RU2152364C1 - Способ получения стекол asxs1-x(x=0,10-0,45), asxse1-x(x=0-0,60) - Google Patents
Способ получения стекол asxs1-x(x=0,10-0,45), asxse1-x(x=0-0,60) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2152364C1 RU2152364C1 RU99116525A RU99116525A RU2152364C1 RU 2152364 C1 RU2152364 C1 RU 2152364C1 RU 99116525 A RU99116525 A RU 99116525A RU 99116525 A RU99116525 A RU 99116525A RU 2152364 C1 RU2152364 C1 RU 2152364C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glasses
- chamber
- reaction chamber
- chlorine
- vessel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
- C03C3/321—Chalcogenide glasses, e.g. containing S, Se, Te
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам синтеза стекол AsxS1-x(х = 0,10-0,45), AsxSe1-x (х = 0-0,60) и может быть использовано в различных областях электронной техники, волоконной оптики, электронографии. Задачей изобретения является снижение температуры синтеза и увеличение прозрачности стекол в диапазоне частот 750-4000 см-1. В реакционную камеру, содержащую As, S и Se, вводят дополнительно Cl в герметичном сосуде, затем камеру вакуумируют, вскрывают в ней сосуд с хлором, нагревают до 600°С, обеспечивая градиент в камере Tmax ≥ 600°С, - Tmin ≤ комнатная температура. Способ позволяет получать элементарные As, S, Se и халькогенидные стекла систем As-S, As-Se и As-S-Se с содержанием примесей ≤ 1х10-4 мас.%.
Description
Изобретение относится к области химии и может быть использовано для синтеза стекол AsxS1-x (x=0,10-0,45), AsxSe1-x (x=0-0,60)
Стекла AsxS1-x, AsxSe1-x обладают высокой прозрачностью в области 1-17 мкм и являются перспективными материалами для изготовления оптических сред. Однако существующие методы синтеза не позволяют избавиться от примесей соединений водорода и кислорода, являющихся одним из основных источников оптических потерь. Интенсивные полосы поглощения, обусловленные наличием примесей в составе стекол, не позволяют достичь необходимых значений величин пропускания при данной длине волны, и, тем самым, ограничивают их практическое использование.
Стекла AsxS1-x, AsxSe1-x обладают высокой прозрачностью в области 1-17 мкм и являются перспективными материалами для изготовления оптических сред. Однако существующие методы синтеза не позволяют избавиться от примесей соединений водорода и кислорода, являющихся одним из основных источников оптических потерь. Интенсивные полосы поглощения, обусловленные наличием примесей в составе стекол, не позволяют достичь необходимых значений величин пропускания при данной длине волны, и, тем самым, ограничивают их практическое использование.
Кроме того возможность получения стекол этими методами ограничена температурами 800-850oC. Это обусловлено тем, что только при температурах выше 800oC происходит полное взаимодействие As, S и Se и достигается гомогенизация расплава. При этом в процессе термообработки шихты в реакционной камере возникает высокое давление паров компонентов и повышается взрывоопасность.
Известен способ получения стекол ASxS(Se)1-x, AsxSe1-x [Айо Л.Г., Кокорина В. Ф. Оптические стекла, прозрачные в инфракрасной области спектра λ = 11-15 мкм. Метод лабораторного получения сульфоселенидных стекол. - Опт. мех. пром. 1961. N 4. С.39-41.], включающий загрузку элементарных As, S и Se в реакционную камеру, вакуумирование, нагревание до температур 800- 850oC и закалку.
Способ не учитывает возможность загрязнения исходных веществ в процессе синтеза и не позволяет удалить химически связанный с сеткой стекла водород и кислород, находящиеся в стекле в виде As2O3, SeO2, H2O, OH-, S-H, Se-H и других групп, вызывающих селективное поглощение в области прозрачности стекол.
