Установка для выращивания кристаллов из растворов.

Рисунок 33. Установка для выращивания кристаллов из раствора.

1-вращающийся цилиндр; 2-двойные цилиндрические стенки стенки; 3-водный раствор; 4-резервуар; 5-затравка; 6-тонкий стержень; 7-смотрровое окно.

Установка для выращивания кристаллов называется кристаллизатор, основными частями которой является вращающийся цилиндр 1 из нержавеющей стали с двойными цилиндрическими стенками 2, типа сосуда Дюара.

Резервуар 4 с водой для охлаждения и кристаллодержатель 6. При вращении цилиндра, затравка 5 и кристалл неподвижны. Большие однородные кристаллы растят в термостатах, то есть в установках, в которых автоматически поддерживается или изменяется по определенному закону, температура. Для перемешивания раствора 3 вращают цилиндр, или вводят специальную мешалку. Для наблюдения за ростом кристаллов на боковых поверхностях цилиндра размещены смотровые окна 7.

Наиболее простая установка работает так: сначала нагретый до температуры [T=T₀+(15¸20)°C] (выше температуры окружающей среды) раствор заливают в цилиндр, он закрывается. В резервуар заливается вода, температура которой снижается по определенному закону. Обычно скорость изменения температуры составляет:

V_охл. =0,5 °с/сут ; DТ=Т_раств. –Т₀; t=DТ/V_охл.=(15¸20)/0,5=30¸40 суток.

Полный период выращивания составляет приблизительно месяц. При постепенном снижении температуры растворимость вещества уменьшается, и раствор все время остается пересыщенным, так что из него могут расти затравки кристаллов.

Способ прост, не требует дорогостоящего оборудования, скорость роста приблизительно 3мм в сутки:

V_роста=3мм/с; V_роста /24=0,125 мм\час.

Гидротермальный метод выращивания кристаллов.

Это разновидность выращивания кристалла из раствора, концентрация которого есть функция dx переменных (Т и Р). Этот метод был разработан в США и в России специально для выращивания кристаллов кварца. В связи с огромной потребностью этого материала в радио и оптоэлектронике. Природные кристаллы из за высокой цены и недостаточной оптической однородности не устраивали оптическую промышленность. Работы в нашей стране начались до II мировой войны и закончились успешно в 1934г. Руководителем этих работ был Шубников А.В.. В 1957 в России были выпушены первые партии кристаллов кварца. Теперь кварц выращивается для нужд оптической, ювелирной и радио - электроники на предприятиях в Александрове, Южно-Уральске и Кузнецке.