СИНТЕТИЧЕСКИЙ КВАРЦ

В 1955 г. коллектив лаборатории гидротермального синтеза подобрал составы растворителя, определил основные термобарические параметры, обеспечивающие стабильную перекристаллизацию на базисные затравки, отработал конструкцию автоклава и на основании этих данных разработал первый вариант технологического регламента опытно-промышленного процесса выращивания кристаллов кварца. Все это позволило приступить к проектированию и организации произ водства синтетического кварца. [c.9]

О. М. Орловым, и установлена корреляция между радиофизическими характеристиками синтетического кварца и условиями его выращивания. [c.12]

Опытное производство было оснащено 20 автоклавами объемом около 45 л с внутренним диаметром 15 см. Сосуды были оснащены наружными нагревателями и рассчитаны на рабочую температуру 400 °С при давлении до 210 МПа, Температуры во время рабочего цикла регистрировались с помощью термопар, рабочие спаи которых помещались в засверленных в нижнем затворе каналах или в коротком кармане, углубленном в рабочее пространство камеры роста на 5 см. Синтез кварца осуществлялся в растворах гидроксида натрия при температурном перепаде 37 °С, что обеспечивало при указанных термобарических условиях наращивание материала на затравках базисного среза со скоростями до 2,5 мм/сут. Однако для получения пьезокварца требуемого качества скорости роста в условиях опытного производства пришлось снизить. В дальнейшем серийное производство синтетического кварца на американских предприятиях было оснащено автоклавами вместимостью до 200 л. [c.17]

Люминесценция кюветы и окружающего пространства. Часто наблюдается люминесценция кюветы, в которой находится исследуемое вещество. Флуоресценция кюветы рассеивается растворителем, что приводит к возникновению сильного фона. Трудности особенно велики, когда для возбуждения используется свет коротких длин волн. Плавленый кварц сильно флуоресцирует, синтетический кварц флуоресцирует незначительно. При измерении образцов при температуре жидкого азота необходима особая осторожность, чтобы избежать люминесцентного фона. Если кювета помещена в сосуд Дьюара из плавленого кварца, люминесценция последнего может давать очень большой фон, состоящий из флуоресценции и фосфоресценции. Довольно серьезны помехи, вызванные фосфоресценцией кюветы при измерении замедленной флуоресценции. В этом случае фон имеет вид истинного сигнала — спектр идентичен быстрой флуоресценции исследуемого вещества. Однако это не истинная замедленная флуоресценция, а быстрая флуоресценция, возбужденная поглощением фосфоресценции кюветы. [c.73]

С 1977 г. в практике газовой хроматографии начали применять капиллярные колонки из кварца. Их преимущество по сравнению с обычными стеклянными капиллярами связано прежде всего с высокой чистотой кварца, особенно синтетического содержание оксидов металлов в природном кварцевом стекле на 2 порядка ниже, чем в обычном, а в синтетическом кварце на порядок ниже, чем в природном. Между тем, оксиды металлов, главным образом щелочных, алюминия, железа и бора, легко взаимодействуют с молекулами-донорами электронов, которые элюируют в виде несимметричных пиков сильные основания, например амины, могут [c.117]

Другой особенностью капиллярных колонок из кварца является низкое содержание гидроксильных групп, которые способны к образованию водородных связей с молекулами разделяемых веществ. Высокая температура вытяжки кварцевых капилляров способствует отщеплению воды от соседних силанольных групп, с образованием силоксановых мостиков необратимое отщепление воды происходит при температурах, превышающих 800 °С Если гидроксилированный пирекс содержит 2,84 гидроксильных групп на I нм поверхности, а дегидроксилированный — 0,36, то у синтетического кварца поверхностная концентрация гидроксильных групп составляет всего 0,21. Пониженное содержание гидроксильных групп способствует успешному разделению веществ, носящих основной характер. [c.118]

