CS211998B1 - Způsob dotace monokrystalů kovových kysličníků ionty železa - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu dotace monokrystalů kovových kysličníků ionty železa při růstu v redukčním prostředí, kdy je dotace ionty železa s ohledem na jejich snadnou redukovatelnost obtížná.

Příměs iontů železa' v technicky vyráběných monokrystalech je zpravidla na závadu. Totéž platí o monokrystalech kovových kysličníků, kde ionty železa v koncentracích vyšších než přibližně 10'³ % hmot. snižují propustnost v blízké ultrafialové oblasti spektra, v některých případech podmiňují vznik anomálních absorpcí ve viditelné oblasti po ozáření ultrafialovým nebo jiným ionizujícím zářením a v případě, kdy monokrystaly obsahují luminiskující ionty, zhášejí ionty železa jejich luminiscenci. To má zřejmý negativní důsledek pro funkci scintilátorů a laserových aktivních materiálů, obsahujících ionty železa. Naproti tomu se ukázalo, že přítomnost řádově 10’⁴ θ/o hmot. iontů železa má příznivý vliv na zvýšení prahu rozrušení rubínových laserových tyčí při klíčovaném provozu, případně na potlačení nežádoucí přechodné absorpce, vznikající při optickém čerpání tyčí z yttritohlinitého granátu, dopovaného ionty neódymu. Vzhledem k tomu, že při růstu příslušných krystalů z taveniny pod redukční ochrannou atmosférou se ionty železa redukují na kov, který se již v tavenině nemůže rozpouštět, jsou monokrystaly, zejména pak , jejich později vypěstovaná část prosté železa. Tím se zároveň, pokud je malý obsah iontů železa žádoucí, snižuje výsledná kvalita laserových tyčí, zhotovených z těchto monokrystalů.

Uvedené nedostatky lze odstranit způsobem dotace monokrystalů kysličníků kovů ionty železa podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že monokrystaly se pěstují z taveniny v kelímku pód ochrannou atmosférou, obsahující volný vodík a plynné sloučeniny uhlíku, v množství odpovídajícím 10'⁴ až 10;í gramatomu uhlíku v lm³, vztaženo na teplotu 0^cC, přičemž hmota kelímku nebo/a jeho obsah, obsahuje železo a/nebo jeho sloučeniny v . množství odpovídajícím 10’³ až 1 % hmoty taveniny na, počátku pěstování.

Pokud bylo železo přidáno v podobě svých sloučenin, přechází na železo elementární. Sloučeniny uhlíku přecházejí vždy na kysličník uhelnatý, který umožňuje přenos železa, pravděpodobně v podobě jeho krabonylu, do mřížky rostoucího monokrystalu. Pokud je železo přidáno do materiálu kelímku je jeho uvolňování pomalé a jeho obsah musí být volen vyšší než při přidání kysličníků železa do taveniny, avšak jeho zabudování do rostoucího monokrystalu je rovnoměrnější. Vypěstované monokrystaly mají tak, jako v případě bez obsahu železa, nadbytek kovových iontů, které vyvolávají barevná centra. V případě monokrystalů obsahujících lonty železa je pro odstranění těchto nežádoucích barevných center nutné-temperovat monokrystaly výhradně ve vakuu, protože temperáce ve vodíkové atmosféře je zde neúčinná a( temperace v prostředí oxidačním vede k vytvoření zákalů v krystalech. Po temperaci ve vakuu jsou již ionty železa vázány jako kationty v kationtových pozicích a případné další—tepelné zpracování může být prováděno bez nebězpečí jejich/poškození.

Způsobem podle vynálezu lze'tak připravit monokrystaly kovových kysličníků s obsahem iontů železa pěstováním v redukčním prostředí, které jinak dotaci ionty železa ztěžuje, k j

Příklad 1

Monokrystaly yttritohlinitého; granátu s obsahem 1 % hmot. iontů neodymu byly pěstovány tažením z taveniny, obsahující 8.10-³ procenta hmot. iontů železa. Molybdenový kelímek s taveninou byl zahříván odporovým elektrickým topením z wolframových smyček. Bylo pěstováno pod ochrannou atmosférou, tvořenou směsí 98 % obj. argonu a 2 % obj.. vodíku, k; níž bylo přidáno 8.10'⁴ grammolekuly n-butanu na 1 m³ vztaženo na 0°C. Vypěstované monokrystaly obsahovaly 6.10'⁴ % hmot. - iontů železa. Po destihodinové temperaci ve vakuu s tlakem zbytkových plynů 10'³ Pa a při teplotě 1 600 ’C byly monokrystaly zpracovány na laserové tyče. Tyto tyče vykazovaly při kontinuálním laserovém provozu vyšší účinnost při čerpání nad 0,7kW/cm délky tyče než tyče příměsi iontů železa, protože v nich nevznikala při čerpání nežádoucí íbarevná centra,· jejich absorpce zasahuje i do oblasti emise neodymitých iontů.

Příklad 2

Wolframový kelímek o obsahu 1000 cm³ a hmotnosti 5 kg byl připraven zjaráškovitého wolframu s příměsí 0,5 % hmot, železa. V kelímku byla pod ochrannou atmosférou roztavena směs 3,2 kg kysličníku hlinitého a 0,09 kilogramu kysličníku chromitého. Ochranná atmosféra byla tvořena směsí 97 °/o obj. helia a 3 % obj. vodíku. Ze vzniklé taveniny byly tažením, na zárodku pěstovány monokrystaly rubínu. Před započetím tažení byl k ochran~ né atmosféře přidán kysličník uhličitý “ v množství 0,2 1 na 1 m³. Vypěstované monokrystaly byly temperovány ve vakuu s tlakem zbytkových plynů 10'² Pa při teplotě 1970 °C po dobu 12 hodin. Z monokrystalů byly zhotoveny laserové tyče, které š ohledem na obsah iontů železa v rozsahu 10'³ procenta hmot. vykazovaly v jednomodovém klíčovaném provozu odolnost až do 5 GW/ /cm², zatímco tyče, kde nebylo postupováno podle vynálezu vykazovaly neměřitelně malý obsah iontů železa a práh změn pod

0,8 GW/cm².

Claims (1)

1. Způsob dotace monokrystalů kovových kysličníků ionty železa, vyznačený tím, že monokrystaly sé pěstují z taveniny v kelímku pod ochranou atmosférou, obsahující volný vodík a plynné sloučeniny uhlíku v množství odpovídajícím 10⁴ až 101 gramatohu

   YNÁLEZU uhlíku v 1 m³, vztaženo na teplotu 0 °C, při- , čemž hmota kelímku a/nebo jeho obsah, obsahuje železo a/nebo jeho sloučeniny v množství odpovídajícím 10'³ až 1% hmoty taveniny na počátku pěstování.