RU2762966C2 - METHOD FOR PRODUCING HIGHLY TRANSPARENT CRYSTALLINE CERAMICS BASED ON TWO SOLID SOLUTIONS OF AgBr-TlI SYSTEM (OPTIONS) - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING HIGHLY TRANSPARENT CRYSTALLINE CERAMICS BASED ON TWO SOLID SOLUTIONS OF AgBr-TlI SYSTEM (OPTIONS) Download PDF

Info

Publication number
RU2762966C2
RU2762966C2 RU2019127744A RU2019127744A RU2762966C2 RU 2762966 C2 RU2762966 C2 RU 2762966C2 RU 2019127744 A RU2019127744 A RU 2019127744A RU 2019127744 A RU2019127744 A RU 2019127744A RU 2762966 C2 RU2762966 C2 RU 2762966C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
agbr
tli
crystalline
solid solutions
rhombic
Prior art date
Application number
RU2019127744A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019127744A (en
RU2019127744A3 (en
Inventor
Лия Васильевна Жукова
Анастасия Алексеевна Лашова
Дмитрий Дарисович Салимгареев
Александр Евгеньевич Львов
Дмитрий Алексеевич Краснов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ)
Priority to RU2019127744A priority Critical patent/RU2762966C2/en
Publication of RU2019127744A publication Critical patent/RU2019127744A/en
Publication of RU2019127744A3 publication Critical patent/RU2019127744A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2762966C2 publication Critical patent/RU2762966C2/en

Links

Images

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
    • C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/16—Halogen containing crystalline phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/5152—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on halogenides other than fluorides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/653—Processes involving a melting step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/12—Halides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: ceramics production.
SUBSTANCE: proposed method relates to the production of halogenide optical materials having effective multifunctional properties, specifically to the production of crystalline ceramics that is highly transparent in the range from 1.0 to 67.0 mcm based on two phases of solid solutions of AgBr-TlI system. The method for the production of highly transparent crystalline ceramics based on two solid solutions of AgBr-TlI system is characterized in that salts of AgBr and TlI of 99.9999 wt. % purity are loaded in ampoules made of “Pyrex” glass with a conical bottom, melted in vacuum at a temperature of 470-480°C, held for 4-5 hours in an installation implementing a vertical method for directed crystallization, after which the ampoule is transferred with a speed of 3-4 mm per hour to a lower installation zone having a temperature of 250-260°C to form, due to the geometric selection, two solid solutions of cubic and rhombic phases, while the crystalline rhombic phase has Tl2AgBr2I composition, and the cubic crystalline phase based on silver bromide and monovalent thallium iodide contains AgBr and TlI at the following ratio of ingredients, wt.%: silver bromide 65.0-99.0; monovalent thallium iodide 35.0-1.0. The method for the production of two solid solutions of cubic and rhombic phases, where the crystalline rhombic phase has AgTl2BrI2 composition, and the cubic crystalline phase based on silver bromide and monovalent thallium iodide contains AgBr and TlI at the following ratio of ingredients, wt.%: silver bromide 5.0-24.0; monovalent thallium iodide 95.0-76.0, contains the same operations. The developed highly transparent crystalline ceramics based on two solid solutions of AgBr-TlI system is transparent in a wide infrared range from 1.0 to 67.0 mcm.
EFFECT: creation of an economical and waste-free method for the manufacture of crystalline ceramics, which is highly transparent in the infrared range from 1 to 67 mcm.
2 cl, 2 dwg, 3 ex

Description

В настоящее время средний инфракрасный (ИК) диапазон (2,0-25,0 мкм) востребован для многих областей науки и техники, в том числе для технологий двойного назначения. Однако он является малоизученным и освоенным вследствие недостатка композитной элементной базы.Currently, the mid-infrared (IR) range (2.0-25.0 microns) is in demand for many areas of science and technology, including dual-use technologies. However, it is poorly studied and mastered due to the lack of a composite element base.

Предлагаемый способ относится к получению галогенидных оптических материалов, обладающих эффективными многофункциональными свойствами, конкретно к получению высокопрозрачной в диапазоне от 1,0 до 67,0 мкм кристаллической керамики на основе двух фаз твердых растворов системы AgBr - TlI. Сложная гетерофазная среда, содержащая несколько фаз, какой является новая кристаллическая керамика на основе двух твердых растворов системы AgBr - TlI, позволяет сочетать в одном материале несколько функциональных свойств, таких как эффективную прозрачность в широком инфракрасном диапазоне и высокую стойкость керамики к различным вешним факторам с технологичностью ее получения.The proposed method relates to the production of halide optical materials with effective multifunctional properties, specifically to the production of highly transparent in the range from 1.0 to 67.0 μm crystalline ceramics based on two phases of solid solutions of the AgBr - TlI system. A complex heterophase medium containing several phases, such as a new crystalline ceramics based on two solid solutions of the AgBr - TlI system, makes it possible to combine several functional properties in one material, such as effective transparency in a wide infrared range and high resistance of ceramics to various external factors with manufacturability receiving it.

