3, охоплений з усіх боків оболонкою 4 з електро- та теплоізолюючого матеріалу, яка ,в свою чергу, по бічній поверхні охоплена трубчатим нагрівачем 5,а на торцях розміщені пластинчаті нагрівачі 6, виконані з суміші графіту і цирконіємісного матеріалу, а на торцях цих нагрівачів 6 розміщені прокладки 7, виконані з тугоплавкого металу, який відрізняється тим, що як цирконіємісний матеріал використано дюксид цирконію Відсотковий склад матеріалу пластинчатих нагрівачів 6 вибирається в кожному конкретному випадку окремо і залежить від конкретних умов синтезу, величин тиску, температури, електричної напруги.тощо Апарат високого тиску 1 температури працює таким чином після створення тиску в апараті на ЗОВНІШНІ прокладки 7 (фіг) подається електрична напруга, в результаті чого через трубчатий нагрівач 5, прокладки 7 проходить електричний струм 1 по закону Джоуля-Ленца в них виділяється тепло Робота пристрою при любому складі матеріалу пластинчатих нагрівачів 6, суміші графіту і цирконію або суміші графіту і дюксиду цирконію, повністю аналогічна Але при виготовленні пластинчатих нагрівачів 6 з графіту і дюксиду цирконію температурний перепад між верхньою і нижньою поверхнями металевого каталізатора-розчинника і стає більш стабільним і керованим Внаслідок виділення тепла в трубчатому нагрівачі 5, прокладках 7 і додаткових прокладках 8 в металевому катал ізаторі-розчиннику і створюється таке температурне поле, що між джерелом вуглецю 2 і кристал ом-затравкою З встановлюється перепад температури 10 - 40°С при робочих тиску і температурі в області стабільності алмазу фазової діаграми вуглецю, причому кристал-затравка 3 нагріта до температури близької до мінімальної для даного перепаду температури, джерело вуглецю 2 - до температури, близько і до максимальної для величини вказаного перепаду.а ріст алмазу відбувається на кристалі-затравці 3 шляхом дифузії вуглецю через шар металевого каталізатора-розчинника 1 Рушійною силою руху вуглецю від джерела вуглецю 2 до кристала-затравки 3 є різниця розчинностей вуглецю в верхній і нижній частинах металевого каталізатора-розчинника 1 А оскільки розчинність вуглецю прямо пропорційна температурі, то швидкість росту монокристала алмазу залежить від величини вищезгаданого перепаду температури Для отримання крупних монокристалів алмазу, максимально можливих за розміром для даного реакційного об'єму, кристал-затравку З розміщують в центрі нижньої поверхні металевого каталізатора-розчинника 1 Завдяки застосуванню пластинчатих нагрівачів 6, виготовлених з суміші графіту і дюксиду цирконію перепад температури між верхньою І нижньою поверхнями металевого каталізатора-розчинника І стає стабільним і керованим перепад температури не зменшується нижче 10°С, що привело б до розчинення кристала-затравки 3, і не перевищує 40°, що призвело б до росту на спонтанних центрах кристалізації Крім вищезгаданої переваги суміші графіту і дюксиду цирконію можна вказати ще на додаткову перевагу винаходу дюксид цирконію коштує орієнтовно в 20 разів дешевше, ніж цирконій 47797 ФІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71