CS234272B1

CS234272B1 - A process for growing single crystals of tetragonal phosphates and apparatus for carrying out the process

Info

Publication number: CS234272B1
Application number: CS251183A
Authority: CS
Inventors: Jan Zikmund; Josef Kvapil; Milena Pozdnickova
Original assignee: Jan Zikmund; Josef Kvapil; Milena Pozdnickova
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1983-04-07
Publication date: 1985-04-16

Abstract

Pěstování dokonalých, inklusí prostých a nevyklíněných monokrystalů tetragonálních fosforečnanů, zejména typu K^xDl-x^2P04 z roztoku snižováním teploty ná zárodcích Z-řezu, kde cíle je dosaženo tím, že proud pěstovacího roztoku se vede k zárodku ve směru rovnoběžném s krystalografickou osou (c) zárodku a zařízeni sestávající z válcovité krystalizační nádoby je opatřeno vnitřní trubicí, opatřenou alespoň třemi centrační- >&i a nosnými křidélky a spodní konec nezasahuje ke dnu krystalizační nádoby a horní konec trubice, do něhož zasahuje michadlo s tlačnými lopatkami je ponořen pod hladinu pěstovacího roztoku.Growing perfect, inclusion-free and uncleaved single crystals of tetragonal phosphates, especially of the K^xDl-x^2P04 type from a solution by reducing the temperature on Z-section nuclei, where the goal is achieved by the flow of the growth solution being led to the nucleus in a direction parallel to the crystallographic axis (c) of the nucleus and the device consisting of a cylindrical crystallization vessel is provided with an inner tube provided with at least three centering and supporting wings and the lower end does not extend to the bottom of the crystallization vessel and the upper end of the tube, into which the stirrer with pressure blades extends, is immersed below the surface of the growth solution.

Description

Vynález se týká způsobu pěstování monokrystalů tetragonálních fosforečnanů z roztoku metodou snižování teploty a zařízení k provádění tohoto způsobu.The present invention relates to a method for growing tetragonal phosphate monocrystals from a solution by means of a temperature reduction method and to an apparatus for carrying out the method.

Monokrystaly tetragonálních fosforečnanů, zejména typu ^K^^D1-x^2^ř04* ^κ 3^θ toaslík, H vodík, D deuterium a PO^ fosforečnanový aniont, se pěstují metodou snižování teploty z nasycených jejich roztoků na zárodcích Z-řezu, přičemž míchání pěstovacího roztoku je prováděno reversačním míchadlem, upevněným na ose, procházející víkem krystalizátoru. Při tomto postupu obvykle dochází k tvorbě inklusí na rostoucím monokrystalu, které jsou rovnoběžné s pyramidální plochou krystalu a jsou rozloženy podél krystalografické osy c a šíří se od středu krystalu. Výskyt inklusí je způsoben nestabilitou hydrodynamických podmínek v krystalizátoru a snižuje výtěžnost čittých partií monokrystalu, určených pro zpracování na požadované výbrusy.The monocrystals of tetragonal phosphates, in particular of the type ^K ^ ^D 1-x ^ 2 ⁰ 4 * ^κ 3 ^θ, such as cauliflower, H hydrogen, D deuterium and PO ^ phosphate anion, are grown by the method of lowering the temperature of their saturated solutions on Z-section of the growing solution is performed by a reversible stirrer mounted on an axis passing through the crystallizer lid. In this process, inclusions are typically formed on a growing single crystal that is parallel to the pyramidal crystal surface and extends along the crystallographic axis c and extends from the center of the crystal. The occurrence of inclusions is due to the instability of the hydrodynamic conditions in the crystallizer and reduces the yield of the clear portions of the single crystal to be processed into the desired cuts.

Nadepsané potíže odstraňuje způsob pěstování monokrystalů tetragonálních fosforečnanů z jejich nasycených roztoků metodou snižování teploty na zárodku Z-řezu, umístěném u dna krystalizační nádoby, jehož podstata spočívá v tom, že míchaný nasycený roztok je hnán proti zárodku ve směru rovnoběžném s krystalografickou osou c zárodku, respektive rostoucího monokrystalu. Podstatou zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, tvořeného vlastní válcovitou krystalizační nádobou, uzavíratelnou víkem, je vnitřní souose upravená trubice o průměru o 10 až 50 % menším, než je průměr vlastní krystalizační nádoby, přičemž trubice je opatřena alespoň třemi centračními nosnými křidélky a její spodní konec zasahuje o 2 ažThe above-mentioned problems are eliminated by the method of growing single crystals of tetragonal phosphates from their saturated solutions by the method of lowering the temperature on the seed of the Z-section, located at the bottom of the crystallization vessel, which consists in that the stirred saturated solution is driven against the seed in a direction parallel to and a growing single crystal, respectively. The device for carrying out the process according to the invention, consisting of a self-contained, cylindrical, crystallizable vessel with a lid, is provided with an inner coaxially arranged tube 10 to 50% smaller than the diameter of the crystallization vessel itself. the end reaches 2 to

- 2 234 272 % výšky vlastní krystalizační nádoby nad její dno a horní konec je ponořen pod hladinu pšstovacího roztoku a na křidélkách je uchycena v 1/2 až 1/4 vzdálenosti spodního konce trubice ode dna krystalizační nádrže destička pxu nosič zárodku a do horní části trubice zasahuje míchadlo s tlačnými lopatkami.- 2,234,272% of the height of the crystallization vessel itself above the bottom and the upper end is submerged under the surface of the brewing solution and attached to the wings at 1/2 to 1/4 of the lower end of the tube from the bottom of the crystallization tank the tube hits the agitator with thrust blades.

