Спосіб приведення у контакт хлориду або броміду, або йодиду рідкоземельних елементів у тиглі, що містить вуглець

Номер патенту: 81766

Опубліковано: 11.02.2008

Автори: Ільті Ален, Успєнскій Владімір

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб приведення у контакт композиції, яка містить щонайменше 80 мас. % галогеніду рідкісноземельного елемента формули AeLnfX(3f+e), в якій Ln означає один або декілька рідкісноземельних елементів, Х означає один або декілька атомів галогену, вибраних з Сl, Вr і I, і А означає один або декілька лужних металів, вибраних з К, Li, Na, Rb і Cs, е і f мають значення такі, що:

- е може бути нулем, меншим або дорівнювати 2f,

- f більше або дорівнює 1,

з непрозорим матеріалом, який відрізняється тим, що вказаний матеріал містить щонайменше 20 мас. % вуглецю, поверхня вказаного матеріалу, яка знаходиться у контакті з вказаною композицією, містить щонайменше 20 мас. % вуглецю, при цьому вказану композицію приводять у контакт з вказаним матеріалом у розплавленому стані при температурі вище 500 °С.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що матеріал є частиною тигля.

3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що матеріал містить графіт або аморфний вуглець.

4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що матеріал містить графітову основу і покриття, призначене для контактування з композицією, що містить галогенід рідкісноземельного елемента.

5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що покриття виконано з піролітичного вуглецю.

6. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що покриття виконано з карбіду кремнію.

7. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що матеріал повністю виконаний з графіту або аморфного вуглецю.

8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що контакт здійснюють при температурі від 500 °С до 1000 °С.

9. Спосіб за одним з пп. 1-8, який відрізняється тим, що композиція містить щонайменше 10 мас. % рідкісноземельного елемента.

10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що композиція містить щонайменше 20 мас. % рідкісноземельного елемента.

11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-10, який відрізняється тим, що приведення у контакт композиції здійснюють при парціальному тиску кисню/води менше 10 мілібар.

12. Спосіб за будь-яким з пп. 1-11, який відрізняється тим, що приведення у контакт композиції здійснюють в умовах росту монокристала з композиції, що містить галогенід рідкісноземельного елемента.

13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що ріст здійснюють зі швидкістю росту менше 5 мм/год.

14. Спосіб за будь-яким з пп. 12 або 13, який відрізняється тим, що ріст є вирощуванням за типом Бріджемана.

15. Спосіб за будь-яким з пп. 12 або 13, який відрізняється тим, що ріст є вирощуванням за типом Кірополоса або Чохральського.

16. Спосіб за одним з пп. 12-15, який відрізняється тим, що монокристал має формулу AeLnfX(3f+e), в якій Ln означає один або декілька рідкісноземельних елементів, Х означає один або декілька атомів галогену, вибраних з Сl, Вr і I, і А означає один або декілька лужних металів, вибраних з К, Li, Na, Rb і Cs, е і f мають значення такі, що:

- е може бути нулем, меншим або дорівнювати 2f,

- f більший або дорівнює 1.

17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що монокристал має формулу ALn2X7, в якій Ln означає один або декілька рідкісноземельних елементів і Х означає один або декілька атомів галогену, вибраних з Сl, Вr і I, А означає Rb або Cs.

18. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що композиція містить LаСl3 і/або LаВr3, і/або GdBr3, і/або LaxGd(1-x)Br3 при х у межах від 0 до 1.

19. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що композиція також містить СеСl3 і/або СеВr3.

20. Спосіб за одним з пп. 1-19, який відрізняється тим, що непрозорий матеріал нагрівають графітовими елементами.

21. Спосіб за одним з пп. 1-20, який відрізняється тим, що матеріал є частиною тигля, який використовують щонайменше п'ять разів, при цьому тигель кожного разу повертають в умови температури навколишнього середовища.

22. Спосіб за п. 21, який відрізняється тим, що один і той же тигель використовують щонайменше десять разів, при цьому тигель кожного разу повертають в умови температури навколишнього середовища.

23. Кристалічна речовина, одержана способом за одним з пп. 1-22.

