Выращивание - крупный кристалл
Cтраница 3
Стоит упомянуть две разновидности этих методов, которые незаменимы при получении некоторых кристаллических веществ. Одной из них является гидротермальный метод, который состоит в том, что слабо растворимое в обычных условиях вещество растворяют в замкнутой системе при высоком давлении и температуре. Интересный пример применения данного метода - выращивание крупных кристаллов кварца. Температурный градиент в автоклаве обеспечивает растворение кварца в одной зоне автоклава и кристаллизацию его на подготовленной затравке в другой зоне; этим методом получают монокристаллы весом до килограмма. Пока метод не нашел широкого распространения, но он очень перспективен, особенно если учесть возможность использования неводных растворителей. Другой разновидностью является применение неорганических ионных солей в качестве высокотемпературных растворителей для тугоплавких веществ. [31]
 |
Рентгенограмма, полученная путем пропускания узкого пучка рентгеновских лучей через кристалл.| Рентгенограммы спрессованных порошков КС1, NaCl и ZnO. [32] |
Третий способ ( способ порошков или способ Дебая) также основан на применении монохроматических рентгеновских лучей. Однако в этом случае вместо одного цельного кристалла ( монокристалла) пользуются цилиндрическим куском, спрессованным из порошкообразного мелкокристаллического продукта, или ( для металлов) куском проволоки. Одной из причин большего распространения данного способа является то, что получение вещества в мелкокристаллическом состоянии-гораздо проще, чем выращивание крупного кристалла. Вследствие беспорядочного расположения кристалликов в куске исследуемого вещества на рентгенограмме получается картина, образованная лучами, рассеянными от всех граней, встречающихся в исследуемых кристаллах. [33]
 |
Для выращивания крупного кристалла в насыщенный раствор вносится затравка. [34] |
Избыток вещества из раствора выпадает в виде кристаллов, число которых тем больше, чем большее число центров кристаллизации содержится в растворе. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики квасцов. Если дать выпавшим кристалликам подрасти в течение суток, то среди них найдутся чистые и совершенные по форме экземпляры, они могут служить затравками для выращивания крупных кристаллов. [35]
Размер кристаллов существенно влияет на чистоту получаемого продукта. Крупные и однородные по величине кристаллы обычно чище мелких, так как с них хорошо смывается маточный раствор в центрифуге. Исключение составляют очень крупные кристаллы ( более 2 - 5 мм), образующие друзы; внутри друз находится маточный раствор с примесями, загрязняющими продукт. Необходимость выращивания крупных кристаллов вызывается и тем, что очень мелкие кристаллы трудно поддаются фильтрованию и центрифугированию. Большое значение имеет и форма кристаллов, которая изменяется в зависимости от условий их образования. [36]
Для этого волос или леску обрабатывают спиртом и опускают в раствор так, чтобы конец висел свободно. На конце волоса или лески может начаться рост кристалла. Во время роста кристалла стакан с раствором лучше всего держать в теплом сухом месте, где температура в течение суток остается постоянной. На выращивание крупного кристалла в зависимости от условий эксперимента может потребоваться от нескольких дней до нескольких недель. [37]
В некоторых опытах Уэнторфа питающий алмазный материал перекристаллизовывался в графит, и такие эксперименты рассматривались как дорогостоящая авария. Однако исследователи столкнулись и с более серьезной проблемой: максимальная скорость, с которой кристаллы могут стабильно расти, должна уменьшаться по мере того, как кристалл становится крупнее. Установлено, что для кристалла диаметром 1 мм наиболее высокая скорость стабильного роста составляет 0 2 мм в час. Когда же размер кристалла достигает 5 мм. Поскольку для выращивания крупных кристаллов более благоприятны низкие скорости роста, а поддержание высоких температур и давлений в течение длительного времени требует значительных затрат, крупные синтетические алмазы существенно дороже природных кристаллов сопоставимых размеров. Эта разница в цене может быть ликвидирована только с развитием нового оборудования, позволяющего получать высокие давления и температуры более экономичным способом, чем при современной технологии. Тем не менее крупные кристаллы Уэнторфа представляют большое достижение как вдохновляющий пример выращивания кристаллов в трудных условиях. Эти синтетические кристаллы-наиболее чистые алмазы в мире. [38]
Страницы: 1 2 3