Наиболее близким изобретением по технической сущности является способ получения стекол AsxS(Se)1-x, AsxSe1-x [R.Moynihan, O.Macedo, J.Maklad. J. Non-Cryst. Solids. 17 (1975) 369], включающий загрузку элементарных As, S и Se в реакционную камеру, нагревание шихты до 800-850oC в токе смеси аргона и водорода, вакуумирования и закалку.
В аналоге присутствие водорода приводит к восстановлению оксидов, а вакуумная очистка дегазирует стекло, удаляя летучие примеси.
Серьезным недостатком этого способа является образование воды в результате восстановления окислов в процессе синтеза. Анализ литературных данных показывает, что полосы при 1590-1620 см-1 обусловлены деформационными колебаниями воды, присутствующей в стеклах в связанном и свободном состояниях, а полосы 3300-3500 см-1 - валентными колебаниями OH- групп.
Задачей изобретения является снижение температуры синтеза и увеличение прозрачности стекол в диапазоне частот 750-4000 см-1.
Поставленная цель достигается тем, что, в известном способе получения стекол AsxS1-x и AsxSe1-x, включающем загрузку элементарных As, S и Se в реакционную камеру, вакуумирование, нагревание и закалку, в реакционную камеру вводят дополнительно Cl в герметичном сосуде, затем камеру вакуумируют, вскрывают в ней сосуд с хлором, нагревают обеспечивая градиент в камере Tmax≥600oC, Tmin≤ комнатная температура.
Использование для получения стекол AsxS1-x и AsxSe1-x элементарных As, S, Se и Cl приводит согласно уравнениям реакции
4As2O3+3S2Cl2+9Cl2= 8AsCl3+6SO2,
4As2O3+3Se2Cl2+9Cl2= 8AsCl3+6SeO2,
2As+3Cl2=2AsCl3,
H2+Cl2=2HCl
к очистке As, S, и Se в результате образования из твердых, тугоплавких и высококипящих соединений газообразных и легколетучих продуктов в момент хлорирования - вскрытия сосуда с хлором в реакционной камере. (Например в уравнении (1) TкипAs2O3=461oC, TкипSO2=-10oC)
Нагревание As, S и Se до 600oC в присутствии химически активного Cl обеспечивает полное взаимодействие компонентов шихты, образование и гомогенизацию стеклообразующих расплавов уже при 600oC, а градиент температур Tmax≥600oC, Tmin≤ комнатная температура отделение от AsxS1-x, AsxSe1-x легколетучих примесей.
4As2O3+3S2Cl2+9Cl2= 8AsCl3+6SO2,
4As2O3+3Se2Cl2+9Cl2= 8AsCl3+6SeO2,
2As+3Cl2=2AsCl3,
H2+Cl2=2HCl
к очистке As, S, и Se в результате образования из твердых, тугоплавких и высококипящих соединений газообразных и легколетучих продуктов в момент хлорирования - вскрытия сосуда с хлором в реакционной камере. (Например в уравнении (1) TкипAs2O3=461oC, TкипSO2=-10oC)
Нагревание As, S и Se до 600oC в присутствии химически активного Cl обеспечивает полное взаимодействие компонентов шихты, образование и гомогенизацию стеклообразующих расплавов уже при 600oC, а градиент температур Tmax≥600oC, Tmin≤ комнатная температура отделение от AsxS1-x, AsxSe1-x легколетучих примесей.
Увеличение температуры нагревания компонентов шихты выше 600oC нецелесообразно, т.к. отделение AsxS1-x, AsxSe1-x от самого высококипящего оксида As2O3 начинается при 461oC - температуре его кипения.
Понижение температуры нагревания компонентов шихты ниже 600oC приводит к неполному их взаимодействию и кристаллизации стеклообразующего расплава при охлаждении.
Существенным отличием заявленного способа получения стекол AsxS1-x, AsxSe1-x является введение в реакционную камеру Cl в герметичном ссуде, вакуумирование камеры, вскрытие в ней сосуда с хлором, нагревание обеспечивая градиент в камере Tmax≥600oC, Tmin≤ комнатная температура, в результате которого образуются стекла AsxS1-x, AsxSe1-x высокой прозрачности практически не содержащих полос поглощения в диапазоне частот 750- 4000 см-1.