Текст

1. Спосіб приведення у контакт композиції, яка містить щонайменше 80 мас. % галогеніду рідкісноземельного елемента формули AeLnf X(3f+e) , в якій Ln означає один або декілька рідкісноземельних елементів, Х означає один або декілька атомів галогену, вибраних з Сl, Вr і I, і А означає один або декілька лужних металів, вибраних з К, Li, Na, Rb і Cs, е і f мають значення такі, що: - е може бути нулем, меншим або дорівнювати 2f, - f більше або дорівнює 1, з непрозорим матеріалом, який відрізняється тим, що вказаний матеріал містить щонайменше 20 мас. % вуглецю, поверхня вказаного матеріалу, яка знаходиться у контакті з вказаною композицією, містить щонайменше 20 мас. % вуглецю, при цьому вказану композицію приводять у контакт з вказаним матеріалом у розплавленому стані при температурі вище 500 °С. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що матеріал є частиною тигля. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що матеріал містить графіт або аморфний вуглець. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що матеріал містить графітову основу і покриття, призначене для контактування з композицією, що містить галогенід рідкісноземельного елемента. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що покриття виконано з піролітичного вуглецю. 2 (19) 1 3 81766 4 елементів і Х означає один або декілька атомів галогену, вибраних з Сl, Вr і I, А означає Rb або Cs. 18. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що композиція містить LаСl3 і/або LаВr3, і/або GdBr3, і/або LaxGd(1-x)Br3 при х у межах від 0 до 1. 19. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що композиція також містить СеСl3 і/або СеВr3. 20. Спосіб за одним з пп. 1-19, який відрізняється тим, що непрозорий матеріал нагрівають графітовими елементами. 21. Спосіб за одним з пп. 1-20, який відрізняється тим, що матеріал є частиною тигля, який використовують щонайменше п'ять разів, при цьому тигель кожного разу повертають в умови температури навколишнього середовища. 22. Спосіб за п. 21, який відрізняється тим, що один і той же тигель використовують щонайменше десять разів, при цьому тигель кожного разу повертають в умови температури навколишнього середовища. 23. Кристалічна речовина, одержана способом за одним з пп. 1-22. Галогеніди рідкісноземельних елементів (у наведеному нижче тексті Ln використовується для позначення рідкісноземельного елемента) типу хлоридів, бромідів або йодидів, особливо коли вони леговані церієм, і зокрема леговані церієм LnВrз і леговані церієм LnCl3, мають дуже корисні сцинтиляційні властивості особливо для застосувань у візуалізації радіонуклідів (позитронелектронна томографія або ПЕТ, гамма-камера і т.д.). Щоб використати вказані властивості необхідно одержати дані сполуки у формі великих кристалів (особливо монокристалів), які прозорі у ділянці 320-500нм, в якій має місце емісія Се III при збереженні валентності III (відновленої). Крім того, висока хімічна реакційна здатність галогенідів рідкісноземельних елементів сильно обмежує вибір матеріалів, які можна використовувати як тиглі. Вказаний тип кристала звичайно одержують витягуванням у пристрої, який містить тигель, що індукційно нагрівається, або тигель, що нагрівається за рахунок випромінювання резистивних елементів. Використовуваний вихідний матеріал може бути джерелом домішок, що приводять до небажаних чорних плям у кінцевому кристалі. Фториди рідкісноземельних елементів плавляться при дуже високих температурах, на 200-500°С вище інших галогенідів, і вони є настільки агресивними по відношенню до оксидів, таких як діоксид кремнію, і по відношенню до дорогоцінних металів (платина), що для цілей вирощування кристалів їх можна піддавати приведенню у контакт тільки у вуглецевих тиглях. Відносно такого приведення у контакт фторидів можна вказати наступні документи: [JP 03285898; Blistanov et al., J. Crystal Growth 237-239 (2002), 899-903; Duffy et al., J. Crystal