Способ получения окрашенных монокристаллов оксида цинка

 

Изобретение относится к способам окрашенных монокристаллов оксида цинка и может быть использовано в ювелирной промышленности. Обеспечивает получение кристаллов красно-оранжевой окраски и использование их в ювелирных целях. Способ включает гидротермальное выращивание кристалла из щелочного водного раствора исходного оксида цинка в присутствии щелочного металла на затравку, при высоких температуре и давлении. В качестве окрашивающей примеси берут марганец, который вводят в раствор в количестве из расчета 0,01 - 3,00 мас.% оксида марганца по отношению к исходному оксиду цинка. Получены кристаллы с показателем преломления в видимой области спектра 2,013 - 2,025, двулучепреломлением +0,016 и ярким блеском. Твердость кристаллов по шкале Мооса равна 4,5 - 5,0. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 30 В 7/10, 29/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4685067/26 (22) 26.04,89 (46) 3 .08,91. Бюл.¹32 (71) Институт кристаллографии им, А.В,Шубникова (72) И.П.Кузьмина. В.А,Никитенко, О.А.Лазаревская, Е.Е.Комарова, С.Г.Стоюхин и

О.В. Цур (53) 621,315.592 (088.8) (56) Никитенко В,А. и др, Спектроскопия дефектов монокристаллов ZnO, легированных донорной и акцепторной примесью. — Сб.:

Легированные полупроводниковые материалы/ Под ред. В,С.Земскова. — М,: Наука, 1985, с, 35 — 38. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКРАШЕННЫХ

МОНОКРИСТАЛЛОВ ОКСИДА ЦИНКА (57) Изобретение относится к способам получения окрашенных монокристаллов оксиИзобретение относится к способам получения окрашенных монокристалдов оксида цинка и может быть использовано в ювелирной промышленности.

Цель изобретения — придание кристаллу красно-оранжевой окраски и использование его в ювелирных целях.

Пример 1. В автоклав, в серебряный вкладыш объемом 850 см, загружают 300 г

3 порошка оксида цинка ZnO, 615 см раствора КО Н (кон центра ция 5 моль/кг), содержащего гидроксид лития в концентрации

1,2 ммоль/кг, Для окрашивания кристаллов в красно-оранжевый цвет используют оксид марганца в концентрации 2 мас., который. Ы 1673651 А1 да цинка и может быть использовано в ювелирной промышленности. Обеспечивает получение кристаллов красно-оранжевой окраски и использование их в ювелирных целях. Способ включает гидротермальное выращивание кристалла иэ щелочного водного раствора исходного оксида цинка в присутствии щелочного металла на затравку при высоких температуре и давлении. В качестве окрашивающей примеси берут марганец, который вводят в раствор в количестве из расчета 0,01 — 3,00 мас. оксида марганца по отношению к исходному оксиду цинка.

Получены кристаллы с показателем преломления в видимой области спектра 2,013—

2,025, двулучепреломлением +0,016 и ярким блеском. Твердость кристаллов по шкале

Мооса равна 4,5 — 5,0, 1 ил. также загружают в серебряный вкладыш. На серебряной рамке во вкладыше подвешен эатравочный кристалл, вырезанный из кристалла цинкита перпендикулярно оптической оси, массой 1,09 г. Рамка с кристаллом и остальная арматура помещены во вкладыш, который герметиэирован с помощью сильфона иэ фротопласта, Закрытый вкладыш помещают в автоклав объемом 1350 см который заполняют 220

3, см дистиллированной воды, Автоклав закрывают специальным затвором, присоединяют к нему манометр и помещают в печь сопротивления. Автоклав в печи нагревают до температуры 260 С в зоне роста кристал1673651 лов и 310 С в зоне растворения шихты. Давление при этом составляет 55 МПа. Время ввода в режим 7 ч, продолжительность опыта 23 дня при установившемся режиме. После окончания опыта печь выключают, 5 охлаждают вместе с автоклавом. Автоклав извлекают из печи и затем открывают и извлекают из него вкладыш, Вкладыш раскрывают, вынимают выращенный кристалл, промывают его дистиллированной водой от 10 следов щелочного раствора, высушивают и взвешивают, Получают прозрачный кристалл оксида цинка красно-оранжевого цвета, ограненный двумя моноэдрами, призмой, пирами- 15 дой, массой 3,4 г.

Пример 2. Основные параметры роста соответствуют примеру 1. Для окрашивания кристалла в красно-оранжевый цвет используют оксид марганца в концентрации 20

0,01 мас., Получают прозрачный слабоокрашенный в красноватый цвет монокристалл оксида цинка.

Пример 3. Режимы роста соответст- 25 вуют примеру 1, концентрация оксида марганца в растворе 3 мас. .

Получают непрозрачный темно-красного оттенка монскристалл оксида цинка с нарушенной кристаллической структурой. 30

Нарушение кристаллической структуры подтверждается данными экситонной спектроскопии.

Пример 4. Основные параметры роста соответствуют примеру 1. Для окрашивания 35 кристалла в красно-оранжевый цвет используют оксид марганца в концентрации

0 5 мас.$. На серебряной рамке во вкладыше подвешен эатравочный кристалл, вырезанный перпендикулярно оптической оси иэ 40 кристалла цинкита, массой 3,88 г.

Получают прозрачный красно-оранжевого цвета монокрасталл, массой 5,08 г, Окрашивание материала связано с внутрицентровыми переходами электронов в 45 ионах марганца, замещающими цинк в кристаллической решетке оксида цинка. Высокий показатель преломления кристаллов в видимой области спектра (2,013 — 2,029) обеспечивает их яркий блеск, двупреломление составляет +0,016, твердость кристаллов по шкале Мооса равна 4,5 — 5,0.

Уникальность полученной окраски характеризует спектр кристаллов оптической плотности D, график которого представлен на чертеже.

Оптическая плотность дана для разных концентраций оксида марганца: кривая 1—

0,5 мас,7ь, кривая 2 — 2 мас., кривая 3—

3 мас.7ь, и измерена на кристаллах толщиной 0,5 мм при Т = 300 К.

Основным преимуществом предлагаемого способа окраски монокристаллов оксида является отработанность гидротермального выращивания объемных кристаллов и хорошая сходимость результатов, что открывает перспективы использования разработанного способа для изготовления красивых, уникальных вставок в ювелирные украшения.

Работа с используемой окрашивающей добавкой не требует никаких специальных мер предосторожности.

Формула изобретения

Способ получения окрашенных монокристаллов оксида цинка, включающий гидротермальное выращивание кристалла из щелочного водного раствора исходного оксида цинка в присутствии щелочного металла на затравку при высоких температуре и давлении и введение окрашивающей примеси, отличающийся тем,что,сцелью придания кристаллу красно-оранжевой окраски и использования его в ювелирных целях, в качестве окрашивающей примеси берут марганец, который вводят в раствор в количестве из расчета 0,01 — 3,00 мас.YI, оксида марганца по отношению к исходному оксиду цинка.

1573651

600 7оо Яоо А, нм оо 5оо

Составитель В. Безбородова

Редактор Л. Пчолинская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Малец

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2899 Тираж 254 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5