Известен способ получения стеклокристаллической керамики [Синтез и исследование прозрачной стеклокерамики на основе боратов РЗЭ. Л.Н. Дмитрук, О.Б. Петрова и др., труды института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 2008, том 64, с. 49-65]. На первом этапе получают при температуре 1000-1200°С соединения, образующиеся в системах Lu2O3 - В2О3 (рис. 2, стр 51) и La2O3 - В2О3 (рис. 1, стр. 50). Затем осуществляют синтез стекол на основе полученных соединений в корундовых тиглях в силитовой печи при температуре 1250-1500°С на воздухе в течение 1-2 часов. Расплавы отливают в форму из стеклоуглерода, нагретую до 200-250°С.Далее экспериментальным путем подбирают температурно-временные режимы термообработки стекол с целью получения прозрачной стеклокристаллической керамики, имеющей оптимальную микроструктуру и фазовый состав. Следует отметить, что только в длительном процессе термообработки стекол, легированных РЗЭ, происходит зарождение и рост кристаллов в виде твердых растворов, т.е. образуется стеклокристаллическая керамика.A known method of obtaining glass-crystalline ceramics [Synthesis and study of transparent glass-ceramics based on REE borates. L.N. Dmitruk, O.B. Petrov and others, works of the Institute of General Physics named after A.M. Prokhorov RAN, 2008, volume 64, p. 49-65]. At the first stage, at a temperature of 1000-1200 ° C, the compounds formed in the systems Lu 2 O 3 - B 2 O 3 (Fig. 2, page 51) and La 2 O 3 - B 2 O 3 (Fig. 1, p. 50). Then, glasses are synthesized on the basis of the obtained compounds in corundum crucibles in a silite furnace at a temperature of 1250-1500 ° C in air for 1-2 hours. The melts are cast into a glassy carbon mold heated to 200-250 ° C. Next, the temperature-time modes of heat treatment of glasses are experimentally selected in order to obtain transparent glass-crystalline ceramics with an optimal microstructure and phase composition. It should be noted that the nucleation and growth of crystals in the form of solid solutions occurs only in the long-term process of heat treatment of glasses doped with REEs, i.e. glass-crystalline ceramics are formed.

Авторы отмечают, что одной из причин повышенного интереса к подобным материалам является технологичность изготовления стеклокристаллической керамики, что выгодно отличает ее от технологии выращивания монокристаллов, особенно от инконгруэнтно плавящихся соединений. Но описанный способ получения стеклокристаллической керамики является энергозатратным, многоступенчатым, трудоемким и длительным (учитывая термообработку стекол) процессом. Кроме того, стеклокерамика прозрачна в видимом и ближнем ИК диапазоне (до 1 мкм), т.е. в узком спектральном диапазоне.The authors note that one of the reasons for the increased interest in such materials is the manufacturability of glass-crystalline ceramics, which distinguishes it favorably from the technology of growing single crystals, especially from incongruently melting compounds. But the described method of obtaining glass-crystalline ceramics is an energy-consuming, multistage, labor-intensive and time-consuming (taking into account the heat treatment of glasses) process. In addition, glass ceramics are transparent in the visible and near-IR range (up to 1 μm), i.e. in a narrow spectral range.