Growth 203 (1999), 405-411; US 3959442 і Korczak et al., J. Crystal Growth vol. 61 (1983), No. З, (ХР-002233142]. Однак, приведення у контакт фторидів у вуглецевому тиглі часто приводить до чорних плям у кристалі. Крім того, для фа хівця у даній галузі, реакція між вуглецем і розплавом є a priori слабкішою у випадку фторидів, ніж у випадку інших галогенідів, оскільки хлориди, броміди і йодиди є набагато більш гігроскопічними, ніж фториди. Насправді відомо, що вода або її похідні, присутні у ви хідних матеріалах, руйн ують графіт з утворенням чорних плям у кінцевому кристалі. Ось чому кожного разу, коли можна використати інший матеріал, відмінний від вуглецю, оскільки приведенню у контакт піддають не фториди, а хлориди або броміди, або йодиди, то використовують інші матеріали, такі як діоксид кремнію або платину. Тому фахівець у даній галузі міг би очікувати побачити багато чорних плям при приведення у контакт галогенідів рідкісноземельних елементів типу хлоридів, бромідів або йодидів, оскільки він вже бачив такі плями при вирощуванні кристалів BaF2 або LaF3 (вказані два кристали одержують дуже подібним чином і вони аналогічні відносно одержання). Однак, заявник виявив, що можна використовува ти вуглецьвмісний тигель для приведення у контакт хлоридів або бромідів, або йодидів рідкісноземельних елементів навіть з меншою кількістю недоліків, ніж у тиглі з діоксиду кремнію. Винахід відноситься до приведення у контакт композиції, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, по суті типу хлориду, броміду або йодиду, зокрема, до вирощування кристалів з вказаної композиції, при цьому вказані кристали, як правило мають формулу AeLnf X(3f+e) , в якій Ln означає один або декілька рідкісноземельних елементів, X означає один або декілька атомів галогену, вибраних з СІ, Вr або І, і А означає один або декілька лужних металів, таких як К, Li, Na, Rb або Cs, e і f мають значення, такі що: - є, який може бути нулем, меншим або дорівнювати 2f; - f більшим або дорівнювати 1. Рідкісноземельні елементи (у формі галогенідів), які розглядаються, являють собою елементи у стовпці 3 (згідно з новим представленням, вказаним у Handbook of Chemistry and Physics 1994-1995, 75 th edition) періодичної таблиці елементів, що включає Sc, Y, La і лантаніди від Се до Lu. Більш конкретно розглядаються галогеніди Y, La, Gd і Lu, особливо галогеніди, леговані Се або Рr (термін «легувальна домішка» відноситься у даному описі до рідкісноземельного елемента, що складає меншість, який заміщує один або декілька основних рідкісноземельних елементів, що складають більшість, при цьому значення меншості і більшості включені нижче символу Ln). 5 81766 Галогеніди рідкісноземельних елементів, що відносяться до даної заявки, можуть бути представлені LnX3, де Ln означає рідкісноземельний елемент і X означає атом галогену, який може бути СІ, Вr або І. Більш конкретно композиціями, які розглядаються, що містять галогенід рідкісноземельного елемента, зокрема є наступні склади: - AL112X7, в якому Ln означає один або декілька рідкісноземельних елементів, X означає один або декілька атомів галогену, вибраних з СІ, Вг або І, А означає лужний метал, такий як Rb і Cs; - LaCl3, може бути легований зокрема 0,1-50% мас. СеСl3; - LnBr3, може бути легований зокрема 0,1-50% мас. СеВr3; - LaBr3, може бути легований зокрема 0,1-50% мас. СеВr3; - GdBr3, може бути легований зокрема 0,1-50% мас. СеВr3; - LахLn(1-x)Х3, може бути легований зокрема 0,1-50% мас. СеХ3, χ може бути у межах від 0 до 1, при цьому Ln є рідкісноземельним елементом, відмінним від La, X є галогеном, вказаним вище; - LaxGd(1-x)Br3, може бути легований зокрема 0,1-50% мас. СеВr3, χ може бути у межах від 0 до 1; - LахLu(1-x)Br3, може бути легований зокрема 0,1-50% мас. CeBr3, x може бути у межах від 0 до 1; - Ln'хLn''(1-x) X'3( 1-y) X" 3y, де Ln' і Ln" є двома рідкісноземельними елементами, відмінними від Ln-типу, при цьому X' і X" є двома