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Kristallzuchtanlage
Die Zucht von wasserlos'lichen Kristallen, insbesondere
von piezoelektrischen Kristallen, unter Verwendung von elektrisch geheizten und
in ihrer Temperatur regelbaren Thermosltaten ist bekannt.
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Es ist dabei naheliegend und bekanntermaßen vorteilhaft, das Zuchtgefäß
von unten zu beheizen, um auf diese Weise über dem Boden des Gefäßes eine Zone höherer
Telmperatur aufrechtzuerhalten und so die AusNlFdung eines unerwünschten Bodenkörpers
zu verhindern.
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Größere Anlagen dieser Art arbeiten oft so, daß ein besonderer Thermostat
eingespart wird, daß also das Zuchtgefäß selbst bzw. die übersättigte Lösung die
Funktion des Bades im Thermostaten übernimmt. Da aus naheliegenden physikalischen
Gründen auch in diesem Fall nur eine Beheizung vom Boden des Zuchtgefäßes aus in
Frage kommt, so erreicht man zwar, daß am Boden eine Übertemperatur herrscht, dagegen
bleibt die Gefäßwand auch bei Umhüllung mit einem Wärmeschutzmantel kälter als die
mittlere (geregelte) Temperatur der Lösung. An den Gefäß, wänden kann also eine
Keimbildung und unerwünschtes Kristallwachstum auftreten.
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Bringt man das Zuchtgefäß in einen Flüssigkeitsthermostaten, so daß
das Bad des Thermostaten das Zuchtgefäß von unten und an den seitlichen Gefäßwänden
umspült, so kann man zwar durch Aufrechterhalten der entsprechenden Temperatur die
Auskristallisation an den Gefäßwänden unterbinden.
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Es gelingt jedoch im allgemeinen nicht, bei dem zusammenhängenden
Volumen der Thermostatenflüssigkeit, angesichts der notwendigen Rührung der Flüssigkeit,
die physikalischen Bedingungen, also z. B. die Abmessungen so zu treffen, daß unmittelbar
unter dem Boden des gefäßes die
erforderliche erhöhte Temperatur
aufrechterhalten bleibt.
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Die Verhinderung der Ausbildung und des Wachstums unerwünschter Kristallkeimehat
jedoch eine erhebliche praktische Bedeutung, da bei einer bestimmten Menge der bei
erhöhter Temperatur gesättigten Lösung und vorgegebenem Temperaturintervall, das
ist jene Temperaturdifferenz, welche während des Kristallwachstums durch Regelung
der Heizung durchlaufen wird, die aus der Lösung durch diese Temperatureniedrigung
frei werdende Substanzmenge festligt und nur durch Unterbindung des Wachstums unerwünschter
Kristallsplitter eine rationelle Zuchtausbeute erzielt werden kann.
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Um daher eine Kristallzucht hinsichtlich der Ausbeute optimal nu
gestalten, d. h. jede Keimbildung am Boden older an den Wänden zu verhindern, ist
gemäß der Erfindung der das Zuchtgefäß umhüllende Thermostat in zwei Abteilungen
unterteilt, vorzugsweise derart, daß jede Abteilung unabhängig von der anderen geheizt
und geregelt werden kann und daß die eine dieser Abteilungen im wesentlichen dem
Boden des Gefäßes zugeordw net ist. Beide Ab, teilungen können völlig voneinander
getrennt sein, so daß die Badflüssigkeit nicht von der einen Abteilung in die andere
übertreten kann. Vorteilhaft kann aber der Aufbau auch so getroffen sein, daß durch
in ihrem Querschnitt regelbare Kanäle oder Öffnungen ein Aus. tausch der Thermostatenflüssigkeit
zwischen den Abteilungen ermöglicht wird. Durch die Veränderung der Austauschquerschnitte
ist eine sehr feinfühlige Regelmöglichkeit geschaffen. Eine einfache Ausführung
-ist die, in der Trennwand zwischen den beiden Abteilungen des Thermostaten Offnungen
von verstellbarer Größe anzubringen. Durch Einstellen der Öfnnungen kann die Zirklation
der Badflüssigkeit so eingeregelt werden, daß auch ohne Beheizung des die Seitenwände
des Zuchtgefäßes einhüllenden Thermostatenteiles die richtige Temperaturdifferenz
zwischen der Bodentemperatur und der Wandtemperatur eingehalten wird.
