CS199432B1 - Způsob temperování monokrystalu. molybdenanu ' olovnatého - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu temperování monokrystalů molybdenanu olovnatého chemického složení PbMoO^, které byly vyrobeny metodou Czochralského za účelem odstranění ruSívéhó zbarvení.

Monokrystaly PbMoO^ nacházejí kromě použití jako optické prostředí na základě svého velmi příznivého Lucemburského jevu mezi akustickými vlnami a elektromagnetickým zářením ye viditelné a blízké infračervené oblasti spektra od λ = 400 až 4000 nm mnohostranným způsobem použití v optických a akustickooptických filtračních zařízeních, ve světelných systémech pro vychylování a v paměťových systémech o vyšší kapacitě a rozlišivosti.

Známý je Způsob výroby monokrystalů molybdenanu olovnatého metodou podle Czochralského růstem rotujícího, krystalograficky orientovaného očka z taveniny PbMoO^. Pro uvedené oblasti použití je nutné pěstovat velké monokrystaly PbMoO^ o průměru asi 30 mm a délce 50mm e dokonalou optickou homogennoští a-bez vnitřních pnutí. Tyto požadavky je možno dodržet za současné technické úrovně při dodržení optimálních mísících poměrů výchozích látek PbO a MoOj ve vsádkové tavenine při vysoké čiatótě a určitým přednostním orientováním zárodečných krystalů za podmínek růstu, které jsóu pro Czochralského metodu známy. Dále následuje zpracování monokrystalů temperováním při 800 až 900 °C

- 2 k odstranění pnutí (Fujitsu SCi. and Techn. J. £, δ. 4, 211-220 (1972))

J. Cryst. GroWth 24/25, 437-440 (1974).

Nevýhoda tohoto postupu však spočívá v tom, že takto vyrobené kryetaly jsou více nebo méně zbarveny žlutě až oranžově. Toto zabarvení je důsledkem širokopáemové absorpce β maximem 400 až 430 nm (Optika i spektroskopija,

14, 312-313, (1963). Připisuje se mezi jiným tvorbě iontů Fb^⁺ a v mnoha případech je zabarvení ještě intenzivnější v důsledku obohacení o stopové nečistoty, jako jsou na příklad sloučeniny železa (tvorba Fe^⁺) (Fujitsu Sči and Techn. J., g, č. 4, 226, (1972); J. Appl. Phys., 42, 2163-2164. (1971). Dosud známé postupy k odstranění tohoto nedostatku ee omezují ha použití PbO a MoO^ jako výchozích materiálů ve velmi vysoké čistotě (minimálně 99,99 %) a v přesně ekvimolekulárních směšovacích poměrech v násadě k tavení.

Avšak ani tak se dosud nepodařilo vzniku zabarvení zcela zabránit nebo je odstranit, neboť vlastní příčina pro vznik širokopásmové absorpce mezi‘ λ = 400 a 500 nm, způsobená výšemocnými kovovými ionty v krystalové mřížce (na příklad Pb^⁺, Fe^⁺ a pod.), tím evidentně nebyla odstraněna. Pokud při přebytku PbO ve výchozí směsi bylo dosaženo barevného vyjasnění, vyskytovaly se v krystalech PbMoO^ v každém případě ostatní defekty, jako tvoření trhlin zákal, tvoření bublin (Fujitsu Sci. and Techn. J. S,č. 4, 216-218 (1973)) Appl. Phye. Lettera 15, 83» (1969). Na druhé straně jsou známy práce, z jejichž výsledků vyplývá, že se přebytek MoO-j nebo PbO neprojeví na zabarvení krystalů PbMoO^ (J.Cryst. Growth 21, δ. 1, 1-11, (1974). Nedostatek těchtó metod spočívá v tom, že odhlédneme li od částečného úspěchu,' jejich výsledek není spolehlivý.

Cílem vynálezu je odstranit zabarvení a rušivé absorpce vznikající v mo nokrystalech PbMoO^. , ' .