галогенами, відмінними від X-типу, особливо СІ і Вr, x може бути у межах від 0 до 1, у може бути у межах від 0 до 1; - RbGd 2Br7, може бути легований зокрема ОД50% мас. СеВг3; - RbLn2Cl7, може бути легований зокрема 0,150% мас. СеСl3; - RbLn 2Br7, може бути легований зокрема 0,150% мас. СеВr3; - CsLn2Cl7, може бути легований зокрема 0,150% мас. СеСl3; - CsLn2Br7, може бути легований зокрема 0,150% мас. СеВr3; і - K2LaCl5, може бути легований зокрема 0,150% мас. СеСl3. Композиція звичайно не містить фтору. Таким чином, будь-який галогенід рідкісноземельного елемента у композиції по суті є галогенідом типу хлориду, броміду або йодиду (і включає змішані галогеніди даного типу). Таким чином, винахід зокрема відноситься до способу приведення у контакт композиції, що містить LaCl3 і/або LaBr3, і/або GdBr3, і/або LaxGd(1-x)Br3 при x у межах від 0 до 1, і де доречний СеСl3 і/або СеВr3. Композиція також може містити галогенід амонію. Композиція звичайно містить щонайменше 10% мас. рідкісноземельного елемента і більш звичайно щонайменше 20% мас. рідкісноземельного елемента. Композиція, збагачена галогенідом рідкісноземельного елемента, звичайно містить щонайменше 80% і 6 більш звичайно щонайменше 90% або навіть щонайменше 99% мас. галогеніду формули AeLnf X(3f+ e) , вже згаданої вище. Об'єктом даного винаходу зокрема є застосування тигля, зробленого з графіту або аморфного "вуглецю, і зокрема графітового тигля, покритого піролітичним покриттям, для росту кристалів, які містять галогенід рідкісноземельного елемента, зокрема галогенід, формула якого є однією з вказаних вище формул. Таке застосування повинно здійснюватися при майже не окисних умовах, переважно при парціальному тиску кисню + води менше 10 мілібар, переважно у вакуумі або у присутності інертного газу, такого як азот або аргон. Щоб виростити кристали галогенідів рідкісноземельних елементів звичайно використовують герметичні контейнери з діоксиду кремнію (SiO2) або платинові тиглі. Однак галогеніди рідкісноземельних елементів мають тенденцію прилипати до вказаних матеріалів, так що їх важко діставати з тигля. Галогенід рідкісноземельного елемента або тигель ламаються, якщо намагаються дістати галогенід, коли він холодний (у твердому стані). Крім того, якщо поверхню галогеніду знову нагрівають, щоб його дістати, високі температури (вище 800°С) неодмінно приводять до небажаного окиснення, і також існує ризик термічного шоку, що викликає його руйнування. Крім того, платина дуже дорого коштує. Крім того, тиглі з діоксиду кремнію мають низьку теплопровідність, але пропускають теплове випромінювання, що ускладнює регуляцію температури і отже ріст кристала. Для того щоб повністю контролювати теплопередачу переважний термопровідний, але такий, що не пропускає випромінювання, тигель. Якщо використовують графі товий тигель для вирощування кристалів CaF2 або ВаF2 або Tl:NaI, спостерігаються невеликі графітові частинки, при цьому вони включаються в утворювані кристали, вказані невеликі частинки завдають великої шкоди оптичним властивостям вказаних кристалів, особливо для пропускання у ближньому УФ. Це показує, що важко a priori передбачити застосовність матеріалу як тигля. [WO 01/60944 і WO 01/60945] містять інструкції із застосування герметичних контейнерів з SiO2 для вміщення галогеніду рідкісноземельного елемента. У патентах [US 5911824 і US 6093245] розкрите застосування графітових тиглів для вирощування монокристалів Nal. Однак, вирощування таких кристалів Nal у графітовому тиглі приводить до утворення кристалів поганої якості для застосування як сцинтиляційних кристалів, оскільки вони містять графітові включення. Винахід відноситься до застосування матеріалу, який містить щонайменше 20% мас. вуглецю для приведення у контакт особливо при температурі вище 500°С з композицією, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, і особливо для вирощування монокристала, що містить галогенід рідкісноземельного елемента. 