Известны способы получения многочисленных люминесцентных стеклокристаллических оксогалогенидных материалов, в основе синтеза которых лежит схема совместного легирования двумя примесями, одна из которых отвечает за формирование люминесцентных центров, а вторая за увеличение объемной доли кристаллической люминесцентной фазы систем PbF2 - NdF3 - LaF3 - PbO - B2O3; PF2 - NdF3 - LuF3 - PbO - B2O3 [Петрова О.Б. Гетерофазные люминесцентные материалы на основе оксогалогенидных систем. Автореферат. Диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук. Москва, 2019 г. https://diss.muctr.ru/media/autorefs/2019/05/%D0%9F%D0%B5%Dl% 82%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0_%D0%9E.%D0%91._%D0%B0%D0% B2%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B5%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0% Dl%82_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BF%D0%B8%Dl%81%Dl%8C.pdf].There are known methods of obtaining numerous luminescent glass-crystalline oxyhalide materials, the synthesis of which is based on the scheme of joint doping with two impurities, one of which is responsible for the formation of luminescent centers, and the second for an increase in the volume fraction of the crystalline luminescent phase of the systems PbF 2 - NdF 3 - LaF 3 - PbO - B 2 O 3 ; PF 2 - NdF 3 - LuF 3 - PbO - B 2 O 3 [Petrova OB. Heterophase luminescent materials based on oxohalide systems. Abstract. Dissertation for the degree of Doctor of Chemical Sciences. Moscow, 2019 https://diss.muctr.ru/media/autorefs/2019/05/%D0%9F%D0%B5%Dl% 82% D1% 80% D0% BE% D0% B2% D0% B0_% D0% 9E.% D0% 91 ._% D0% B0% D0% B2% D1% 82% D0% BE% D1% 80% D0% B5% D1% 84% D0% B5% D1% 80% D0 % B0% Dl% 82_% D0% BF% D0% BE% D0% B4% D0% BF% D0% B8% Dl% 81% Dl% 8C.pdf].

Приведенные способы получения гетерофазных керамик аналогичны описанным выше примерам и прозрачны также в видимом и ближнем ИК диапазонах, т.е. имеют те же недостатки.The above methods for producing heterophase ceramics are similar to those described above and are also transparent in the visible and near-IR ranges, i.e. have the same disadvantages.

Существует проблема по разработке экономичного и безотходного способа получения высокопрозрачной кристаллической керамики в инфракрасном диапазоне от 1,0 до 67,0 мкм, негигроскопичной, пластичной, устойчивой к ультрафиолетовому и радиационному облучению.There is a problem of developing an economical and waste-free method for producing highly transparent crystalline ceramics in the infrared range from 1.0 to 67.0 microns, non-hygroscopic, plastic, resistant to ultraviolet and radiation exposure.

Решение проблемы достигается тем, что в способе (1) получения высокопрозрачной кристаллической керамики на основе двух твердых растворов системы AgBr - TlI, характеризующемся тем, что соли AgBr и TlI чистотой 99,9999 мас. % загружают в ампулы из стекла «пирекс» с коническим дном, расплавляют в вакууме при температуре 470-480°С, выдерживают 4-5 часов в установке, реализующей вертикальный метод направленной кристаллизации, после чего осуществляют перемещение ампулы со скоростью 3-4 мм в час в нижнюю зону установки, имеющую температуру 250-260°С для образования за счет геометрического отбора двух твердых растворов кубической и ромбической фаз, при этом кристаллическая ромбическая фаза имеет состав Tl2AgBr2I, а кубическая кристаллическая фаза на основе бромида серебра и иодида одновалентного таллия содержит AgBr и TlI при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:The solution to the problem is achieved by the fact that in the method (1) for obtaining highly transparent crystalline ceramics based on two solid solutions of the AgBr - TlI system, characterized in that the AgBr and TlI salts with a purity of 99.9999 wt. % is loaded into ampoules made of Pyrex glass with a conical bottom, melted in vacuum at a temperature of 470-480 ° C, kept for 4-5 hours in an installation that implements the vertical method of directional crystallization, after which the ampoule is moved at a speed of 3-4 mm hour to the lower zone of the installation, having a temperature of 250-260 ° C for the formation of cubic and rhombic phases due to geometric selection of two solid solutions, while the crystalline rhombic phase has the composition Tl 2 AgBr 2 I, and the cubic crystalline phase is based on silver bromide and iodide monovalent thallium contains AgBr and TlI with the following ratio of ingredients, wt. %:

бромид серебраsilver bromide 65,0-99,065.0-99.0 иодид одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 35,0-1,035.0-1.0

В способе (2) получения высокопрозрачной кристаллической керамики на основе двух твердых растворов системы AgBr - TlI, характеризующемся тем, что соли AgBr и TlI чистотой 99,9999 мас. % загружают в ампулы из стекла «пирекс» с коническим дном, расплавляют в вакууме при температуре 470-480°С, выдерживают 4-5 часов в установке, реализующей вертикальный метод направленной кристаллизации, после чего осуществляют перемещение ампулы со скоростью 3-4 мм в час в нижнюю зону установки, имеющую температуру 250-260°С для образования за счет геометрического отбора двух твердых растворов кубической и ромбической фаз, при этом кристаллическая ромбическая фаза имеет состав AgTl2BrI2, а кубическая кристаллическая фаза на основе бромида серебра и иодида одновалентного таллия содержит AgBr и TlI при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:In method (2) for obtaining highly transparent crystalline ceramics based on two solid solutions of the AgBr - TlI system, characterized in that the AgBr and TlI salts with a purity of 99.9999 wt. % is loaded into ampoules made of Pyrex glass with a conical bottom, melted in vacuum at a temperature of 470-480 ° C, kept for 4-5 hours in an installation that implements the vertical method of directional crystallization, after which the ampoule is moved at a speed of 3-4 mm hour to the lower zone of the installation, having a temperature of 250-260 ° C for the formation of cubic and rhombic phases due to geometric selection of two solid solutions, while the crystalline rhombic phase has the composition AgTl 2 BrI 2 , and the cubic crystalline phase is based on silver bromide and monovalent iodide thallium contains AgBr and TlI with the following ratio of ingredients, wt. %:

бромид серебраsilver bromide 5,0-24,05.0-24.0 иодида одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 95,0-76,095.0-76.0

Сущность изобретения состоит в том, что на основании диаграммы плавкости системы AgBr - TlI, представленной на фиг. 1, получают высокопрозрачную керамику на основе двух твердых растворов, составы которых соответствуют левой и правой областям гомогенности при низких температурах (25°С).The essence of the invention lies in the fact that based on the melting diagram of the AgBr - TlI system shown in FIG. 1, a highly transparent ceramic is obtained based on two solid solutions, the compositions of which correspond to the left and right regions of homogeneity at low temperatures (25 ° C).

Синтез кристаллической керамики осуществляют методом направленной кристаллизации. Высокочистые соли AgBr и TlI (99,9999 мас. %) загружают в ампулы из стекла «пирекс» с коническим дном, которую запаивают при создании вакуума. Затем ампулу помещают в верхнюю часть установки, соли расплавляют при температуре 470-480°С, выдерживают 4-5 часов и перемещают со скоростью 3-4 мм в час в нижнюю часть установки, где температура составляет 250-260°С. Зарождение двух кристаллических фаз твердых растворов происходит в нижней конусной части ампулы за счет геометрического отбора.Crystalline ceramics are synthesized by directional crystallization. High-purity salts of AgBr and TlI (99.9999 wt.%) Are loaded into ampoules made of Pyrex glass with a conical bottom, which is sealed while creating a vacuum. Then the ampoule is placed in the upper part of the installation, the salts are melted at a temperature of 470-480 ° C, kept for 4-5 hours and moved at a speed of 3-4 mm per hour to the lower part of the installation, where the temperature is 250-260 ° C. The nucleation of two crystalline phases of solid solutions occurs in the lower conical part of the ampoule due to geometric selection.

Для левой части системы AgBr - TlI кристаллическая кубическая фаза твердого раствора имеет состав в мас. %:For the left side of the AgBr - TlI system, the crystalline cubic phase of the solid solution has a composition in wt. %:

бромид серебраsilver bromide 65,0-99,065.0-99.0 иодид одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 35,0-1,0,35.0-1.0,

а ромбическая кубическая фаза состава Tl2AgBr2I, которая образуется в центральной части диаграммы за счет полиморфных превращений и является границей между двумя областями.and the orthorhombic cubic phase of the composition Tl 2 AgBr 2 I, which is formed in the central part of the diagram due to polymorphic transformations and is the boundary between the two regions.

Для правой части системы кубическая кристаллическая фаза имеет состав в мас. %:For the right side of the system, the cubic crystalline phase has a composition in wt. %:

бромид серебраsilver bromide 5,0-24,05.0-24.0 иодида одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 95,0-76,0,95.0-76.0,

а ромбическая кристаллическая фаза состава AgTl2BrI2 образуется также в центральной части системы и является границе между правой и центральной областями диаграммы (фиг. 1).and the rhombic crystalline phase of the composition AgTl 2 BrI 2 is also formed in the central part of the system and is the boundary between the right and central regions of the diagram (Fig. 1).

Керамика прозрачна в инфракрасном диапазоне от 1,0 до 45,0-67,0 мкм в зависимости от химического состава для левой и правой частей диаграммы (фиг. 2 Спектры пропускания кристаллической керамики системы AgBr b TlI в зависимости от длины волны).The ceramics is transparent in the infrared range from 1.0 to 45.0-67.0 microns, depending on the chemical composition for the left and right parts of the diagram (Fig. 2 Transmission spectra of crystalline ceramics of the AgBr b TlI system, depending on the wavelength).

Пример 1. Example 1.

