JPH0243716B2 - - Google Patents

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JPH0243716B2
JPH0243716B2 JP60027540A JP2754085A JPH0243716B2 JP H0243716 B2 JPH0243716 B2 JP H0243716B2 JP 60027540 A JP60027540 A JP 60027540A JP 2754085 A JP2754085 A JP 2754085A JP H0243716 B2 JPH0243716 B2 JP H0243716B2
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temperature
crystals
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tanks
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Kunio Yoshida
Choe Yamanaka
Takatomo Sasaki
Osamu Shimomura
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Osaka University NUC
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Osaka University NUC
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C30B7/12Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by electrolysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
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    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は高出力レーザー用非線形光学結晶の作
成方法、さらに詳しくはKDP(リン酸第1カリウ
ム)、DKDP(重水素化リン酸第1カリウム)
ADP(リン酸第1アンモニウム)等の水溶性結晶
の作成方法に関するものである。 (従来の技術) 従来水溶性単結晶を育成する方法として、温度
降下法、蒸発法、三槽式濃度一定法、電気透析法
等が提案されている。このうち、本発明者等が開
発した電気透析法は、槽の温度を一定とし電流の
みで結晶の成長率が容易に制御できる、育成途中
で結晶材料が追加できる、従つて育成槽の寸法が
小さくできる、等の多くの長所を有している。 第2図は従来の電気透析法による結晶育成の原
理を示す線図である。ここでは育成の一例として
KDP結晶の育成法について説明する。第2図は
おいて、育成槽51は例えばA〜Eの5槽に分割
され、その各槽は陰イオン交換膜α1,α2と陽イオ
ン交換膜β1,β2により仕切られている。ここで5
槽構造をとつた理由は、A、E槽の溶液のPHが育
成と共に変化するため、この影響が結晶育成槽C
槽に及ぼされる恐れがあるためである。両端のA
槽およびE槽には、それぞれ正および負の電流を
供給するためのプラス電極52およびマイナス電
極53を設ける。育成槽51の各槽に同一濃度の
KDP溶液を満たした後、電極52,53間に電
流を流すと、陽イオン(K+)はB槽からC槽へ、
陰イオン(H2PO4 -)はD槽からC槽へ流れ込
み、C槽ではKDPの濃縮が、B、D槽ではKDP
の希薄化が生じる。同様な現象がA、B槽間およ
びD、E槽間で起こり、A槽中の過飽和の
H2PO4 -は電極52でO2として消費されると共
に、E槽中の過飽和のK+は電極53でH2として
消費される。そのためC槽ではKDP溶液が過飽
和となり、C槽中にKDP種結晶54を設ければ
KDP結晶の育成が可能となる。また、B、D槽
にKDP粉末を追加して減少分を補えば、継続し
て結晶育成が可能となる。 (発明が解決しようとする問題点) 上述した電気透析法では、A、B、C、D、E
各槽すべての温度が30〜80℃の温度領域の一定値
に設定されているために、結晶育成中濃度の濃い
部分に存在するイオン交換膜β1,α2に雑晶が生じ
る欠点があつた。そのため、イオン交換膜に生じ
た雑晶は成長していき、ついには膜全体を覆うこ
ととなり現実には結晶の長期育成ができない欠点
があつた。 本発明の目的は上述した不具合を解消して、イ
オン交換膜への雑晶の発生を防ぐことにより長期
間にわたり結晶の成長を育成するこができる電気
透析法を用いた水溶性イオン結晶の育成法を提供