Первые кристаллы, необходимые по размерам, для исследований, были получены В. П. Бутузовым в 1951 г. Из них изготовлялись пьезоэлементы среза БТ. Установлено, что пьезоэлектрические свойства синтетического кварца практически не отличаются от свойств природного. Результаты проведенных работ не нашли практического применения по ряду причин. Во-первых, не была достигнута воспроизводимость результатов вследствие недостаточной изученности внутренних температурных полей в автоклавах и процессов массопереноса. Во-вторых, считалось нецелесообразным снижать температуру кристаллизации, так как с переходом в область более низкой растворимости снижалась скорость роста кристаллов. В силу указанных обстоятельств опыты проводились в более высокотемпературной области, вплоть до 520 °С, что исключало возможность использования для наращивания затравок базисной ориентации. [c.6]

Создание отечественной промышленности синтетического кварца [c.9]

В процессе отработки и совершенствования промышленного метода синтеза были определены основные закономерности, контролирующие зависимость пьезоэлектрических свойств синтетического кварца от физико-химических условий перекристаллизации, найдены критические значения скоростей роста и ряда термобарических параметров, обеспечивающие получение высококачественных кристаллов на затравках различной ориентации, что позволило установить оптимальные режимы синтеза пьезокварца с заданным значением добротности. [c.12]

В лабораториях этой же фирмы в дальнейшем были проведены детальные исследования воздействия факторов внешней среды, условий роста на кинетику кристаллизации. Значительные исследования физико-химических условий синтеза кварца осуществлялись Р. Лодизом. Проведенные им работы позволили рекомендовать для проверки на опытном производстве большие скорости роста (до 5 мм/сут) при давлениях порядка 200 МПа при выращивании кварца на затравках базисного среза. Однако практического использования такая рекомендация не получила, так как опыт выращивания кристаллов пьезокварца нужного качества показал, что оптимальные скорости роста должны иметь на порядок меньшую величину. Помимо непосредственного вклада Р. А. Лодиза в разработку промышленного производства синтетического кварца необходимо отметить его большую популяризаторскую деятельность написано значительное число научно-популярных статей и монографических работ по синтезу монокристаллов, в том числе по искусственному получению кристаллов кварца. [c.16]

Некоторые особенности внешней и внутренней морфологии кристаллов синтетического кварца [c.19]

Специфика роста кристаллов синтетического кварца заключается в выращивании не на точечных, а на пластинчатых затравках, Необходимость использования таких затравок связана с тем, что во всех обследованных физико-химических условиях синтеза кристаллы кварца практически не нарастают по граням т гексагональной призмы. Из точечной затравки образуется кристалл в виде иглы, вытянутой вдоль оси 2, с поперечным сечением, равным сечению гексагональной призмы, описанной вокруг этой затравки. [c.19]

Большинство исследованных кристаллов естественного и синтетического кварца обнаруживает ритмично-слоистое зональное строение, обусловленное нестабильностью режимов кристаллиза- [c.43]

Рис. 10. Полированный срез 1120 из г-кристалла синтетического кварца, облученного у-лучами

В длительных циклах кристаллизации отмечалось постепенное снижение скоростей роста вследствие сокращения величины поверхности растворения. Это явление ведет к тому, что внутренние зоны кристаллов синтетического кварца отличаются по примесному составу и однородности от наружных зон. Однако такое отличие может быть обнаружено в исключительных случаях при исследовании внутреннего строения второстепенных секторов роста. При изучении особенностей зонального строения синтетического кварца необходимо учитывать, что существуют по меньшей мере две различные группы факторов, препятствующие получе- [c.44]

В ряде случаев наблюдалось монотонное изменение концентрации примеси структурного алюминия в наросшем слое, обусловленное постепенным снижением или увеличением содержания этого примесного элемента в гидротермальном растворе. Уменьшение интенсивности дымчатой окраски в пирамидах ромбоэдров по направлению от затравки к поверхности роста свидетельствует о том, что растущие кристаллы извлекают почти весь алюминий из окружающей среды. Подобные случаи распределения (коэффициент примеси /) возможны лишь при сравнительно малых содержаниях алюминия в растворе (перекристаллизация шихты нз синтетического кварца) и выращивании на затравках, ориентированных параллельно поверхностям, активно адсорбирующим примесь. В некоторых циклах отмечалась обратная картина. [c.45]