Для левой части диаграммы AgBr - TlI (фиг. 1). В ампулу с коническим дном, изготовленную из стекла «пирекс», помещают соли чистотой 99,9999 мас. % AgBr и TlI. Затем ампулу запаивают при вакуумировании и помещают в верхнюю зону установки, реализующей метод направленной кристаллизации. Соли расплавляют при температуре 470°С, выдерживают в течение четырех часов и перемещают ампулу со скоростью 4 мм в час в нижнюю зону установки, где температура 250°С. В нижней конусной части ампулы за счет геометрического отбора кристаллизуются две фазы твердых растворов - кубической состава в мас. %:For the left side of the AgBr - TlI diagram (Fig. 1). Salts with a purity of 99.9999 wt.% Are placed in an ampoule with a conical bottom made of Pyrex glass. % AgBr and TlI. Then the ampoule is sealed during evacuation and placed in the upper zone of the installation, which implements the method of directional crystallization. The salts are melted at a temperature of 470 ° C, kept for four hours and the ampoule is moved at a speed of 4 mm per hour to the lower zone of the installation, where the temperature is 250 ° C. In the lower conical part of the ampoule, due to geometric selection, two phases of solid solutions crystallize - cubic composition in wt. %:

бромид серебраsilver bromide 99,099.0 иодид одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 1,0,1.0,

и ромбической состава Tl2AgBr2I.and rhombic composition Tl 2 AgBr 2 I.

Аналогичным образом получают керамику при тех же температурных режимах и скорости роста, для правой части диаграммы состава твердого раствора ромбической фазы AgTl2BrI2 и кубической фазы при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:In a similar way, ceramics are obtained at the same temperature conditions and growth rates, for the right side of the diagram of the composition of the solid solution of the rhombic phase AgTl 2 BrI 2 and the cubic phase with the following ratio of ingredients, wt. %:

бромид серебраsilver bromide 24,024.0 иодид одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 76,076.0

Методом горячего прессования из керамики получают оптические изделия различной конфигурации, в том числе образцы для исследования функциональных свойств, что подтверждает высокую пластичность. Она негигроскопична, так как галогениды серебра и одновалентного таллия не растворимы в воде.Optical articles of various configurations are obtained from ceramics by hot pressing, including samples for studying functional properties, which confirms high plasticity. It is non-hygroscopic, since silver and monovalent thallium halides are insoluble in water.

Керамика прозрачна без окон поглощения в ИК диапазоне от 1,0 до 67,0 мкм (фиг. 2).The ceramics are transparent without absorption windows in the IR range from 1.0 to 67.0 μm (Fig. 2).

Пример 2.Example 2.

Для левой части диаграммы. Эксперименты проводят как в примере 1. Соли в ампуле расплавляют при 480°С, выдерживают пять часов и перемещают ампулу со скоростью 3 мм в час в нижнюю зону установки, имеющей температуру 260°С. For the left side of the diagram. The experiments are carried out as in example 1. Salts in the ampoule are melted at 480 ° C, kept for five hours and the ampoule is moved at a speed of 3 mm per hour to the lower zone of the installation, which has a temperature of 260 ° C.

Для получения керамики состава твердого раствора ромбической фазы Tl2AgBr2I и кубической фазы используют ингредиенты при следующем соотношении, мас. %:To obtain ceramics with the composition of the solid solution of the rhombic phase Tl 2 AgBr 2 I and the cubic phase, the ingredients are used in the following ratio, wt. %:

бромид серебраsilver bromide 65,065.0 иодид одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 35,035.0

Синтез керамики на основе двух твердых растворов для правой части диаграммы. Получение ромбической фазы твердого раствора состава Tl2AgBrI2 и кубической фазы твердого раствора используют ингредиенты при следующем соотношении, мас. %:Synthesis of ceramics based on two solid solutions for the right side of the diagram. Obtaining the rhombic phase of a solid solution of the composition Tl 2 AgBrI 2 and the cubic phase of the solid solution use the ingredients in the following ratio, wt. %:

бромид серебраsilver bromide 5,0;5.0; иодид одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 95,095.0

Режимы синтеза те же, что и для составов левой части диаграммы. Керамика прозрачна в широком спектральном диапазоне от 1,0 до 67,0 мкм (фиг. 2).The synthesis modes are the same as for the compositions on the left side of the diagram. The ceramics is transparent in a wide spectral range from 1.0 to 67.0 μm (Fig. 2).

Пример 3.Example 3.