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Die Erfindung ist an Hand der. Figur erläutert.
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Diese Figur stellt im Querschnitt eine Ausführungsform der gekennzeichneten
Zuchtanlage dar. Mit 1 ist das Zuchtgefäß bezeichnet. Mit 2 ist diejenige Abteilung
des Thermostaten bezeichnet, welche die Seitenwandung des Gefäßes umhüllt. 3 stellt
die für die Bodenbeheizung vorgesehene Abteilung dar.
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Bleildie Teile sind durch die Wandung 4 voneinander getrennt. Zur
Erhitzung der Thermostatenflüssigkeit in Abteilung 3 dienen die Heizstäbe 5. Zur
Ko, ntrolle der Vorgänge im Zuchtraum ist unter dem Boden des Zuchtgofäßes eine
Beleuchtung 6 angebracht. Das hat zur Voraussetzung, daß entweder das ganze Zuchtgefäß,
mindestens aber der Boden aus Glas besteht. Zur Beheizung der Abteilung 2 des Thermostaten
dient die Heizung 7. Mit 8 und g sind Temperaturregler angedeutet, welche für die
Einhaltung der erforderlichen Temperatur der Thermostatenflüssigkeit in den beiden,
Abteilungen sorgen. Auf der linken Seite der Abteilung 2 des Thermostaten ist ein
Rührwerk Io vorgesehen, welches für die Zirkulation der Badflüssigkeit sorgt.
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In der dargestellten Anordnung werden also, bei-de Volumen der Badflüssigkeit
getrennt geheizt und getrennt geregelt. In der Abteilung 3 des Thermostaten wird
die Temperatur um einen bestimmten Wert höher eingestellt als in der Abteilung 2.
Diese Temperaturdifferenz wird so eingeregelt, daß zu Boden sinkende Keime sich
dort wieder auflösen.
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Sie ist durch den TemperaturkoeffizientFen der Löslichkeit des zur
Zucht gelangenden Salzes bestimmt.
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Durch getrennte Einstellbarkeit der Temperatur kann also die Zuchtanlage
zur Zucht verschiedener Kristalle uas den verschiedenen gegebenen Ausgangslösungen
durchgeführt werden.
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Bei automatischer Temperaturregelung der Zuchtanlage werden zweckmäßig
beide Temperaturregler von einem einzigen Motor angetrieben. Um einen zuverlässigen
Ablauf des Regelvorganges zu erzielen, wird zweckmäßig ein Synchronmotor verwendet.
Die beiden Temperaturregler können z. B. auch auf der Basis von Widerstandsthermometern,
z. B. unter Verwendung von Thermistoren, arbeiten, die in einer Brückenanordnung
die Steuerung der Heizung beiwi. rken.
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Will man einen Aus. tausch der Thermostatenflüssigkeit durch die
Trennwand 4 hindurch zulassen, dann wird diese Trennwand zweckmäßig zweiteilig ausgebildet,
wobei in jedem Teil eine Anzahl Löcher vorgesehen sind, die bei Beweglichkeit des
einen Teiles durch Verstellen, z. B. Verdeehen miteinander zur Deckung gebracht
werden können. In der entgegengesetzten Position des verstellbaren Teiles sind dagegen
die Löcher in jedem Teil durch den anderen abgeschlossen. Auf diese Weise kann die
gewünschte Temperaturdifferenz in den Abteilungen 2 und 3 des Thermostaten aufrechterhalten
werden. Die eiraaal ausprobierte Einstellung gilt für die Zucht au's einer bestimmten
Lösung, wobei das Maß der Temperaturdifferenz durch die Temperaturabhängikeit der
Löslichkeit des zur Zucht gelangenden Salzes gegeben ist.