Причины ритмично-зонального распределения примесей в синтетическом кварце окончательно не выяснены. В настоящее время в связи с возросшими требованиями к однородности пьезокварца этот вопрос приобретает значительную актуальность. При интерпретации экспериментальных данных следует учитывать возможность проявления различных механизмов, приводящих к неравновесному распределению примесей. Принципиально возможны следующие варианты. [c.46]

ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ СИНТЕТИЧЕСКОГО КВАРЦА [c.52]

Данная зависимость получена в интервале температур роста 400—450 °С для пирамиды (г) кристалла синтетического кварца, выращенного стандартным гидротермальным методом в 4 %-ном растворе ЫаОН. Кристаллы, выращенные при температуре выше 500 °С, заведомо являются нормально дихроичными. Ряд экспериментальных данных свидетельствует о том, что степень упорядоченности распределения примеси зависит и от скорости роста, увеличиваясь по мере ее возрастания. В целом данное явление относится к так называемым кинетическим фазовым переходам и подробно рассмотрено в работах А. А. Чернова [32]. [c.76]

Аномальный плеохроизм, аналогичный описанному для пирамид <г>, наблюдается, хотя и в менее ярко выраженной форме, в пирамиде роста граней положительного ромбоэдра <Н>, положительной тригональной призмы < +х> и положительной дипирамиды <- -5> кристаллов синтетического кварца. Однако он никогда не наблюдается в пирамидах базиса <с> кристаллов синтетического кварца в тех случаях, когда эти пирамиды окрашиваются в дымчатый цвет при облучении. [c.72]

Визуальное наблюдение окрашенных облучением в дымчатый цвет / -кристаллов синтетического кварца указывало на то, что форма сечения плоскостью (0001) поверхности коэффициента поглощения в максимуме дымчатой окраски отличается от круговой, присущей нормально дихроичным кристаллам. Для проверки этого предположения и получения количественной информации было выполнено измерение спектров поглощения на различно ориентированных пластинах, приготовленных из пирамиды <г> кристалла кварца с заведомо аномально плеохроичной окраской. На рис. 11 приведено сечение плоскостью (0001) поверхности коэффициентов поглощения О при длине волны Х = 480 нм. Такая длина волны выбрана потому, что на трех из шести кривых в этом месте наблюдается характерный максимум. На рис. II видно отклонение формы этого сечения от круговой. Ориентировка аналогичного сечения для противолежащей пирамиды <г> может быть получена поворотом данного сечения вокруг оси 2 на 180°. [c.72]

Указанная особенность спектров ЭПР пирамид <г>-кристал-лов кварца с аномально плеохроичной дымчатой окраской свидетельствует о различии заселенности примесными ионами алюминия трех эквивалентных положений кремния в элементарной ячейке кварца. Исследование спектров ЭПР для образцов синтетического кварца с дымчатой окраской, приготовленных из различных пирамид роста, показало, что отношение интенсивностей различных групп линий непосредственно зависит от собственной симметрии грани, сформировавшей данную пирамиду роста. Так, для пирамид ромбоэдра <г> и , имеющих собственную симметрию 1, спектр ЭПР состоит из трех пар групп линий с различной интенсивностью для пирамид <+х> с симметрией [c.73]

Рис. 12. Спектры ЭПР дырочных центров [АЮ4] в пирамидах роста <г> (а). <+х>(б), <су(в) кристалла синтетического кварца и проекции структуры кварца на плоскости г(г), +х(< ) и с(е)