Для получения керамики на основе двух твердых растворов ромбической фазы состава Tl2AgBr2I и кубической фазы используют ингредиенты в мас. % - для левой части диаграммы:To obtain ceramics based on two solid solutions of the rhombic phase of the composition Tl 2 AgBr 2 I and the cubic phase, the ingredients are used in wt. % - for the left side of the chart:

бромид серебраsilver bromide 82,082.0 иодид одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 8,08.0

Для правой части: ромбическая фаза состава AgTl2BrI2; кубическая фаза состава в мас. %:For the right side: the rhombic phase of the composition AgTl 2 BrI 2 ; cubic phase of composition in wt. %:

бромид серебраsilver bromide 15,0;15.0; иодид одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 85,085.0

Керамику получают как в примере 1 при следующих режимах: соли расплавляют при температуре 475°С, выдерживают 4,5 часа и затем перемещают ампулу со скоростью 3,5 мм в час в нижнюю зону, имеющую температуру 255°С. Получена негигроскопичная, пластичная керамика, прозрачная от 1,0 до 67,0 мкм.The ceramics are obtained as in example 1 under the following modes: the salts are melted at a temperature of 475 ° C, kept for 4.5 hours and then the ampoule is moved at a speed of 3.5 mm per hour into the lower zone having a temperature of 255 ° C. Received non-hygroscopic, plastic ceramics, transparent from 1.0 to 67.0 microns.

Кристаллическую высокопрозрачную керамику невозможно получить, если ее состав соответствует центральной области диаграммы с полиморфными превращениями, ограниченной двумя твердыми растворами ромбической структуры с левой стороны Tl2AgBr2I и с правой - AgTl2BrI2, в этой области отсутствует кубическая кристаллическая фаза. В примерах 1-3 приведены оптимальные составы кристаллической керамики, обладающей плотной упаковкой, на основе двух твёрдых растворов кубической и ромбической кристаллических фаз, как для левой, так и для правой областей диаграммы AgBr-TlI.Crystalline highly transparent ceramics cannot be obtained if its composition corresponds to the central region of the diagram with polymorphic transformations, limited by two solid solutions of the rhombic structure on the left side of Tl 2 AgBr 2 I and on the right side - AgTl 2 BrI 2 , in this region there is no cubic crystalline phase. Examples 1-3 show the optimal compositions of crystalline ceramics with close packing, based on two solid solutions of cubic and rhombic crystalline phases, both for the left and for the right regions of the AgBr-TlI diagram.

Разработанная высокопрозрачная кристаллическая керамика на основе двух твердых растворов системы AgBr - TlI имеет следующие преимущества перед известной стеклокристаллической керамикой:The developed highly transparent crystalline ceramics based on two solid solutions of the AgBr - TlI system has the following advantages over the known glass-crystalline ceramics:

1. Керамика системы AgBr - TlI прозрачна в широком инфракрасном диапазоне от 1,0 до 67,0 мкм, по сравнению со стеклокристаллической керамикой, которая прозрачна в видимой и ближней инфракрасной области спектра (до 1,0 мкм).1. Ceramics of the AgBr - TlI system is transparent in a wide infrared range from 1.0 to 67.0 µm, compared to glass-crystalline ceramics, which is transparent in the visible and near infrared spectral regions (up to 1.0 µm).

2. Способ получения керамики является технологичным, одностадийным, безотходным и экономичным по сравнению с получением стеклокристаллической керамики, процесс синтеза которой многостадийный, и включает от трех до пяти стадий процесса.2. The method of producing ceramics is technological, one-stage, waste-free and economical in comparison with the production of glass-crystalline ceramics, the synthesis process of which is multi-stage, and includes from three to five stages of the process.

3. Керамика негигроскопична, устойчива к радиационному излучению дозой более 1000 кГр и пластична, вследствие чего из нее можно изготавливать оптические изделия методом горячего прессования для лазерной и волоконной оптики, оптоэлектроники и фотоники.3. Ceramics is non-hygroscopic, resistant to radiation with a dose of more than 1000 kGy and is plastic, as a result of which it is possible to manufacture optical products from it by the method of hot pressing for laser and fiber optics, optoelectronics and photonics.