7 81766 Винахід також відноситься до способу приведення у контакт композиції, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, за допомогою матеріалу, який містить щонайменше 20% мас. вуглецю, при цьому вказана композиція вступає у контакт у розплавленому стані з вказаним матеріалом при температурі вище 500°С. У контексті даної заявки розуміється, що термін «матеріал, збагачений вуглецем» означає непрозорий матеріал, який містить щонайменше 20% мас. вуглецю. Такий матеріал, наприклад, може бути зроблений з графіту, аморфного вуглецю (або склоподібного), графіту, покритого піролітичним вуглецем, графіту, покритого карбідом кремнію, графіту, покритого нітридом бору (можливо піролітичним нітридом бору). Термін «приведення у контакт» необхідно приймати в його загальному значенні, оскільки він охоплює простий контакт між матеріалом і композицією і простий факт, що матеріал є контейнером для композиції, що містить галогенід, як у випадку з тиглем. Таким чином, винахід також відноситься до способу застосування збагаченого вуглецем матеріалу для утворення частини тигля і для вступ у у контакт з композицією, що містить галогенід рідкісноземельного елемента. Матеріал може містити з одного боку графітову основу і з іншого боку покриття, при цьому дане покриття може бути зроблене з піролітичного вуглецю або карбіду кремнію, або нітриду бору (можливо піролітичного нітрату бору). У тому випадку, коли є таке покриття, збагачений вуглецем матеріал вступає у контакт з композицією через покриття. Покриття служить зокрема для того, щоб блокувати будь-які пори у графіті. Композиція може бути у розплавленому або твердому стані, який має місце під час росту монокристала галогеніду рідкісноземельного елемента. Ось чому для такого росту композицію, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, спочатку плавлять у тиглі, а потім здійснюють процедуру кристалізації, щоб виростити монокристал. При такому способі тигель знаходиться у контакті з композицією, що містить розплавлений галогенід рідкісноземельного елемента, і з монокристалом галогеніду рідкісноземельного елемента. Винахід вирішує згадані вище проблеми, оскільки при використанні збагаченого вуглецем матеріалу як тигля для вирощування монокристала, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, виявлено, що легко діставати кристал, коли він холодний, без необхідності плавити його поверхню, при цьому вказаний кристал також не містить чорних плям, які можуть пояснюватися домішками в його масі. Цього не спостерігається у випадку Nal навіть при низькій швидкості витягування, тобто навіть при швидкості росту нижче 5 мм/година. Крім того, автори несподівано спостерігали, що при використанні такого ж вихідного матеріалу у такій же печі при тій же самій швидкості витягування ріст у тиглях з діоксиду кремнію дає у результаті чорні плями у масі на відміну від росту відповідно до винаходу. Без наявного пояснення, здатного 8 обмежити об'єм даного винаходу, можливо, що частинки, особливо частинки графіту, які можуть головним чином походити з графітових нагрівальних елементів або навіть з вихідного матеріалу, легше адсорбуються стінками тигля у тому випадку, коли останній містить композицію, що містить галогенід рідкісноземельного елемента. Виявлено, що якщо як тигель використовують збагачений вуглецем матеріал, особливо для росту за методом Бріджемана, то кристал легко діставати з тигля. Це свідчить про те, що вказаний кристал піддається невеликому впливу при охолоджуванні і тому існує малий ризик, що він зламається. Також можна вказати, що збагачені вуглецем матеріали, такі як графіт, мають доступні ціни, і їм можна легко надати будь-якої форми. Крім того, оскільки графіт є відновлювальним агентом, то, якщо графіт дійсно вступає у контакт з композицією, вказаний графіт захи щає ванну від окиснення, і це дає йому можливість у випадку легованих продуктів стабілізувати легувальні рідкісноземельні