Необходимо отметить, что не во всех случаях зональное распределение примесей в кристалле можно связывать с изменениями условий роста. Например, отчетливо выраженные в сечении сх закономерно чередующиеся 2—3-миллиметровые зоны дымчатой окраски в секторах тригональной пирамиды синтетических кварцев проявляются в результате пересечения серии паразитных пластинчатых пирамид в секторе ТГ22 . Эти вторичные секторы, образованные акцессорными поверхностями грани (1122), располагаются взаимно параллельно и под углом 45° к оси у. Поэтому в тонких пластинках, параллельных плоскости (ГОЮ), пересекающих несколько вторичных пирамид сектора 1122 , наблюдается чередование слоев с дымчатой окраской различного оттенка и интенсивности. Различие в окраске объясняется эффектом аномального плеохроизма, свидетельствующим о достаточном сложном строении акцессорного рельефа поверхности дипирамиды. Наклонное положение вторичных секторов вызвано перемещением вдоль направления оси у акцессорных холмиков во время роста кристалла. Возможности проявления ложной зональности необходимо учитывать при изучении внутренней морфологии кри- [c.46]

Освещены вопросы выращивания синтетического кварца. Изложены основы гидротермальной технологии выращивания и особенности производства. Приведены результаты экспериментов по выращиванию без- и малодислокационных кристаллов. Рассмотрена аппаратура, используемая при гидротермальном синтезе минералов. Показаны особенности производства алмаза, описаны термодинамические основы и кинетика спонтанного процесса кристаллизации алмаза н др. Даны практические рекомендации по промышленному применению солевого метода извлечения алмазов из продуктов спекания, [c.2]

Ряд наблюдений и выводов, полученных специалистами ИК АН СССР в ходе многолетних экспериментальных исследований по выращиванию кварца, оказались полезными для продолжения работ поискового характера. Была показана бесперспективность осуществления синтеза кварца на основе методики Р. Наккена, а также апробированы растворители различного состава в широком диапазоне значений pH. Впервые в отечественной практике проведены эксперименты по синтезу кварца в кислых растворах. Детально изучены процессы расслоения и составы фаз в системе 51 02—N320—Н2О. Показана принципиальная возможность выращивания кристаллов на затравочных пластинах ромбоэдрических срезов. В целом работами, проведенными ИК АН СССР, была подтверждена принципиальная возможность развития сырьевой базы пьезооптической промышленности за счет получения синтетического кварца. [c.7]

Для исследования причин нестабильности физических свойств синтетического кварца и факторов, влияющих на образование ростовых дефектов кристаллов, во ВНИИСИМС в 1957 г. на базе систематического анализа результатов лабораторных и опытнопромышленных циклов кристаллизации был оптимизирован процесс синтеза и совместно с технологами опытного производства разработаны вначале технологический регламент синтеза пьезокварца для серийного завода, а в дальнейшем — промышленные процессы получения всех разновидностей технического кристалло-сырья кварцевой группы. В распоряжение института поступили результаты опытов по синтезу кварца, проведенных на разнотипном автоклавном оборудовании объемом от 1 до 12 000 л в широком диапазоне физико-химических условий при температурах до 500 С и давлении до 280 МПа. Такое положение достаточно наглядно характеризует значительное расширение экспериментальных возможностей ВНИИСИМС в период отработки промышленного метода синтеза пьезокварца. Экспериментальные исследования показали, что пониженное качество кристаллов связано с захватом примеси коллоидно-дисперсной фазы, выделяющейся из раствора. Для производства кристаллов пьезокварца, удовлетворяющих по качеству требованиям радиопромышленности, были отработаны режимы кристаллизации, исключающие захват этой примеси. Выявлены и устранены также факторы, вызывающие образование трещин и включений в кристаллах, детально исследован механизм формирования ростовых дислокаций в кварце и их влияние на оптические свойства синтетического кварца. Результаты технологических исследований были сопоставлены с данными измерений внутреннего трения в кварце, проведенных [c.12]

Изучение природы дефектности и разработка на базе существующей методики получения пьезокварца синтетического материала высокой чистоты обусловили создание методов получения специальных сортов синтетического кварца. Использование без-дислокационных затравок и шихтового материала повышенной чистоты в сочетании с подбором оптимальных параметров процесса и применение специальных кристаллодержателей позволили разработать и внедрить в промышленное производство процессы выращивания оптического монокристального кварца, а также уникальных по размерам и ориентации монопирамидальных кварцев для акустоэлектронных приборов, [c.13]