しようとするものである。 (問題点を解決するための手段) 本発明の電気透析法を用いた水溶性イオン結晶
の育成法は、外槽と、陽イオン交換膜と陰イオン
交換膜とにより仕切られた複数層の育成槽とを使
用して結晶を育成する電気透析法を用いた水溶性
結晶の育成法において、少なくとも外槽と結晶育
成槽と結晶育成槽の両側の槽との温度状態 To>Tc>Tw ここで To:両側の槽の溶液温度 Tc:結晶育成槽の溶液温度 Tw:外槽の水の温度 の状態を常に維持しながら電気透析を行ない水溶
性結晶を得ることを特徴とするものである。 (作用) 本発明は、結晶育成槽とその両側の槽の5槽か
ら成る育成槽内に温度差を設定することにより、
従来の電気透析法の最大の欠点であるイオン交換
膜への雑晶の発生を防止することができ、長期間
にわたつて電気透析法を実施することができるこ
とを見出したことによる。なお、本発明で使用す
る電気透析法は各設定温度を一定にして結晶の育
成を行なうため、温度の制御が容易であると共に
電流量のみにより結晶の成長率を簡単に制御で
き、しかも育成中に原材料を追加できる。従つ
て、一般に用いられている温度降下法に較べ装置
全体を小型にでき、育成に必要な原材料が少なく
てすむ。特に断面が数cm〜数10cmに至る大型の結
晶や、DKDP(重水素置換KDP)のように原材料
費が極めて高価な結晶の育成に適する。 (実施例) 以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。 第1図は本発明の育成法を実施するのに好適な
育成槽の一実施例を示す線図である。ここでは水
溶性結晶としてKDP(第1リン酸カリウム)結晶
の育成の例を説明する。 KDP結晶を含む水溶性結晶は、一般に30〜80
℃の温度範囲で育成される。この温度は室温に近
いため、一般に二重構造の槽により温度制御特性
を良好に保つ必要がある。そのため、育成槽であ
るA槽2、B槽3、C槽4、D槽5、E槽6のま
わりに保温材31を取り付けた外槽1を設け、水
7を水循環用ポンプ29により循環し、温度コン
トロール用センサ19とヒータ12により外槽1
の温度を一定に保つている。結晶育成槽の両側の
槽であるB槽3とD槽5には、各々温度コントロ
ール用センサ16,18とヒータ13,15およ
び溶液を撹拌するための撹拌プロペラ26,28
を設けて、各槽内の温度を一定に保つている。さ
らに、A槽2とE槽6にはプラス電極24とマイ
ナス電極25を設け、この両電極24および25
に電流を供給して電気透析法を実施する。結晶育
成槽であるC槽4にも、温度コントロール用セン
サ17とヒータ14および溶液を撹拌するための
撹拌プロペラ27を設けて、槽内の温度を一定に
保つている。 A槽2とB槽3およびC槽4とD槽5の間に
は、陰イオン交換膜22,21を、B槽3とC槽
4およびD槽5とE槽6の間には陽イオン交換膜
20,23を各々設けているため、プラス電極2
4およびマイナス電極25の各々に正および負の
電流を供給すればK+イオンおよびH2PO4 -イオン
がイオン交換膜20および21を介してC槽4に
浸透し、結晶育成槽であるC槽4中のKDP溶液
8の濃度は過飽和の状態になる。この状態で各槽
間に一定の温度差をつけて保持し、C槽4中の種
結晶取付台11上に種結晶9を載置して結晶の育
成を行えば、所望のKDP結晶を得ることができ
る。このとき、B槽3およびD槽5内のKDP溶
液濃度は減少してゆくため、適宜KDP粉末原料
30を追加する必要がある。以下、結晶育成の方
法について詳述する。 まず、A槽2、B槽3、C槽4、D槽5、E槽
6内に育成予定温度に相当するKDP飽和溶液を
作る。このとき外槽1の温度は外槽1の水7と同
一の温度に保つておく。次にヒータ14を加熱し
て結晶育成槽であるC槽4の温度を数度上昇させ
た状態で、種結晶9を種結晶取付台11に設置す
る。その後ヒータ14の加熱を中止して、C槽4
の温度を元の状態に戻す。この状態でC槽4の溶
液は飽和状態に戻る。次に、温度コントロール用
センサ16,18,19およびヒータ13,1
5,12を用いて各槽間の溶液温度を以下の状態
になるように保つ。 TB=TD>Tc>Tw ここで、TB:B槽3の溶液温度 TD:D槽5の溶液温度 TC:C槽4の溶液温度 Tw:水7の温度 これがイオン交換膜20,21に雑晶を生じさ
せないための条件であり、実用上 TB−TC=0.8〜1.5℃ TC−Tw=4〜7℃ の範囲に保つと好適である。 次に、B槽3とD槽5にKDP粉末原料30を
導入し、撹拌プロペラ26と28によりB槽3お
よびD槽5内のKDP溶液を常に飽和状態となる
よう保つ。撹拌プロペラ27は結晶育成槽である
C槽4内の温度分布を一定に保つものである。そ
の後、電極24,25間に直流電流を流すことに
より電気透析を開始する。この結果、B槽からC