елементи в їх відновленій валентності (наприклад, Се стабілізований у валентності III). Тигель, зроблений з матеріалу, який містить щонайменше 20% мас. вуглецю, можна використати декілька разів, тобто щонайменше п'ять разів або навіть щонайменше десять разів, щоб він вступав у контакт з композицією, яка містить галогенід рідкісноземельного елемента, при цьому тигель кожного разу повертають до кімнатної температури. Тому особливо вигідне застосування такого тигля для приведення у контакт композиції, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, і особливо для вирощування монокристала галогеніду рідкісноземельного елемента з розплавленої композиції, що містить галогенід рідкісноземельного елемента. Винахід також відноситься до застосування такого ж тигля щонайменше п'ять разів або навіть щонайменше десять разів для здійснення способу відповідно до винаходу. Вираз «матеріал, який містить щонайменше 20% мас. вуглецю» означає будь-який матеріал, що містить сумарно щонайменше 20% вуглецю, навіть якщо вуглець неоднорідно розподілений у вказаному матеріалі (наприклад, матеріал, що містить графітову основу і покриття з нітриду бору). Також можливе застосування матеріалу, поверхня якого, що контактує з композицією, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, також сама по собі містить щонайменше 20% мас. вуглецю, наприклад: - матеріал, що містить графітову основу і піролітичне вуглецеве покриття; - матеріал, що містить графітову основу і покриття з карбіду кремнію; і - матеріал, зроблений повністю з графіту (без покриття). Переважно, коли цілком об'єкт, що має поверхню, яка вступає у контакт з композицією, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, також містить у будь-якій точці у своєму складі щонайменше 20% вуглецю. 9 81766 Поверхня, що знаходиться у контакті зі збагаченим вуглецем матеріалом, може містити щонайменше 90% мас. вуглецю. Об'єкт цілком, що має поверхню, яка вступає у контакт з композицією, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, може містити щонайменше 90% мас. вуглецю. Багатий вуглецем матеріал, наприклад, може бути повністю зроблений з графіту. Переважно він може являти собою графіт, покритий піролітичним вуглецевим шаром, гіри цьому вказаний шар призначений для вступу у контакт з композицією, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, внаслідок гладкої обробки поверхні і стану низької пористості, що забезпечуються вказаним шаром. Він також може являти собою графіт, покритий шаром карбіду кремнію, при цьому вказаний шар призначений для вступ у у контакт з композицією, яка містить галогенід рідкісноземельного елемента. У тому випадку, коли використовують графі т без покриття, переважно використовувати графіт, який є найменш щільним, тобто, графіт, що має найнижчу відкриту пористість, наприклад, відкриту пористість, яка складає менше 10%об. Його переважно використовують для контактування з композицією, що містить галогенід рідкісноземельного елемента в азоті або вакуумі. У контексті способу відповідно до винаходу контакт може мати місце при температурі від 20°С до 1000°С. Винахід особливо корисний при температурах від 500°С до 1000°С і особливо коли композиція, що містить галогенід рідкісноземельного елемента, знаходиться у розплавленому стані. Вирощування даного кристала можна здійснювати з використанням відомих способів, таких як вирощування за Бріджеманом або вирощування за Кірополосом, або вирощування за Чохральським, або вирощування з використанням способу градієнтного заморожування. Переважно кристал витягують при регульованій швидкості росту менше 5мм/година. Переваги, властиві винаходу, особливо корисні при вирощуванні за Бріджеманом. Кристал можна витягувати у звичайному пристрої, тобто у пристрої, в якому тигель нагрівають нагрівальними елементами, зробленими з графіту. Тому навіть хоча вказані графітові нагрівальні елементи також являють собою один з можливих факторів