Пример 1. Синтез стекла состава As0,38S0,62.
Для получения стекла состава As0,38S0,62 кварцевый сосуд заполняли хлором и герметизировали. Хлор 0,7622 г., мышьяк 11,548 г. и серу 7,6887 г. загружали в реакционную камеру, выполненную из кварцевого стекла в виде двух сообщающихся сосудов. Реакционную камеру вакуумировали, до давления 10-4-10-5 мм. рт. ст. и герметизировали. Затем сосуд с хлором вскрывали непосредственно в реакционной камере. Реакционную камеру помещали в печь и нагревали до 601oC, обеспечивая градиент в камере Tmax=601oC, Tmin= комнатная температура. Образовавшийся AsCl3легколетучие примеси конденсировали во втором сосуде и отпаивали. Последующей закалкой расплава получали стекло состава As0,38S0,62 высокой прозрачности, практически не содержащее примесных полос поглощения в диапазоне частот 750-4000 см-1.
Пример 2. Синтез стекла состава As0,40Se0,60.
Для получения стекла состава As0,40Se0,60 кварцевый сосуд заполняли хлором и герметизировали. Хлор 0,5249 г., мышьяк 7,7724 г. и селен 11,7026 г. загружали в реакционную камеру, выполненную из кварцевого стекла в виде двух сообщающихся сосудов. Реакционную камеру вакуумировали, до давления 10-4-10-5 мм. рт. ст. и герметизировали. Затем сосуд с хлором вскрывали непосредственно в реакционной камере. Реакционную камеру помещали в печь и нагревали до 600oC, обеспечивая градиент в камере Tmax=600oC, Tmin= комнатная температура. Образовавшийся AsCl3 и легколетучие примеси конденсировали во втором сосуде и отпаивали. Последующей закалкой расплава получали стекло состава As0,40Se0,60 высокой прозрачности, практически не содержащее примесных полос поглощения в диапазоне частот 750-4000 см-1.
Пример 3. Синтез стеклообразного Se.
Для получения стеклообразного Se кварцевый сосуд заполняли хлором и герметизировали. Хлор 0,2046 г., мышьяк 0,1442 г. и селен 19,6511 г. загружали в реакционную камеру, выполненную из кварцевого стекла в виде двух сообщающихся сосудов. Реакционную камеру вакуумировали, до давления 10-4-10-5 мм.рт. ст. и герметизировали. Затем сосуд с хлором вскрывали непосредственно в реакционной камере. Реакционную камеру помещали в печь и нагревали до 601oC, обеспечивая градиент в камере Tmax=601 C, Tmin= комнатная температура. Образовавшийся AsCl3 и легколетучие примеси конденсировали во втором сосуде и отпаивали. Последующей закалкой расплава получали стеклообразный селен высокой прозрачности, практически не содержащей примесных полос поглощения в диапазоне частот 750-4000 см-1.
Использование данного способа получения стекол AsxS1-x (x=0,10-0,45), AsxSe1-x (x=0-0,60) обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества:
- возможность получения стекол AsxS1-x (x=0,10-0,45), AsxSe1-x (x=0-0,60) высокой прозрачности, не содержащих примесных полос поглощения в диапазоне частот 750- 4000 см-1.
- возможность получения стекол AsxS1-x (x=0,10-0,45), AsxSe1-x (x=0-0,60) высокой прозрачности, не содержащих примесных полос поглощения в диапазоне частот 750- 4000 см-1.
- возможность снизить температуру синтеза стекол AsxS1-x (x=0,10-0,45), AsxSe1-x (x=0-0,60) с 800oC до 600oC.