Vynález má umožnit výrobu bezbarvých monokrystalů PbMoO^ zá současného potlačení tvorby iontů Pb^⁺ a ostatních výšemocných kovových iontů, pocházejících ze stopově obsažených nečistot. Způsobem podle vynálezu se odstraní předpoklady pro širokopásmovou absorpční oblast monokrystalů PbMoO^ s maximem při λ = 400 až 430 nm, která zvláště při větších tloušťkách vrstvy znač ně snižuje propustnost pod teoretickou hodnotu, která je dána indexem lomu.

Dalším užitečným přínosem je odstraněni lokálního rozdílného ohřevu a z toho vznikajícího pnutí v monokrystalech molybdenanu olovnatého v důeled ku absorbovaného světelného záření. Tím se zlepši funkční použitelnost odpovídajících optických, popřípadě opticko-akustických stavebních skupin, zvláš tě pro světlo, jehož vlnová délka leží mezi 400 až 500 run, jaké se například vyskytuje zvláště v případě argonového iontového laseru (lambda =488 nm).

Úkolem vynálezu je objevení způsobu temperování monokrystalů molybdenanu olovnatého, které byly vyrobeny metodou podle Czochralekého, u kterých jsou odstraněny rušivé absorpční pásy v oblasti lambda - 400 až 4000 nm, aniž by došlo ke zhoršení ostatních cenných vlastností, jako je optická homogenita a nepřítomnost pnutí.

199432,

- 3 Při známých postupech se po technologické®; stupni růistu zs<ts«erriny provádí k odstranění pnutí následující zpracovaní narostlých krystalů molybdenanu olovnatého temperováním při teplotě 800>až 900 °C na vzduchua při normálním tlaku. Oxidačním působením kysliku obsazeného' ve vzduchu vzniká možnost, že v krystalech molybdenanu olovnatého vzniknou, popřípadě se stabilisují ionty Pb^⁴ a rovtíěž ionty Fe^⁺, pocházející z nečistot, O další ionty, které snadno mění mocenství.

Toto pozorování je podpořeno tím, že monokrystaly molybdenanu olovnatého vykazují p-vodivost, což poukazuje na oxidační polovodiče (Z. f. Chem. 4, 81 - 94 /19640· Úkolem postupu podle vynálezu je především změna následného zpracování monokrystalů PbMoO^ temperováním tak, že působení kyslíku bude tak silně omezeno, popřípadě zcela vyloučeno, aby se odstranily příčiny vedoucí ke zbarvení a ke vzniku rušivých absorpčních pásů v důsledku vzniku vyšších oxidačních stupňů iontů.

Podle vynálezu se úkol řeší způsobem temperování monokrystalů molybdenanu olovnatého pro optické a akusticko-optické účely, vyrobených metodou podle Czochralského, který je vyznačen tím, že še temperování k odstraňování rušivých absorpčních oblastí provádí při teplotě v rozmezí 650 až 850 °C a za parciálního tlaku kyslíku 0 až 26,7 Pa.

Dalším znakem vynálezu je, že se proces temperování provádí v inertní atmosféře, jako například v dusíku nebo vzácných plynech, při normálním tlaku nebo ve vakuu při tlaku v rozmezí 133 až 0,001 Pa, výhodně 0,13 Pa.

Vynález bude blíže objasněn na následujících příkladech provedení. Na obr. 1 značí:

křivka 11 závislost propustnosti tau v % na Vlnové délce lambda krystalu molybdenanu olovnatého, vyrobeného podle současného stavu techniky;

křivka 12 závislost propustnosti tau v %na vlnové délce lambda krystalu molybdenanu olovnatého temperovaného ve vakuu při tlaku 1,33 Pa (příklad 1) ;

křivka 13 závislost zlepšení propustnosti tau na vlnové délce lambda krystalu molybdenanu olovnatého ve vakuu při tlaku 0,13 Pa ve srovnání se současným stavem techniky.

Obr. 2a v něm zobrazené křivky 21, 22, 23 znázorňujíanalogickým způsobem účinnost temperování krystalů v atmosféře argonu.