В совершенствовании контрольно-измерительных систем и систем управления технологическим процессом особое место занимает аппаратурное обеспечение синтеза оптического кварца, потребовавшее осуществления бесперебойной работы установок в сверхдлительных кристаллизационных циклах продолжительностью свыше одного года. В этом направлении положительную роль сыграло успешное техническое решение системы термостати-рования автоклавных установок, позволившее осуществить необходимую стабилизацию температурного режима роста крис-таллов. Автоматические системы управления (АСУ) технологическим процессом более активно внедряются в производство синтетического кварца. [c.14]

На ранних этапах становления производства синтетического кварца в США должен быть отмечен вклад Т. Сойера. Он исследовал в 1945 г, состояние дел по разработке метода получения синтетического кварца Р. Наккеном и рекомендовал организовать лабораторные исследования на базе американских исследовательских учреждений. Разработка Т. Сойером метода синтеза кристаллов кварца на основе применения температурного перепада привела его к созданию промышленного процесса в автоклавах вместимостью до 80 л и организации в 1956 г. самостоятельной фирмы по выпуску кристаллов синтетического кварца Сойер ри-серч продактс . Синтез кварца осуществлялся в 0,5—0,8-молярных растворах карбоната натрия при температуре в камере роста 350 °С, температурном перепаде от 4 до 19 °С и давлениях до 70 МПа. Дальнейшее развитие исследований позволило Т. Сойеру разработать технологию и наладить производство высококачественных кристаллов, характеризующихся высокими радиофизическими и оптическими показателями. [c.17]

Среди фирм США, производящих в больших количествах синтетический кварц, может быть отмечена также компания Терме [c.17]

Японская фирма Тойо коммуникейшн эквипмент ( Тойоком ) в 1955 г. начала экспериментальные исследования по синтезу кварца, используя для этой цели метод температурного перепада. В стране, не имеющей природных сырьевых источников пьезокварца, фирма Тойоком , производящая электронное оборудование, была одной из первых фирм, заинтересованных в обеспечении собственной сырьевой базой. Фирма принялась за создание производства синтетического кварца на основе зарубежного технического и технологического опыта. К 1960 г. был организован участок промышленного производства синтетического пьезокварца и налажен массовый выпуск кристаллов. С этого момента выпускаются кристаллы, выращиваемые на затравках типа //-стержней и г-пластин нескольких стандартизированных типовых размеров (сорт Тойо кварц ). [c.18]

Для выращивания кристаллов кварца можно применять затравочные пластины самых различных ориентаций, в том числе и иррациональных. Применение заготовок указанных ориентаций в первую очередь определялось требованиями к качеству выращиваемых кристаллов. Проведенными исследованиями было пока-зано, что на различно ориентированных затравках образуются кристаллы с различной однородностью и различной степенью дефектности. Наиболее однородные и в значительной степени мо-нопирамидные кристаллы удается получить именно на затравках указанных выше ориентаций. На рис. 1 приведены фотографии кристаллов, получаемых на затравках различных ориентаций. Следствием гранного механизма роста кристаллов синтетического кварца является их ярко выраженное секториальное строение. На рис. 2 представлено идеализированное секториальиое строение для различных типов кристаллов кварца. Захват структурных и не-структурных примесей существенно зависит от кристаллографической ориентации поверхности затравки скорости и других условий роста. Поэтому возникающие неоднородности распределения примесей по пирамидам и зонам роста (в пределах каждой пирамиды) образуют секториальное и зонарное строение (рис. 3). [c.21]

Впервые спектр ЭПР железа (Ре +) в природном [30], а позднее и синтетическом кварце был описан именно для аметистов. Так, Д. Р. Хаттон показал [30], что наблюдаемый в аметистах спектр ЭПР относится к ионам Ре +, изоморфно заместившим ионы 51 +. Эффекты низкой симметрии, которые могут иметь место для центров моноклинной симметрии (а именно к таким центрам относится, судя по ( а = 3), описанный центр), были, по-видимому, невелики, и спектр описан в приближении ромбической симметрии спин-гамильтонианом вида (5 = 5/2) [c.62]