V dalším s přihlédnutím k připojenému výkresu je zařízení blíže popsáno jako jedno z konkrétních provedení podle vynálezu.In the following with reference to the attached drawing, the device is described in more detail as one particular embodiment of the invention.

Na obr.1 je znázorněn pphled boční a na obr. 2 pohled shora. Na obrázcích je zakreslena krystalizaění nádoba χ , trubice 2, eentrační nosná křidélka χ, destička 4, nosič 2 zárodku 10, míchadlo 6 s tlačnými lopatkami a víko χ krystalizační nádoby χ. Na obr.1 je rovněž vyznačena hladina 8 . pěetovacího roztoku a šipkami znázorněn směr proudění kapaliny- pěstovacího roztoku. Čárkovaně je pak znázorněn monokrystal 2,, zárodek 10 a krystalografická osa c.Fig. 1 shows a pphled side view and Fig. 2 shows a top view. In the figures, the crystallization vessel χ, the tube 2, the carrier wings χ, the plate 4, the seed carrier 2 10, the stirrer 6 with thrust vanes and the lid χ of the crystallization vessel χ are depicted. 1 also shows the level 8. the flow direction of the liquid-growth solution. Dashed line is shown as single crystal 2, seed 10 and crystallographic axis c.

Příklad 1Example 1

Způsobem a v zařízení podle vynálezu byl pěstován monokrystal dideuterofosforečnanu draselného z roztoku nasyceného při 45,2 °C na zárodku Z-řezu o rozměrech 34 x 38 mm, při snižování teploty rychlostí nižší než 0,1 °C/den. Průměr krystalizační nádoby χ byl 140 mm, průměr trubice 2 byl 100 mm, výška hladiny pěstovacího roztoku činila 235 mm a délka trubice 2 byla 200 mra.A potassium dideuterophosphate monocrystal from a solution saturated at 45.2 ° C on a 34 x 38 mm Z-slice seed was grown by the method and apparatus of the invention, at a temperature reduction of less than 0.1 ° C / day. The diameter of the crystallization vessel χ was 140 mm, the diameter of the tube 2 was 100 mm, the height of the culture solution level was 235 mm and the length of the tube 2 was 200 mra.

Míchadlo se otáčelo 10 ot/min. Byl vypěstován nevyklíněný monokrystal váhy 290 g, zcela prostý jakýchkoli inklusí. Bylo-li pěstováno obvyklým způsobem v běžném zařízení vykazoval vypěstovaný monokrystal i přes pečlivou kontrolu pěstovacích podmínek řadu inklusí tvořících se od jeho středu rovnoběžně s některou pyramidální plochou, rozložených po celé délce monokrystalu ve směru krystalografické osy c .The stirrer was rotated at 10 rpm. An uncapped single crystal weighing 290 g was grown, completely free of any inclusions. When cultivated in a conventional manner in a conventional plant, the cultivated single crystal exhibited, despite careful control of the growing conditions, a number of inclusions formed from its center parallel to a pyramidal area spanning the entire length of the single crystal in the direction of the crystallographic axis c.

- 3 234 272- 3,234,272

Příklad 2Example 2

Způsobem v zařízení podle vynálezu byl pěstován monokrystal dihydrofosforečnanu draselného z roztoku nasyceného při 42,2 °C na zárodku Z-řezu o rozměrech 70 x 71 mm. Užitečný vnitřní ot^m krystalizátoru činil 12 1 a sestup teploty byl nižší než 0,1 °C/den. Průměr krystalizační nádoby činil 240 mm, průměr trubice 2 byl 150 mm, výška hladiny pěstovacího roztoku byla 265 mm a dálka trubice 2 220 mm. Míchadlo pracovalo s 10 ot/min. Byl vypěstován zcela beasdefektní nevyklíněný monokrystal váhy 1320 g. Při běžném způsobu a obvyklém pěstotacím zařízení se takový monokrystal nepodařilo vypěstovat.A potassium dihydrophosphate monocrystal from a solution saturated at 42.2 ° C on a 70 x 71 mm Z-section was grown by the method of the invention. The useful internal temperature of the crystallizer was 12 L and the temperature drop was less than 0.1 ° C / day. The diameter of the crystallization vessel was 240 mm, the diameter of tube 2 was 150 mm, the height of the culture solution level was 265 mm and the distance of the tube 2220 mm. The stirrer was operated at 10 rpm. Completely beasdefective uncleaned single crystal weighing 1320 g was grown. In the conventional manner and the usual growing apparatus, such single crystal failed to be grown.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A method for growing single crystals of tetragonal phosphates from their saturated solutions by a method of lowering the temperature at the seed of a Z-section located at the bottom of a crystallization vessel, characterized in that the stirred saturated solution is driven against the seed in a direction parallel to the crystallographic seed.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a cylindrical crystallization vessel (1) with a closable lid (7), characterized in that a tube (2) having a diameter of 10 to 50% smaller is coaxially arranged in the crystallization vessel (1). than the diameter of the crystallization vessel (1), the tube (2) being provided with at least three centering and support wings (3) and its lower end extending 2 to 20% of the height of the crystallization vessel (1) above its bottom and the upper end immersed below the surface (8) of the growing solution and on the wings (3) it is fixed at 1/2 to 1/4 distance of the bottom edge of the tube (2) from the bottom of the crystallization vessel (1) plate (4) for the carrier (5) and a stirrer (6) with push blades extends into the top of the tube.