Přikladl

Prvním krokem postupu je pěstování monokrystalu PbMoO^ metodou podle

Czochralského. V platinovém kelímku o průměru 35 mm a délce 70 mm, ,-opatřeném zařízenímpro ohřev, se s pomocí krystalograficky orientovaného zárodečného krystalu PbMoO^, který rotuje β počtem otáček 20 ot/min, pěstuje monokrystal

- 4 PbMoO^ z taveniny PbMo0₄ (bod tání 1060 -1065 °C) při rychlosti zdvihu 3 nun/h. Atmosféru v Czochralského aparatuře tvoří vzduch za normálního tlaku, jak je obvyklé u stabilních chemických sloučenin, Po ochlazení rychlostí 8 °C/h v teplotním intervalu 1060 až 900 °C a rychlostí 20 °C/h mezi 900 a 700 °C se získá opticky homogenní, ale žlutě zbarvený monokrystal PbMoO^ o průměru 25 mm a délce 60 mm. Jestliže se zvolí rozměry platinového kelímku odpovídajícím způsobem větší ( průměr 40 až 50 mm, délka 70 mm), je možno připravovat stejným způsobem monokrystaly o průměru 30 až 35 wm a délce 60 až 70 mm.

Na obr. 1 je křivkou 11 znázorněna propustnost v % takového krystalu v závislosti na vlnové délce v oblasti 400 až 600 nm (tloušťka vrstvy d = 4,45 mm). .

V dalším technologickém kroku se tento monokrystal PbMoO^, odpovídající současné úrovni techniky, temperuje v křemenné trubici 3 hodiny při 750 °C ve vakuu při tlaku lO“^ ťorr. Krystal je přitom v platinové lodičce.

Po ochlazení rychlostí 40 °C/h na teplotu místnosti se získá zcela bezbarvý krystal bez rušivých absorpcí v oblasti λ 400 až 4000 nm. .

Na obr. 1 je křivkou 12 znázorněna propustnost T v % monokrystalu PbMoO^ po zpracování způsobem podle vynálezu vakuovým temperováním v závislosti na vlnové délce v oblasti 400 až 600 nm (tloušťka vrstvy d = 4,45 mm).

Účinnost postupu podle vynálezu je doložena na obr. 1 křivkou 13, znázorněním rozdílů propustnosti A V mezi křivkou 11 současný stav techniky a křivkou 12 (způsob podle vynálezu) v závislosti na vlnové délce v oblasti 400 až 600 nm.

Příklad 2

Stejným způsobem, jaký je popsán v prvním technologickém kroku příkladu 1, se vypěstuje další krystal PbMoO^ podle Czochralského metody.

Na Obr. 2 je křivkou 21 znázorněna propustnost V v % takového žlutě zbarveného krystalu v závislosti na vlnové délce v oblasti od λ = 400 až 600 nm tloušťka vrstvy 10,5 mm . V následujícím technologickém kroku se tento monokrystal PbMoOodpovídající současnému stavu techniky, temperuje v křemenné trubici 3 hodiny při teplotě 750 °C v atmosféře argonu. Krystal je přitom v platinové lodičce.

Na obr. 2 je křivkou 22 znázorněna propustnost £* v % monokrystalu PbMoO^ po zpracování způsobem podle vynálezu temperováním v atmosféře ochranného plynu (Ar) v závislosti na vlnové délce v oblasti 400 až 600 nm (tlošťka vrstvy 10,5 mm).

Účinnost postupu podle vynálezu je doložena na obr. 2 křivkou 23, znázorněním rozdílů propustnosti Δ T mezi křivkou 11 (současný stav techniky) a křivkou 12 způsob podle vynálezu v závislosti na vlnové délce v oblasti 400 až 600 nm.

, OPRAVA ...

popisu vynálezu k autorskému osvědčení č.139 432 (51) Int. Cl³ — B 01 J 17/00

V popisu vynálezu k autorskému osvědčení č. 199 432 má být v záhlaví:

Správné: „(32) (31) (33) Právo: přednosti od 27 04 77 ' (WP B Olí J/198 612) . Německá demokratická republika“

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY

Claims (1)

1. Předmět vynálezu

   Způsob temperování monokrystalů molybdenanu olovnatého získaných metodou podle Czochralského, vyznačený tím, že se temperování provádí při teplotě v rozmezí 650 až 850 °C zaparciálního tlaku kyslíku v rozmezí O až 26,7 Pa, který je nastaven atmosférou dusíku nebo vzácného plynu při normálním tlaku nebo pomoci vakua při tlaku 133 až 0,001 Pa, výhodně při 0,13 Pa.