Способ получения шихты для выращивания монокристаллов германата висмута в @ , g @ , о @

 

Использование: материалы для изготовления приемников у -и рентгеновского излучения . Сущность изобретения: оксиды висмута и германия смешивают в стехиометрическом количестве, добавляют деионизованную воду и таблетируют. Нагревают в 3 стадии: сначала до 330 - 370°С и выдерживают 2 - 3 ч, затем до 830 - 870°С и выдерживают 8 - 10 ч и затем до 900 - 950°С и выдерживают 3-5 ч. Получают шихту с плотностью до 6,14 г/см3. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л)5 С 30 В 15/00, 29/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ()> !.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4856190/26 (22) 15,06,90 (46) 23,01,93, Бюл, ¹ 3 (71) Н ауч но-исследовательский институт

"Полюс" (72) Н.Б.Ангерт, Г.К,Голубович, А.П.Кудрявцева, Е.В.Новопашина и Г.И,Тюшевская (56) А.F.Corsmit ets. Structural analysis of

bismuth germanate compounds. Internal

CERN/LEP3 Report, р, 1-5, 1984, Изобретение относится к технологии получения материалов, а именно монокристаллов германата висмута BI4Gez012 (ВГО), используемых для изготовления приемников у- и рентгеновского излучения, применяемых в ядерной физике и медицине.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения шихты германата висмута (эвлитина), включающий смешивание исходных оксидов BizOs u GeOz в молярном соотношении 2:3, синтезирование сначала при

750 С в течение 24 ч и последующее выдерживание порошка при 850 С в течение 40 ч.

При этом отмечено заметное уменьшение интенсивности линий, показывающих присутствие других фаз германата висмута.

Однако этот способ синтеза не позволяет дости нуть степени спекания материала, исключающей захват газовых включений, которые не удаляются при расплавлении шихты в силу большой вязкости расплава

BI4GesOrz и таким образом захватываются

„„5U „„1789577 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ

ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

ГЕРМАНАТА ВИСМУТА В 4Сез012 (57) Использование: материалы для изготовления приемников1 -и рентгеновского излучения, Сущность изобретения; оксиды висмута и германия смешивают в стехиометрическом количестве, добавляют деионизованную воду и таблетируют, Нагревают в 3 стадии: сначала до 330 — 370 С и выдерживают 2 — 3 ч, затем до 830 — 870 С и выдерживают 8 — 10 ч и затем до 900 — 950 С и выдерживают 3 — 5 ч. Получают шихту с плотностью до 6,14 г/см, 1 табл. растущим кристаллом, являясь причиной образования дефектов в последнем и, следовательно, снижения скорости массообразования, Кроме того, такой способ синтеза не позволяет достигнуть однофазности шихты В цбез012, Как установлено п рисутствие в шихте фазы силленита может приводить к окрашиванию кристаллов в желтоватый цвет, Целью изобретения является увеличение плотности шихты.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе синтеза шихты для выращивания кристаллов BI4GeaO>2 (ВГО), включающем смешивание оксидов висмута

В40з и германия Ge02 в заданном соотношении производят смачивание деионизованной водой и таблетирование смеси оксидов, а затем спекание полученных таблет нэ воздухе в три последовательные стадии: при температуре 330 — 370 С в течение

2 — 3 ч, при температуре 830 — 870 С в

1789577 течение 8 — 10 ч и при температуре 900—

950 С в течение 3 — 5 ч, Деионизованная вода является хорошим связующим при таблетировании смеси оксидов В!гОз и ОеОг, что обусловлено образованием более прочных водородных связей с оксидами, чем при использовании в качестве связующего спиртов.

Термообработка таблет шихты ВГО при

330 — 370 С обеспечивает практически полное удаление гидроксильных групп из шихты, присутствие которых в кристалле является причиной снижения энергетических параметров изделий. Нижний предел указанного интервала, как показали прове денные эксперименты при контроле содержания ОН вЂ” групп в шихте с помощью

И К-спектроскопии, гарантирует удаление гидроксильных групп, Верхний предел обусловлен тем, что при более высоких температурах начинается спекание шихты, которое может приводить к необратимому захвату еще неудаленных ОН вЂ” групп в объеме шихты при закрывании пор при спекании. В интервале температур 830 — 870 С происходит синтез фазы эвлитина ВцбезОи. По результатам рентгенофазового анализа на этой стадии наблюдается также присутствие фазы силленита В 46езОа и Ge02, При

900-950 С достигаются полнота синтеза и значительное (a 1,5 — 1,6 раза) уплотнение материала; плотность таблет шихты В ГО после такой термообработки достигает -90% от плотности расплава ВГО.

