Спосіб вирощування монокристалів парателуриту

Реферат: Спосіб вирощування монокристалів парателуриту, який ведеться витягуванням монокристалу на затравку зі швидкостями обертання, що відповідають діапазону чисел Рейнольдса Re=100150, причому вирощування кристалів парателуриту здійснюють у кристалографічному напрямку [001] зі швидкістю 0,25-0,6 мм/год., та з обертанням затравки зі швидкістю 11-18 об/хв, без реверсу. UA 106164 U (12) UA 106164 U UA 106164 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до галузі вирощування штучних кристалів і може бути використана як матеріал для приладів акустооптики та пасивної оптики. Кристали парателуриту (ТеО2) широко використовуються у сучасній акустооптиці, де існує різноманітна номенклатура деталей із нього [1, 2]. Головною вимогою для виробів із кристалів парателуриту є висока оптична якість, критерії якої наведені у міждержавному стандарті ГОСТ 23136-93 "Материалы оптические" [3]. У виробах не має бути бульбашок, двійників, звилин, помітних включень, смуг росту, та ін. Відповідно до цього ведуться розробки методів отримання монокристалів парателуриту великого розміру та високої оптичної якості. Так, відомі способи вирощування парателуриту за методом Чохральського [4-6], які вибрано як аналоги. Ці методи розроблено для вирощування монокристалів у кристалографічному напрямку [110]. До недоліків цих методів належить неможливість отримання кристалів діаметром 95-105 мм та довжиною 3545 мм високої оптичної якості і взагалі неможливе вирощування якісних кристалів у кристалографічному напрямку [001]. Найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, є спосіб вирощування монокристалів з розплаву за методом Чохральського із нерухомого тиглю з програмуванням швидкостей обертання і витягування затравки, який вибрано за прототип [7]. Цей спосіб включає вирощування монокристалу на затравку, вирізану у кристалографічному напрямку [110], при цьому після виходу на потрібний діаметр кристалу витягування проводять на швидкостях обертання, відповідних діапазону чисел Рейнольдса Re=400-150. За цим методом було отримано кристали довжиною - 78 мм та діаметром - 76 мм. До переваг цього способу належить низька густина дефектів, відсутність двійників та бульбашок. Головними недоліками способу є неможливість отримати зразки з довжиною 75-85 мм та великі зразки у кристалографічному напрямку [001]. В основу корисної моделі поставлена задача розробки способу вирощування монокристалів парателуриту високої оптичної якості на затравку, вирізану у кристалографічному напрямку [001], тобто у напрямку оптичної осі. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі вирощування кристалів парателуриту, який включає витягування монокристалу на затравку у кристалографічному напрямку [110] зі швидкостями обертання, що відповідають діапазону чисел Рейнольдса Re=100-150, згідно з корисною моделлю, вирощування кристалів парателуриту здійснюють у кристалографічному напрямку [001] зі швидкістю 0,25-0,6 мм/год. та з обертанням затравки зі швидкістю 11-18 об/хв, без реверсу. Отримані кристали діаметром 60 мм та довжиною 75 мм не мають смуг росту, бульбашок і звилин. 65 % об'єму кристала може бути використано для виготовлення акустооптичних деталей високої якості. Заявлений спосіб здійснюється таким чином. У печі для вирощування кристалів за методом Чохральського у платиновому тиглі розплавляють парателурит та витримують протягом 6 годин. Вирощування здійснюють шляхом витягування затравки, вирізаної у кристалографічному напрямку [001], з розплаву зі швидкістю 0,5-0,6 мм/год., доти кристал не дійде до потрібного діаметра 55-60 мм, потім швидкість витягування знижують до 0,25-0,35 мм/год. Затравка обертається лише у одному напрямку зі швидкістю 16-18 об/хв при зародженні кристала, та зі швидкістю 11-16 об/хв, коли кристал набуде потрібного диаметра. Результати експериментального визначення швидкості витягування та обертання та їх впливу на якість кристалів наведено у таблиці. Отриманий результат відповідає прикладу 2. 45 Таблиця Приклад № Швидкість Швидкість витягування, мм/год. обертання, об/хв 1 0,2 0,28 13 3 0,33 16 4 0,5 Кристал задовільної якості, важко утримувати постійний діаметр кристала Кристал гарної оптичної якості, без двійників, бульбашок, смуг росту Кристал задовільної оптичної якості, без двійників та смуг росту, можуть бути бульбашки, схильний до відривання від розплаву Кристал має смуги росту 11 2 Результат 20 1 UA 106164 U 5 10 15 20 25 Приклад 2. Розплавлений парателурит у платиновому тиглі витримують протягом 6 годин. Затравка, вирізана у кристалографічному напрямку [001], занурюється урозплав, а потім підіймається зі швидкістю 0,5 мм/год., доти кристал не дійде до діаметра 55-60 мм. Після цього швидкість витягування знижується до 0,28 мм/год. Затравка обертається лише у одному напрямку зі швидкістю 16 об/хв при зародженні кристала, та зі швидкістю 13 об/хв коли кристал набуде потрібного диаметра. Після нарощування кристала потрібної довжини, його відривають від розплаву та повільно охолоджують протягом доби. Цей спосіб дозволяє ефективно використати об'єм монокристалу і значно поліпшує виготовлення тих акустооптичних деталей, які потребують великої довжини у напрямку оптичної осі [001]. Монокристали парателуриту, вирощені за таким способом, можуть бути використані при виготовленні унікальних акустооптичних пристроїв нового покоління. Джерела інформації: 1. Блистанов, А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики // Μ.: МИСИС. - 2000. - 432 с. 2. Сайт фірми Елент А. Каталог продуктів на основі ТеО 2: [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.elent-a.net/index.php/ua/produktsiya-3. 3. ГОСТ 23136-93. Материалы оптические. Параметры. - Введ. 1995-01-01. - Минск: - ИПК Изд-во стандартов, 1995. - 24 с. 4. Grabmaier J.G. Suppression of constitutional supercooling in Czochralsky grown paratellurite. // J. Crystal Growth. - 1979. - V.20. - P. 82-83. 5. Kumaragurubaran S., Krishnamurthy D., Subramanian C., Ramasamy P. Growth of paratellurite crystals: effect of axial temperature gradient on the quality of the crystals. // J. Crystal Growth. - 2000. - V.211. - P. 276-280. 8 6. Патент РФ № 2241792, МПК С30В15/36, C30B15/20. Способ выращивания монокристаллов / Смирнов Ю.M. (RU), Колесников А.И. (RU), Каплунов И.A. (RU); заявл. 200306-30; опубл. 2004-10-12. 8 7. Патент РФ № 2338816, МПК С30В29/16, С30В15/20. Способ выращивания монокристаллов парателлурита из расплава по Чохральскому / Смирнов Ю.M. (RU), Каплунов И.A. (RU), Колесников А.И. (RU); рег. номер заявки 2007112365/15; номер публікації патенту 2338816. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Спосіб вирощування монокристалів парателуриту, який ведеться витягуванням монокристалу на затравку зі швидкостями обертання, що відповідають діапазону чисел Рейнольдса Re=100150, який відрізняється тим, що вирощування кристалів парателуриту здійснюють у кристалографічному напрямку [001] зі швидкістю 0,25-0,6 мм/год., та з обертанням затравки зі швидкістю 11-18 об/хв, без реверсу. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2