JPS61191588A - 電気透析法を用いた水溶性イオン結晶の育成法 - Google Patents

電気透析法を用いた水溶性イオン結晶の育成法

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JPS61191588A
JPS61191588A JP60027540A JP2754085A JPS61191588A JP S61191588 A JPS61191588 A JP S61191588A JP 60027540 A JP60027540 A JP 60027540A JP 2754085 A JP2754085 A JP 2754085A JP S61191588 A JPS61191588 A JP S61191588A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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)、[)
KDP(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、二槽式濃度一定法、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。従って育
成槽の寸法が小さくできる9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
縮図である。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図において、育成槽51は
例えばA〜Eの5槽に分割され、その外槽は陰イオン交
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槽構造をとった理由は、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5
3を設ける。育成槽51の外槽に同一濃度の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(K1)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種間およびり、E種間で
起こり、A槽中の過飽和のH2PO4−は電極52で0
2として消費されると共に、E槽中の過飽和のに1は電
極53でH2として消費される。そのためC槽ではKD
P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外槽すべ
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に雑品が生じる欠点があった。そ
のため、イオン交換膜に生じた雑品は成長していき、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った。
本発明の目的は上述した不具合を解消して、イオン交換
膜への雑品の発生を防ぐことにより長期間にわたり結晶
の育成を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二両側の槽の溶液濃度 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品の発生を防
止することができ、長期間にわたっ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段定濡度を一定にして結
晶の育成を行なうため、温度の制御が容易であると共に
電流湧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。従って、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■〜数10CIRに至る大型の結晶や、D
KDP (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の詳細な説明する。
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
K[)P(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−ル用センサ19とヒータ12により外
槽1の温度を一定に保っている。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および溶液を攪拌す
るための攪拌プロペラ26.28を設けて、各槽内の温
度を一定に保っている。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2
4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および溶液を攪拌するための攪拌プ
ロペラ27を設けて、槽内の温度を一定に保っている。
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[922,21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24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に+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KD
P溶液8の濃度は過飽和の状態になる。この状態で各種
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と同一の温度に保っておく
。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13.15.12を用いて各種間の溶液温
度を以下の状態になるように保つ。
T8=TD  >TO>Tw ここで、TB:B槽3の溶液温度 TD:D槽5の溶液温度 To: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に雑品を生じさせないた
めの条件であり、実用上 TB−Tc=  0.8〜1.5℃ To−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、
攪拌プロペラ26と28によりB槽3およびD(何5内
のKDP溶液を常に飽和状態になるよう保つ。攪拌プロ
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3からC槽4へに4″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は酸性になっていくが、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。
!1目1 第1図に示す育成槽を使用して、以下に示す育成条件で
育成種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
成の比較を行った。
(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        25ρ −KDP種結晶寸法 10(m X 10Cm X 2
011(2カット板) ・育成速度     3mm /day  (C軸方向
)・イオン交換膜寸法 10cm x 15cynその
結果を第1表に示す。
第1表から明らかなように、本発明の方法では雑品の発
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た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の雑品の発生を防止し
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・・・プラス雪掻   25・・・マイナス電極2
6゜27.’ 28・・・攪拌プロペラ29・・・水循
環用ボ・ンブ 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)

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