Выше температуры 950 С начинается подплавление шихты (t пл. ВГО = 1050 С).

Пример 1, Смесь просушенных порошков оксидов германия ОеОг и висмута

BigOg, взятых в стехиометрическом соотношении 2:3, смачивают деонизованной водой, тщательно перемешивают и прессуют на гидравлическом прессе ПГ-10А в таблеты диаметром 94 + 2 мм, высотой 20 3 мм с отверстием в центре. Давление при прессовании 150 20 кГс.

Таблеты помещают в платиновый контейнер, накрывают платиновым листом и ставят в печь типа СНОЛ. Нагревают таблеты до 350 С и выдерживают при этой температуре в течение 3 ч. После этого поднимают температуру до 850 С и выдерживают таблеты в течение 10 ч. Затем нагревают таблеты до 950 С и выдерживают еще 5 ч, после чего охлаждают до комнатной температуры, Плотность таблет, полученных таким способом, составила 6,10 г/см, Проведенз

Формула изобретения

Способ получения шихты для выращивания монокристаллов германата висмута

BI4GeaO12, включающий смешивание оксидов висмута BizOa и германия беО в стехиометрическом соотношении, нагрев полученной смеси и выдержку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения плотности шихты, в смесь добавляют деионизованную воду и таблетируют ее, нагрев ведут на воздухе сначала до 330-370 С и выдерживают при этой температуре 2 — 3 ч, затем — до 830 — 870 С и выдерживают 8—

10 ч, после чего продолжают нагрев до 900—

950 С, а выдержку проводят в течение

3 — 5ч, ный рентгенофазовый анализ шихты показал наличие только фазы эвлитина и следов фазыф= В40з, Предлагаемым способом шихта также

5 была получена при других режимах термообработки, указанных в таблице.

Пример 2. Смесь просушенных порошков, оксидов германия 6еО и висмута BizOa, взятых в стехиометрическом соот10 ношении 2:3, смачивают деонизованной водой, тщательно перемешивают и прессуют в таблеты при давлении 150 +. 20 кГс, Таблеты помещают в платиновый контейнер, накрывают платиновым листом и

15 ставят в печь, Нагревают таблеты до 850 С и выдерживают, при этой температуре в течение 24 ч, после чего охлаждают до комнатной температуры.

Плотность полученных таблет шихты со20 ставила 3,72 г/см, т.е, 54% от плотности расплава ВГО. Рентгено-фазовый анализ образца показал присутствие двух фаз: эвлитина (I) и силленита (II), причем содержание I>II, 25 Методом Чохральского были выращены кристаллы ВГО из шихты, синтезированной двумя вышеописанными способами; из этих кристаллов были изготовлены экспериментальные образцы и исследовано их оптиче30 ское качество, Влияние режима термообработки на плотность таблет шихты и наличие макродефектов в кристалле отражено в таблице.

Из таблицы видно, что по сравнению с

35 известным способом предлагаемый способ позволяет увеличить плотность таблет шихты ВГО в 1,6 раза и приводит к увеличению скорости массообразования в 3 раза.

1789577

Скорость массообразова кристалла, г/мин

Плотность, г/см

Наличие макродефектов в объеме кристалла

Способ син- Режимы теза шихты термообраВ ГО ботки, С таблет шихты расплава кристалла

0,143

3,72

850

7,4

6,84

Известный способ

0,286

0,43

>0,43

0,143;

0,286;

0,43

330 -830-> 900

350 - 850 -

-+ 950

370 - 870 ->

- 950

5,93

6,10

6,14

6,84

7,4

>0,43

Il рисутствуют в центральной части в небольшом количестве

П редлагаемый способ

Заказ 330 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Составитель H,Ïoíîìàðåeà

Редактор О.Стенина Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Отсутствуют

П рисутствуют в центральной части кристалла, занимая

1/4-1/3 объема

П рисутствуют п рактически во всем объеме кристалла

Отсутствуют