槽4へK+イオンが、D槽5からC槽4へH2PO4 -
イオンが移動し、C槽4の溶液は過飽和となり結
晶の成長が始まる。結晶が育成されるにつれB槽
3およびD槽5内のKDP粉末原料30は消費さ
れていくが、新たにKDP原料30を追加するこ
とにより育成を続行することができる。また、
徐々にA槽2はアルカリ性に、E槽6は酸性にな
つていくが、1ケ月に一度溶液を中和することで
育成に支障はきたさない。 実施例 第1図に示す育成槽を使用して、以下に示す育
成条件で育成槽間に温度差をつけない方法と本発
明による温度差をつけた育成法とにより結晶を育
成して、KDP結晶育成の比較を行つた。 (育成条件) ●育成槽(C槽)温度 40.0℃ ●両端槽(B、D槽)温度 41.2℃ ●外槽内の水の温度 35.0℃ ●育成槽母液 25 ●KDP種結晶寸法
10cm×10cm×2cm(Zカツト板) ●育成速度 3mm/day(C軸方向) ●イオン交換膜寸法 10cm×15cm その結果を第1表に示す。
【表】 第1表から明らかなように、本発明の方法では
雑晶の発明が全くなく長期間安定してKDP結晶
を育成することができた。 本発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形、変更が可能である。例え
ば上述した実施例では、5槽の例を示したが、3
槽やその他の槽数の場合でも本発明を実施するこ
とができる。 (発明の効果) 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本発明の電気透析法を用いて水溶性イオン結
晶の育成法によれば、育成槽内に温度差を設ける
ことにより電気透析法の最大の欠点であるイオン
交換膜へ雑晶の発生を防止して、長期間にわたり
結晶の連続的な育成をを実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の育成法を実施するのに好適な
育成槽の一実施例の線図、第2図は従来の電気透
析法による結晶育成の原理を示す線図である。 1……外槽、2……A槽、3……B槽、4……
C槽、5……D槽、6……E槽、7……水、8…
…KDP溶液、9……種結晶、10……KDP結
晶、11……種結晶取付台、12,13,14,
15……ヒータ、16,17,18,19……温
度コントロール用センサ、20,23……陽イオ
ン交換膜、21,22……陰イオン交換膜、24
……プラス電極、25……マイナス電極、26,
27,28……撹拌プロペラ、29……水循環用
ポンプ、30……KDP粉末原料、31……保温
材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 外槽と、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜と
    により仕切られた複数層の育成槽とを使用して結
    晶を育成する電気透析法を用いた水溶性結晶の育
    成法において、少なくとも外槽と結晶育成槽と結
    晶育成槽の両側の槽との温度状態を常に To>Tc>Tw ここで To:両側の槽の溶液温度 Tc:結晶育成槽の溶液温度 Tw:外槽の水の温度 に維持しながら電気透析を行ない水溶性結晶を得
    ることを特徴とする電気透析法を用いた水溶性イ
    オン結晶の育成法。 2 前記各槽の温度差を To−Tc=0.8〜1.5℃ Tc−Tw=4〜7℃ に設定することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の電気透析法を用いた水溶性イオン結晶の
    育成法。
JP60027540A 1985-02-16 1985-02-16 電気透析法を用いた水溶性イオン結晶の育成法 Granted JPS61191588A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60027540A JPS61191588A (ja) 1985-02-16 1985-02-16 電気透析法を用いた水溶性イオン結晶の育成法
US06/828,246 US4670117A (en) 1985-02-16 1986-02-11 Electrodialytic method of growing water-soluble ionic crystal

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JPS61191588A JPS61191588A (ja) 1986-08-26
JPH0243716B2 true JPH0243716B2 (ja) 1990-10-01

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