Claims (4)

1. Способ получения высокопрозрачной кристаллической керамики на основе двух твердых растворов системы AgBr - TlI, характеризующийся тем, что соли AgBr и TlI чистотой 99,9999 мас.% загружают в ампулы из стекла «пирекс» с коническим дном, расплавляют в вакууме при температуре 470-480°С, выдерживают 4-5 часов в установке, реализующей вертикальный метод направленной кристаллизации, после чего осуществляют перемещение ампулы со скоростью 3-4 мм в час в нижнюю зону установки, имеющую температуру 250-260°С для образования за счет геометрического отбора двух твердых растворов кубической и ромбической фаз, при этом кристаллическая ромбическая фаза имеет состав Tl2AgBr2I, а кубическая кристаллическая фаза на основе бромида серебра и иодида одновалентного таллия содержит AgBr и TlI, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:1. A method of obtaining highly transparent crystalline ceramics based on two solid solutions of the AgBr - TlI system, characterized by the fact that AgBr and TlI salts with a purity of 99.9999 wt% are loaded into Pyrex glass ampoules with a conical bottom, melted in vacuum at a temperature of 470 -480 ° C, incubated for 4-5 hours in an installation that implements the vertical method of directional crystallization, after which the ampoule is moved at a speed of 3-4 mm per hour to the lower zone of the installation, which has a temperature of 250-260 ° C for formation due to geometric selection two solid solutions of cubic and rhombic phases, while the crystalline rhombic phase has the composition Tl 2 AgBr 2 I, and the cubic crystalline phase based on silver bromide and monovalent thallium iodide contains AgBr and TlI, with the following ratio of ingredients, wt%: бромид серебраsilver bromide 65,0-99,065.0-99.0 иодид одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 35,0-1,035.0-1.0
2. Способ получения высокопрозрачной кристаллической керамики на основе двух твердых растворов системы AgBr - TlI, характеризующийся тем, что соли AgBr и TlI чистотой 99,9999 мас.% загружают в ампулы из стекла «пирекс» с коническим дном, расплавляют в вакууме при температуре 470-480°С, выдерживают 4-5 часов в установке, реализующей вертикальный метод направленной кристаллизации, после чего осуществляют перемещение ампулы со скоростью 3-4 мм в час в нижнюю зону установки, имеющую температуру 250-260°С для образования за счет геометрического отбора двух твердых растворов кубической и ромбической фаз, при этом кристаллическая ромбическая фаза имеет состав AgTl2BrI2, а кубическая кристаллическая фаза на основе бромида серебра и иодида одновалентного таллия содержит AgBr и TlI при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:2. A method of obtaining highly transparent crystalline ceramics based on two solid solutions of the AgBr - TlI system, characterized by the fact that AgBr and TlI salts with a purity of 99.9999 wt% are loaded into ampoules made of Pyrex glass with a conical bottom, melted in vacuum at a temperature of 470 -480 ° C, incubated for 4-5 hours in an installation that implements the vertical method of directional crystallization, after which the ampoule is moved at a speed of 3-4 mm per hour to the lower zone of the installation, which has a temperature of 250-260 ° C for formation due to geometric selection two solid solutions of cubic and rhombic phases, while the crystalline rhombic phase has the composition AgTl 2 BrI 2 , and the cubic crystalline phase based on silver bromide and monovalent thallium iodide contains AgBr and TlI in the following ratio of ingredients, wt%: бромид серебраsilver bromide 5,0-24,05.0-24.0 иодид одновалентного таллияmonovalent thallium iodide 95,0-76,095.0-76.0
RU2019127744A 2019-09-02 2019-09-02 METHOD FOR PRODUCING HIGHLY TRANSPARENT CRYSTALLINE CERAMICS BASED ON TWO SOLID SOLUTIONS OF AgBr-TlI SYSTEM (OPTIONS) RU2762966C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127744A RU2762966C2 (en) 2019-09-02 2019-09-02 METHOD FOR PRODUCING HIGHLY TRANSPARENT CRYSTALLINE CERAMICS BASED ON TWO SOLID SOLUTIONS OF AgBr-TlI SYSTEM (OPTIONS)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127744A RU2762966C2 (en) 2019-09-02 2019-09-02 METHOD FOR PRODUCING HIGHLY TRANSPARENT CRYSTALLINE CERAMICS BASED ON TWO SOLID SOLUTIONS OF AgBr-TlI SYSTEM (OPTIONS)

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019127744A RU2019127744A (en) 2021-03-02
RU2019127744A3 RU2019127744A3 (en) 2021-03-02
RU2762966C2 true RU2762966C2 (en) 2021-12-24

