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助熔剂法及其合成宝石的鉴定

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助熔剂法又称熔剂法或熔盐法,它是在高温下从熔融盐熔剂中生长晶体的一种方式。利用生长晶体的历史已近百年,此刻用助熔剂生长的晶体类型很多,从金属到硫族及卤族化合物,从半导体材料、激光晶体、光学材料到磁性材料、声学晶体,也用于生长宝石晶体,如助熔剂法红宝石和祖母绿。

一、助熔剂法的大体原理和方式

助熔剂法是将组成宝石的原料在高温下溶解于低熔点的助熔剂中,使之形成,然后通过缓慢降温或在恒定温度下蒸发熔剂等方式,使熔融液处于过饱和状态,从而使宝石晶体析诞生长的方式。助熔剂一样为无机盐类,故也被称为盐熔法或熔剂法。

助熔剂法依照晶体成核及生长的方式不同分为两大类:自发成核法和生长法。

一、 自发成核法

依照取得过饱和度方式的不同助熔剂法又可分为缓冷法、反映法和蒸发法。这些方式中以缓冷法设备最为简单,利用最普遍。

缓冷法是在高温下,在晶体材料全数熔融于助熔剂中以后,缓慢地降温冷却,使晶体从饱和熔体中自发成核并慢慢成长的方式。

二、 籽晶生长法

籽晶生长法是在熔体中加入籽晶的晶体生长方式。要紧目的是克服自发成核时晶粒过量的缺点,在原料全数熔融于助熔剂中并成为过饱和溶液后,晶体在籽晶上结晶生长。

依照晶体生长的工艺进程不同,籽晶生长法又可分为以下几种方式:

A.籽晶旋转法:由于助熔剂熔融后粘度较大,熔体向籽晶扩散比较困难,而采用籽晶旋转的方法可以起到搅拌作用,使晶体生长较快,且能减少包裹体。此法曾用于生长\卡善\红宝石。

B.顶部籽晶旋转提拉法:这是助熔剂籽晶旋转法与熔体提拉法相结合的方法。其原理是:原料在坩埚底部高温区熔融于助熔剂中,形成饱和熔融液,在旋转搅拌作用下扩散和对流到顶部相对低温区,形成,在籽晶上结晶生长晶体。随着籽晶的不断旋转和提拉,晶体在籽晶上逐渐长大。该方法除具有籽晶旋转法的优点外,还可避免热应力和助熔剂固化加给晶体的应力。另外,晶体生长完毕后,剩余熔体可再加晶体材料和助熔剂继续使用。

C.底部籽晶水冷法:助熔剂挥发性高,顶部籽晶生长难以控制,晶体质量也不好。为了克服这些缺点,采用底部籽晶水冷技术,则能获得良好的晶体。水冷保证了籽晶生长,抑制了熔体表面和坩埚其它部位的成核。这是因为水冷部位才能形成过饱和熔体,从而保证了晶体在籽晶上不断成长。用此法可生长出质量良好的晶体。

D.坩埚倒转法及倾斜法:这是两种基本原理相同的助熔剂生长晶体的方法。当坩埚缓慢冷却至溶液达过饱和状态时,将坩埚倒转或倾斜,使籽晶浸在过饱和溶液中进行生长,待晶体生长结束后,再将坩埚回复到开始位置,使溶液与晶体分离。

E.移动熔剂区熔法:这是一种采用局部区域熔融生长晶体的方法。籽晶和晶体原料互相连接的熔融区内含有助熔剂,随着熔区的移动(移动样品或移动加热器),晶体不断生长,助熔剂被排挤到尚未熔融的晶体原料一边。只要适当地控制生长速度和必要的生长气氛,用这种方法可以得到均匀的晶体。

二、助熔剂的选择和工艺特点

助熔剂的选择是助熔剂法生长宝石晶体的关键,它不仅能帮忙降低原料的熔点,还直接阻碍到晶体的结晶习性、质量与生长工艺。

助熔剂有两类:

一类为金属,要紧用于半导体单晶的生长;另一类为氧化物和卤化物(如PbO,PbF2等),要紧用于氧化物和离子材料的生长。

理想的助熔剂的条件:

1.对晶体材料应具有足够强的溶解能力;

2.具有尽可能低的熔点和尽可能高的沸点;

3.应具有尽可能小的粘滞性;

4.在利用温度下挥发性要低(蒸发法除外);

5.毒性和侵蚀性要小,不易与坩埚材料发生反映;

6. 不易污染晶体,不与原料反映形成中间化合物;

助熔剂法及其合成宝石的鉴定

助熔剂法又称熔剂法或熔盐法,它是在高温下从熔融盐熔剂中生长晶体的一种方式。利用生长晶体的历史已近百年,此刻用助熔剂生长的晶体类型很多,从金属到硫族及卤族化合物,从半导体材料、激光晶体、光学材料到磁性材料、声学晶体,也用于生长宝石晶体,如助熔剂法红宝石和祖母绿。一、助熔剂法的大体原理和方式助熔剂法是将组成宝石的原料在高温下溶解于低熔点的助熔剂中,使之形成
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