Claims (1)
- Способ получения стекол AsxS1-x (x = 0,10 - 0,45), AsxSe1-x (x = 0 - 0,60), включающий загрузку элементарных As, S, и Se в реакционную камеру, вакуумирование, нагревание и закалку, отличающийся тем, что в реакционную камеру вводят дополнительно Cl в герметичном сосуде, вскрывают в ней сосуд с хлором, нагревают, обеспечивая градиент в камере Tmax ≥ 600oC, - Tmin ≤ комнатная температура.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99116525A RU2152364C1 (ru) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | Способ получения стекол asxs1-x(x=0,10-0,45), asxse1-x(x=0-0,60) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99116525A RU2152364C1 (ru) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | Способ получения стекол asxs1-x(x=0,10-0,45), asxse1-x(x=0-0,60) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2152364C1 true RU2152364C1 (ru) | 2000-07-10 |
Family
ID=20223257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99116525A RU2152364C1 (ru) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | Способ получения стекол asxs1-x(x=0,10-0,45), asxse1-x(x=0-0,60) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2152364C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450983C2 (ru) * | 2010-08-25 | 2012-05-20 | Учреждение Российской академии наук Институт химии высокочистых веществ РАН (ИХВВ РАН) | Особо чистый сульфидно-мышьяковый материал для синтеза высокопрозрачных халькогенидных стекол и способ его получения |
-
1999
- 1999-07-27 RU RU99116525A patent/RU2152364C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MOYNIHAN at al. Jnfrared adsorption in As 2 S 3 glas. - J.Non-Cryst. Solids, N 17, 1975, c.369. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450983C2 (ru) * | 2010-08-25 | 2012-05-20 | Учреждение Российской академии наук Институт химии высокочистых веществ РАН (ИХВВ РАН) | Особо чистый сульфидно-мышьяковый материал для синтеза высокопрозрачных халькогенидных стекол и способ его получения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106927673B (zh) | 一种光纤用高纯硫系玻璃的制备方法 | |
RU2152364C1 (ru) | Способ получения стекол asxs1-x(x=0,10-0,45), asxse1-x(x=0-0,60) | |
US4465656A (en) | Process for preparation of water-free oxide material | |
RU2698340C1 (ru) | Способ получения особо чистых халькогенидных стекол | |
JPS616144A (ja) | 光フアイバ用ガラス母材の焼結方法 | |
JP2004526654A (ja) | 透過性グラファイトを用いた波長157nmの光を透過するフッ化バリウム結晶の調製 | |
JPH0214284B2 (ru) | ||
RU2419589C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКОЛ СИСТЕМЫ As-S С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ КИСЛОРОДА | |
US20030070606A1 (en) | Preparation of feedstock of alkaline earth and alkali metal fluorides | |
JP2001240497A (ja) | フッ化物単結晶製造方法及び製造装置 | |
RU2770494C1 (ru) | Способ получения особо чистых халькогенидных стекол, содержащих галлий | |
US4801442A (en) | Method for purifying starting materials for fabricating chalchogenide glass | |
CN113336255B (zh) | 一种稀土卤化物熔盐的提纯方法 | |
RU2450983C2 (ru) | Особо чистый сульфидно-мышьяковый материал для синтеза высокопрозрачных халькогенидных стекол и способ его получения | |
Voigt et al. | Optical properties of vitreous GeS2 | |
RU2648389C1 (ru) | Способ получения особо чистых халькогенидных стекол системы германий-селен | |
RU2186744C1 (ru) | Способ получения стекол gex s1-x (x=0,1-0,5) | |
US20030089304A1 (en) | Method of making high purity optical fluoride crystals | |
US20050092231A1 (en) | Method and apparatus for making crystals without a pre-melt step | |
RU2263637C1 (ru) | Способ получения фторидных стекол | |
RU2618257C1 (ru) | Способ получения особо чистых стекол системы германий - сера - йод | |
RU2786525C2 (ru) | Способ получения особо чистого синтетического кристобалита фракцией 74-390 мкм | |
JPH0444618B2 (ru) | ||
JPS61174115A (ja) | 四塩化ケイ素又は四塩化ゲルマニウムに溶解した含水素化合物から水素を除去する方法 | |
JPS62265105A (ja) | カルコゲナイド原料の精製方法及びその装置 |