забруднення кристала, очевидно, тигель, що використовується у контексті винаходу, грає роль притягання графітови х частинок. Таким чином, винахід також відноситься до способу, в якому непрозорий матеріал, особливо типу тигля, нагрівають графітовими нагрівальними елементами. Приклад 1: безводний LаСl3 50г СеСl3 вводили у 500г шихти безводного LaCl3 у формі порошку, що має середній розмір частинок приблизно 500мкм. Комбінацію вміщували у графітову піч (графітові нагрівальні елементи). Систему доводили до 300°С в умовах високого вакууму (тиск менше 1x10-4 мілібар) і потім встановлювали потік азоту. Продукт плавили у графітовому тиглі. Вирощування за Бріджеманом 10 здійснювали при швидкості витягування від 1 до 3 мм/година. Одержаний кристал був прозорим (без чорних плям) і не прилипав до тигля. Приклад 2: LаВr3 15г NH4Br вводили у 500г ши хти безводного LaBr3 у формі порошку, що має середній розмір частинок приблизно 500мкм. Комбінацію вміщували у графітову піч. Систему доводили до 170°С у вакуумі і потім встановлювали потік азоту. Продукт плавили у гра фітовому тиглі. Здійснювали вирощування за Бріджеманом. Одержаний кристал був прозорим (без чорних плям) і не прилипав до тигля. Приклад 3 (порівняльний приклад): LаСl3/тигель з діоксиду кремнію 50г безводного LaCb у формі порошку вміщували у тигель з діоксиду кремнію, вміщений у герметичну піч. Систему піддавали вакуумному продуванню і потім встановлювали потік азоту. Температуру збільшували до повного розплавлення шихти (приблизно 900°С). Після охолоджування кристали LaCl3 і тигель з діоксиду кремнію зв'язувалися разом і комбінація ламалася. Приклад 4 (порівняльний приклад): LаСl3/платиновий тигель 40г безводного LаСl3 у формі порошку вміщували у платиновий тигель, вміщений у герметичну піч. Систему піддавали вакуумному продуванню і потім встановлювали потік азоту. Температуру збільшували до повного розплавлення шихти (тобто приблизно 900°С). Після охолоджування кристали LаСl3 і тигель з діоксиду кремнію зв'язувалися разом. Було неможливо дістати кристали без поломки у холодному стані. Приклад 5 (порівняльний приклад): ВаF2/графі товий тигель у вакуумі 1000г шихти ВаF2, що містить приблизно 800млн.ч. кисню за масою, вміщували у графітову піч. Систему доводили до 1360°С в умовах високого вакууму до розплавлення шихти. Продукт плавили у графітовому тиглі. Здійснювали вирощування за Бріджеманом. Одержаний кристал був прозорим, але містив чорні плями і бульбашки газу. Багато чорних плям спостерігали на п'ятці кристала. Кристал злегка прилипав до тигля, що є результатом наявності чорних плям на поверхнях кристала, які контактували з графітом. Пропускання даного кристала було сильно порушене в ультрафіолеті. Приклад 6: LаСl3/графітовий тигель, покритий піролітичним С 55г безводного СеСіз вводили у 504г шихти безводного LаСl3у формі порошку. Комбінацію вміщували у графітову піч. Систему доводили до 300°С в умовах високого вакуум у (тиск менше 1x10-4 мілібар) і потім встановлювали потік азоту. Продукт плавили у тиглі, зробленому з графіту, покритого піролітичним вуглецевим покриттям. Здійснювали вирощування за Бріджеманом. Одержаний монокристал був прозорим без якихнебудь чорних плям і не прилипав до тигля. При збудженні при 622 кеВ γ-випромінюванням (137Cs) випромінювана інтенсивність світла складала 118% від інтенсивності кристала Tl:NaI (еталонний 11 81766 сцинтиляційний кристал). Це відображає хороші властивості кристала галогеніду лантану, особливо з точки зору стабілізації церію (активний іон для сцинтиляції) у валентності III. Приклад 7: ЬаВгУграфітовий тигель, покритий піролітичним С 0,5% мас. СеВr3 вводили у 911г шихти безводного LaBr3. Комбінацію вміщували у графітову піч. Систему доводили до 600°С у вакуумі і потім встановлювали потік азоту. Продукт плавили приблизно при 820°С у тиглі, зробленому з графіту, покритого піролітичним вуглецем. Здійснювали вирощування за Бріджеманом. Одержаний