Особенно отчетливо эффект аномального плеохроизма прослеживается в пирамидах роста граней отрицательного ромбоэдра кристаллов синтетического кварца, выращенных в системе ЗЮг—Н2О—ЫагСОз при относительно низких температурах (ниже 400 °С). [c.70]

Эффект аномального плеохроизма дымчатой окраски в пирамидах <г> кристаллов синтетического кварца был обнаружен Л. И. Цинобером в 1961 г. В том же году А. В. Шубников опубликовал работу о симметрии и физических свойствах пирамид роста. В ней он постулировал возможность понижения симметрии кристалла в различных реальных пирамидах роста за счет 72 [c.72]

Радиационное воздействие (-у- и р-излучение, рентгеновские) дозы 10 —10 Кл/кг приводит к уменьшению интенсивности алю-моводородно-щелочных полос (т. е. 3390, 3480, 3520 см в природном кварце, где основной ион-компенсатор а также 3400, 3440 и 3585 см в синтетическом кварце, где основной ион-компенсатор N3+) с одновременным возрастанием так называемых алюмоводородных полос (т. е. 3310, 3370, 3435 см ). Была показана полная симбатность этих процессов, так что имеет место своеобразная перекачка интенсивностей одной группы полос в другую. Этот процесс также симбатен образованию центров дымчатой окраски. Последующий нагрев при температурах 400— 600°С в течение 15—40 ч (в зависимости от типа кварца) восстанавливает первоначальные интенсивности полос, так что процесс перекачки является обратимым [28]. [c.77]

Выше отмечалось, что облучение при комнатных температурах приводит к своеобразной перестройке спектра. При этом увеличивается интенсивность полос 3320 и 3385 см" , приписываемых валентным колебаниям ОН-групп, принадлежащих тетраэдрам, в которых ЗИ замещается АР+. Одновременно наблюдается уменьшение интенсивности ряда других полос, относящихся к валентным колебаниям ОН-групп алюминиевых тетраэдров с расположенными вблизи междоузельными ионами-компенсаторами. Для природных кристаллов (с Ь1+ в качестве компенсаторов) это полосы — 3490 и 3530 см-, а для синтетического кварца (с Ма+-компенсатором) — 3590 см- . Причиной отмеченной перестройки спектров является, по нашему мнению, миграция щелочных ионов-компенсаторов к электронзахватывающим центрам, т. е. процесс радиационно-стимулированной диффузии, [c.78]

В последние годы был получен ряд новых данных об особенностях ИК-спектров ОН-дефектов в синтетическом кварце. Все кристаллы, выращенные в щелочных (МагСОз) системах, имеют сходные ИК-спектры независимо от пирамиды нарастания (исключая диффузную полосу 3400 см с интенсивностью, пропорциональной содержанию неструктурной примеси). При этом коэффициенты захвата такой примеси для различных пирамид роста существенно отличны. Основными полосами в синтетическом кварце являются, как уже отмечалось выше, полосы 3400, 3440, 3585 см . Облучение (7-, р-облучения, рентгеновские) приводит к вышеописанному эффекту перекачки , однако, хотя ИК-спектры разных пирамид и близки, скорость такого процесса и в особенности скорость отжига спектров в исходное состояние зависит от пирамиды роста. Наибольшую длительность при заданных температурах отжига имеет процесс отжига в образцах пирамиды (+х) по сравнению с образцами из пирамиды роста (с). В кристаллах кварца, выращенных на затравках ромбоэдрического среза, спектр А1-ОН-дефектов отсутствует. Следует отметить, что в образцах синтетического кварца с большой концентрацией неструктурной гТримеси диффузия щелочных ионов фактически отсутствует и ИК-спектр не изменяется при облучении. Электролиз таких образцов также малоэффективен. [c.79]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология