Кинетика нуклеации и рост монокристаллов в водных растворах солей калия и лития

• Автор: Дандарон, Намсалма Дашиевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I. Обзор и анализ литературных данных
1.1. Исследование процессов зародышеобразования в водных растворах
1.2. Выращивание кристаллов из водных растворов
II. Экспериментальное исследование кинетики нуклеации в водных растворах
2.1. Методика исследования кинетики нуклеации и экспериментальная установка
2.2. Кинетика нуклеации в растворах иодата калия
2.3. Кинетика нуклеации в растворах хлорида калия
III. Выращивание монокристаллов иодата калия, бромата калия и формиата лития из водных растворов
3.1. Выращивание монокристаллов иодата калия
3.2. Выращивание монокристаллов бромата калия
3.3. Выращивание монокристаллов формиата лития
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
С древних времен кристаллы, встречающиеся в природе привлекали внимание людей своей совершенной формой и красотой. Редкая красота природных камней возбуждала умы человечества в течение тысячелетий. Лишь в последнем столетии начались систематические исследования кристаллов [1,2].
В настоящее время поняты многие закономерности процесса роста, что позволяет моделировать их и выращивать кристаллы различных веществ, требуемого совершенства в искусственных условиях.
Выращивание кристаллов имеет большое научное и практическое значение. С научной точки зрения выращивание кристаллов и детальное изучение их позволяет углубить наши знания о природе твердого состояния вещества. Изучая кинетику и механизм зарождения центров кристаллизации, а также воздействуя на скорость появления и роста кристаллов можно научиться выращивать монокристаллы с заранее заданными свойствами.
В современной технологии искусственные кристаллы находят все большее применение и являются необходимым исходным материалом во многих передовых и быстро развивающихся наукоемких отраслях промышленности. Так, например, искусственные алмазы давно и широко используются в практике. Кристаллы рубина и других веществ применя-
ются в лазерной технике. Областей применения монокристаллов начиная от ювелирных изделий [3], и высоких современных технологий, кончая технологией точения и резания твердых сплавов, можно перечислить много.
Наряду с изложенным следует отметить, что в настоящее время, одним из актуальных направлений в области создания искусственных кристаллов является выращивание солей щелочных металлов. Они используются в так называемых перестраиваемых лазерах, т.е. лазерах созданных на основе кристаллов с центрами окраски способными перестраивать частоту лазерного излучения [4,5].
Несмотря на очевидные успехи в выращивании кристаллов многие факторы, влияющие на фазовый переход первого рода до конца не изучены.
В свою очередь, выращивание солей щелочных металлов, ввиду отсутствия общей теории кристаллизации и универсальных методов выращивания монокристаллов, встречает значительные трудности и требуют детальных исследований кинетики нуклеации, подбора метода и оптимизации процесса выращивания монокристаллов.
В связи с изложенным, целью настоящей работы является детальное исследование кинетики зародышеобразования, отработка методики и
солей
выращивание монокристаллов из водных растворов отдельных'Чцелоч-ных металлов.
рим один из вариантов их установки. Установка представляет собой сообщающиеся сосуды-сосуд для выращивания кристаллов и сосуд растворения исходного материала. В начале процесса выращивания в обеих сосудах обычно устанавливают одинаковую температуру. Затем слегка повышают температуру в сосуде для выращивания (Т1>Тг) и вводят затравку. Затравку можно получить одним из способов, указанных ранее. Раствор будет ненасыщенным, за счет чего будет удален поверхностный, поврежденный слой затравки, поверхностные и объемные зародыши. Затем Т] постепенно понижают (Т2>Т 1) до тех пор, пока не установят нужное значение ДТ--Т2-Т1. При использовании этого метода возникают проблемы диффузионного переноса и растворения. Здесь можно применить перемешивание раствора при помощи механической мешалки. Имеет смысл обеспечить вращение затравки, как и в методе вращающегося кристаллизатора, или перекачивание раствора. В работе [63] представлен обзор по исследованию влияния конвекции на рост кристаллов из раствора. Детально проанализирована связь конвекции со скоростью роста; показано, что по достижении определенной величины конвективного движения лимитирующую роль начинают играть процессы поверхностной'кинетики. Исследована зависимость композиционной неоднородности и морфологической нестабильности (образование включений) от степени конвективного перемешивания раствора. Отдельно рас-