кристал не містив чорних плям і не прилипав до тигля. Приклад 8 (порівняльний приклад): LаВr3/тигель з діоксиду кремнію 0,5% мас. СеВr3 вводили у 743г шихти безводного LaBr3 (одержаного з тієї ж партії, що і у випадку прикладу 7). Матеріал був ідентичним матеріалу попереднього тесту. Комбінацію вміщували у графітову піч. Систему доводили до 820°С у вакуумі. Продукт плавили приблизно при 820°С у прозорому тиглі з діоксиду кремнію. Здійснювали вирощування за Бріджеманом. Одержаний кристал містив багато чорних плям (на відміну від попереднього прикладу) у центральній зоні. Ділянка контакту з тиглем була сильно поламана. Приклад 9: LaCl3/графітовий тигель, покритий піролітичним BN 50г безводного LaCl3 у формі порошку вміщували у тигель, зроблений з графіту, покритого піролітичним BN, і потім вміщували у герметичну піч. Здійснювали операцію вакуумного продування і встановлювали потік азоту. Температуру збільшували до повного розплавлення шихти (приблизно 900°С). Кристал не прилипав до тигля. Після охолоджування злиток, що не містить чорних плям, легко діставався з тигля. Приклад 10: LаВr3/графітовий тигель, покритий піролітичним BN 50г безводного LаВr3 у формі порошку вміщували у тигель, зроблений з графіту, покритого піролітичним BN, і потім вміщували у герметичну піч. Здійснювали операцію вакуумного продування і встановлювали потік азоту. Температуру збільшували до повного розплавлення шихти (приблизно 900°С). Після охолоджування злиток, що не містить чорних плям, легко діставався з тигля. Кристал не прилипав до тигля. Приклад 11 (порівняльний приклад): Nal/графітовий тигель 100кг шихти Nal, легованого 1000млн.ч. за масою йодидом талію, вміщували у тигель, зроблений з графіту, покритого піролітичним вуглецевим покриттям. Потім даний тигель вміщували у піч Бріджемана (в якій звичайно використовують платинові тиглі) і піддавали стандартному циклу росту Nal за Бріджеманом. Кристал відпалювали in situ. Одержаний кристал легко діставався з тигля при охолоджуванні. Кінець кристалізації (називаний п'яткою кристала) був сірим і містив залишки вуглецю. Кристал мав 12 множину включень, і енергія розрізнення на дводюймових компонентах була більше 8,5% при 622 кеВ, що недостатньо для стандартного кристала Nal. Сцинтиляційні властивості даного кристала (світловий вихід на γ-фотон і енергія розрізнення) значною мірою погіршені у порівнянні з кристалом, одержаним у платиновому тиглі з використанням такого ж вихідного матеріалу. Приклад 12: LaCl3/графітовий тигель; вирощування за Кірополосом 155г безводного СеСl3 додавали у 1504г шихти безводного LaCl3 у формі порошку. Комбінацію вміщували у графітову піч. Систему доводили до 300°С у вакуумі (тиск менше 1,0 мілібара) і встановлювали потік азоту. Продукт плавили у графітовому тиглі. Здійснювали вирощування за Кірополосом (занурюючи затравку LaCl3 у ванну з розплавом). Одержаний кристал був прозорим без яких-небудь чорних плям. Залишок розплавленої ванни не прилипав до тигля, дозволяючи легко очищувати тигель.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for contacting of rare earth element chloride, bromide or iodide in crucible, containing carbon

Автори англійською

Iltis Alain, Ouspenski Vladimir

Назва патенту російською

Способ приведения в контакт хлорида либо бромида, либо йодида редкоземельных элементов в тигеле, содержащем углерод

Автори російською

Ильти Ален, Успенский Владимир

МПК / Мітки

МПК: C30B 11/00, C30B 15/00, C30B 29/12

Мітки: контакт, рідкоземельних, тиглі, йодиду, вуглець, броміду, містить, приведення, хлориду, елементів, спосіб

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-81766-sposib-privedennya-u-kontakt-khloridu-abo-bromidu-abo-jjodidu-ridkozemelnikh-elementiv-u-tigli-shho-mistit-vuglec.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб приведення у контакт хлориду або броміду, або йодиду рідкоземельних елементів у тиглі, що містить вуглець</a>

Подібні патенти