Undirbúningur stakra kristalla eftir svæðishitunaraðferð

Undirbúningur stakra kristalla eftir svæðishitunaraðferð.

Meðal margra annarra aðferða sem tilheyra sömu fjölskyldu og Czochralski aðferðin, Við ættum að hafa áhuga á enn einum bræðsluaðferðinni. Þessi aðferð er notuð í tveimur mismunandi tilgangi: vaxa staka kristalla og hreinsa staka kristalla frá skaðlegum óhreinindum. Það er ein yngsta aðferðin - þróuð og notuð til að hreinsa málma fyrir aðeins þrjátíu árum, á ári 1952, eftir Bandaríkjamanninn W.. G. Pfanna, og aðeins seinna aðlagað að ræktun stakra kristalla.

Fjölkristallað, efni sem samanstendur af mörgum pínulitlum kristöllum, sem við viljum fá einn kristal úr, er sett í sérstaka deiglu, bátalaga skip, úr efni með háan bræðslumark, ekki viðbrögð við efninu í einum kristal sem er ræktað, og sæta hitun.

Þetta er þó mjög sérstök upphitun. Samkvæmt nafni aðferðarinnar er aðeins mjög þröngt svæði efnisins hitað þar til það bráðnar. Ef við hitum byrjum við aðeins á einum enda efnisins, og við munum færa upptök hitans að hinum endanum, þá komum við með það til bráðnar í allri sinni lengd. En í hvert skipti sem hitagjafinn hreyfist mun aðeins einn bráðna, þröngt lag af efni. Það verður svalara fyrir framan hana og fyrir aftan hana, hitinn hækkar fyrir framan hitagjafa - efnið er brætt, og á bak við hitaheimildina fer hitinn niður – áður bráðna efnið storknar og kristallast. Þegar hitamunurinn á milli fljótandi lagsins og storknunarlagsins og hreyfihraða bráðna svæðisins verður samsvarandi lítill, stakur kristallur mun vaxa við storknun.

Aðallega eru lífrænir kristallar ræktaðir með svæði bráðnun, en líka gimsteina, og meðal þeirra þegar þekktu tilbúnu yttrium-ál granatinu. Ennfremur auðveldar þessi aðferð undirbúning YAG stakra kristalla, vegna þess að það þarf ekki að bræða innihaldsefni fyrirfram. Það er nóg að blanda mjög fíngerðu yttríum og áloxíðum, hitaðu að lágum hita undir ákveðnum þrýstingi og myndaðu í óskað form með sintun, t.d.. bardagi. Þessi vals er settur í strokka úr kvarsgleri, við lendum ferlinu í bráðnun svæðisins og við fáum fullgerðan einn kristal.

Á sama hátt getum við einnig fengið einn kristal… vatn, þannig ísrúllu með fullkomlega skipaðri innri uppbyggingu. Munurinn á ís og kristalla granatepli er aðeins einn hitastig hitagjafa, sem veldur bráðnun svæða. Í svæðisbræðsluferlinu er upphitunarhitun notuð á sama hátt og til að herða yfirborð stáls, og við ískristöllun… frysting.

Ferlið við að hreinsa staka kristalla með bræðsluaðferð svæðisins er eins, eins og einn kristal ræktunarferlið og er óaðskiljanlega tengt því. Þegar kristallast niðurstreymi fljótandi svæðisins hrindast öll óhreinindi frá andlitinu á vaxandi kristal, sem er náttúrulegur eiginleiki hvers kristöllunarferlis. Sá eini, eins og við vitum, skilyrðið til að fá mjög hreina kristalla er að þeir vaxi mjög hægt. Í kristöllunarferlinu dregur vaxandi kristal að sér jónirnar sem hann þarfnast, frumeindir eða sameindir, og það hrindir frá sér erlendum þáttum. Svo ef bræðsluferlið á svæðinu er nógu hægt, öll óhreinindi verða áfram á bráðnu svæðinu og hreyfast með þessu svæði í annan enda kristalsins. Þegar okkur þykir vænt um mjög hreina kristalla, þetta ferli er endurtekið nokkrum sinnum, og enda eins kristals, þar sem öll óhreinindi hafa safnast saman, við skerum.

Hins vegar gerist það stundum, sérstaklega þegar um er að ræða gemstones, að við kynnum meðvitað mengunarefni í staka kristalla. Okkur finnst þær gagnlegar. Þegar öllu er á botninn hvolft er liturinn á gimsteinum háð menguninni. Það gerist, að við viljum dreifa óhreinindum jafnt yfir allt rúmmál kristalsins. Þetta á til dæmis við um. stakir kristallar sem notaðir eru við smíði á kristal leysum, þannig líka silfurlitað YAG kristal. Ætti að yfirgefa svæðisbræðsluaðferðina í slíkum tilvikum?? Þvert á móti. Með því að nota þessa aðferð getum við jafnvel aukið einsleitni dreifingar mengunarinnar. Það er eitt skilyrði. Í stað þess að færa bráðna svæðið nokkrum sinnum í eina átt, eins og í hreinsunarferlinu á svæðinu, t.d.. frá vinstri til hægri enda kristalsins, við bræðum staka kristalinn nokkrum sinnum, en að færa hitagjafa til skiptis einu sinni til vinstri, einu sinni til hægri. Við munum fá einsleitt einn kristal, fullkomið til að byggja leysi.

Bræðsluaðferð svæðisins hefur einnig nokkrar mismunandi afbrigði.

Til viðbótar við láréttu aðferðirnar eru til lóðréttar deigluaðferðir. Það eru líka lóðréttar deiglunaraðferðir, þar sem bráðið efnislag hvílir ekki við veggi deiglunnar, a dreifist ekki til hliðar vegna yfirborðsspennu vökvans. Það sama, sem heldur stálnálinni fínlega á yfirborði vatnsins.