Family

ID=74856998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127744A RU2762966C2 (en) 2019-09-02 2019-09-02 METHOD FOR PRODUCING HIGHLY TRANSPARENT CRYSTALLINE CERAMICS BASED ON TWO SOLID SOLUTIONS OF AgBr-TlI SYSTEM (OPTIONS)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2762966C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2787549C1 (en) * 2022-04-21 2023-01-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method for producing highly transparent optical ceramics based on solid solutions of monovalent thallium and silver halides (options)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3229751A1 (en) * 1981-08-11 1983-02-24 British Aerospace Plc, London Optical element which is transparent to infra-red radiation
JPH04181901A (en) * 1990-11-16 1992-06-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Infrared ray optical element and production thereof
JPH08328060A (en) * 1995-05-30 1996-12-13 Hoya Corp Nonlinear optical material
RU2495459C1 (en) * 2012-05-11 2013-10-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Optical monocrystal
RU2668247C1 (en) * 2017-12-26 2018-09-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) Method for producing crystals of solid solutions of halogenides of silver and thallia (i)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3229751A1 (en) * 1981-08-11 1983-02-24 British Aerospace Plc, London Optical element which is transparent to infra-red radiation
JPH04181901A (en) * 1990-11-16 1992-06-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Infrared ray optical element and production thereof
JPH08328060A (en) * 1995-05-30 1996-12-13 Hoya Corp Nonlinear optical material
RU2495459C1 (en) * 2012-05-11 2013-10-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Optical monocrystal
RU2668247C1 (en) * 2017-12-26 2018-09-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) Method for producing crystals of solid solutions of halogenides of silver and thallia (i)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2787549C1 (en) * 2022-04-21 2023-01-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method for producing highly transparent optical ceramics based on solid solutions of monovalent thallium and silver halides (options)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019127744A (en) 2021-03-02
RU2019127744A3 (en) 2021-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3279156B1 (en) Infrared-transmitting glass suitable for mold forming
US20100037817A1 (en) Floating zone melting apparatus
Salimgareev et al. Investigation of the TlBr0. 46I0. 54–AgI phase diagram within the AgBr–AgI–TlBr–TlI system for optical materials synthesis
KR20100130209A (en) Quartz glass crucible and process for producing the same
RU2762966C2 (en) METHOD FOR PRODUCING HIGHLY TRANSPARENT CRYSTALLINE CERAMICS BASED ON TWO SOLID SOLUTIONS OF AgBr-TlI SYSTEM (OPTIONS)
US5611856A (en) Method for growing crystals
JP3006148B2 (en) Fluorite production equipment with excellent excimer resistance
RU2668247C1 (en) Method for producing crystals of solid solutions of halogenides of silver and thallia (i)
JP3006147B2 (en) Large diameter fluorite single crystal manufacturing equipment
JP4569872B2 (en) Fluorite single crystal production apparatus and fluorite single crystal production method using the same
JPS6021822A (en) Manufacture of material with infrared optical transparency
Voda et al. Crystal growth of rare-earth-doped ternary potassium lead chloride single crystals by the Bridgman method
Guillevic et al. Fabrication of highly homogeneous As2Se3 glass under argon flow
CN105369361B (en) A kind of thermal field movement prepares the method and device of sapphire monocrystal
Zhukova et al. Single crystals and optical ceramics based on solid solutions of AgCl–AgBr–AgI system
RU2787656C1 (en) METHOD FOR OBTAINING TERAHERTZ SILVER HALIDE SINGLE CRYSTALS OF AgCl0.25 Br0.75 - AgI SYSTEM
RU2821184C1 (en) METHOD OF GROWING INFRARED MONOCRYSTALS BASED ON SOLID SOLUTIONS OF TlBr0.46I0.54 - AgCl SYSTEM (VERSIONS)
RU2487202C1 (en) Method of growing crystals of silver and thallium halides
RU2807428C1 (en) METHOD FOR GROWING SILVER HALIDE SINGLE CRYSTALS BASED ON SOLID SOLUTIONS OF AgBr0.7I0.3 - AgCl SYSTEM (VARIANTS)
CN1227287A (en) Method for monocrystal growth and growth apparatus
RU2787549C1 (en) Method for producing highly transparent optical ceramics based on solid solutions of monovalent thallium and silver halides (options)
RU2818885C1 (en) METHOD OF PRODUCING OPTICAL NANOCERAMICS BASED ON SOLID SOLUTIONS OF THE SYSTEM TlBr0_46I0_54 - AgCl0_25Br0_75 (VERSIONS)
RU2486297C1 (en) Method of making crystalline workpieces of solid solutions of silver halides for optical components
RU2786691C1 (en) Terahertz crystalline ceramics of the tlbr0.46i0.54 -agi system
RU2600359C1 (en) OPTICAL MEDIUM BASED ON CADMIUM-CAESIUM HALIDE CRYSTAL CsCdBr3, CONTAINING IMPURITY OF UNIVALENT BISMUTH IONS CAPABLE OF BROADBAND PHOTOLUMINESCENCE IN NEAR INFRARED RANGE, AND PRODUCTION METHOD THEREOF (VERSIONS)