Способ окрашивания кристаллов природного берилла и изделий из них

 

Предложен способ окрашивания кристаллов природного берилла и изделий из них /ювелирных вставок/ для улучшения качества их окраски - окрашивания под изумруд. Способ включает облучение кристаллов природного берилла ионизирующим и их термообработку и отличается тем, что термообработанные кристаллы подвергают вторичному облучению, причем первичное и вторичное облучение проводят электронным пучком с энергией 6-8 МэВ и флюенсом 1015 - 2,5 1016 электрон /см2/ при каждом облучении/, а термообработку ведут медленным нагревом и охлаждением /2-2,5 град/час/ с выдержкой при 160-170oC в течение 1-2 часов. 1 табл.

Изобретение относится к ювелирной промышленности, в частности к облагораживанию камней, и может быть использовано для улучшения качества окраски кристаллов природного берилла и изделий из них ювелирных вставок.

Известны способы радиационного окрашивания кристаллов, например окрашивания кристаллов силиката иттрия Y2SiO5 реакторными нейтронами дозой (флюенсом) 1016 1018 нейтрон/см2 [1] Плотность окраски возрастает с увеличением дозы облучения нейтронами, однако окраска получается коричневой, что не представляет особого интереса для ювелирной промышленности.

Известен способ радиационного окрашивания быстрыми реакторными нейтронами кристаллов иттрий-алюминиевого граната Y3Al5O12 активированного марганцем для придания им зеленого цвета [2] Появление зеленого цвета обусловлено изменением валентности ионов марганца. Однако, способ [2] не пригоден для окрашивания кристаллов берилла, поскольку они не содержат марганца. Кроме того, обработанные в реакторе кристаллы имеют повышенную наведенную радиоактивность, что требует значительного времени на их выдержку с целью снижения их наведенной радиоактивности.

Из всех известных способов наиболее близким к заявляемому является способ [3] Согласно этому способу облучение кристаллов берилла, содержащих примесь железа, рентгеновским излучением приводит к изменению окраски от голубой через зеленую до желтой [что связано с изменением валентного состояния примесных ионов железа] Однако такой способ не обеспечивает получения стабильной окраски кристаллов берилла.

Известный способ [3] нагревания Fe-содержащих кристаллов берилла в восстановительной (водород) или окислительной (кислород) атмосфере, хотя и обеспечивает изменение цвета: желтый-зеленый-голубой, однако он не обеспечивает устойчивости окраски, т.е. качество ювелирного сырья не улучшается.

Известный способ [3] использующий нагрев в водороде или кислороде и радиационное воздействие гамма-излучением, позволяет изменять окраску кристаллов хром-содержащих изумрудов. Однако, изменение окраски очень слабое: кристаллы становятся чуть светлее, либо чуть темнее, качество изумрудов не улучшается.

Целью изобретения является окрашивание кристаллов природного берилла в зеленый цвет получение стабильной зеленой окраски (под изумруд).

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе, включающем облучение кристаллов берилла ионизирующим излучением и термообработку, обработанные кристаллы подвергают вторичному облучению, причем первичное и вторичное облучение проводят с использованием сильноточного пучка электронов с энергией 6-8 МэВ и флюенсом 1015-2,51016 электрон/см2, а термообработку медленным нагреванием со скоростью 2-2,5 град/мин. до температуры 160-170oC, выдержке при этой температуре 1-2 часа с последующим охлаждением со скоростью 2-2,5 град/мин до комнатной температуры. Первичная радиационная обработка обеспечивает окрашивание кристаллов берилла с определенным примесным составом в зеленый цвет. Термообработка и повторная радиационная обработка приводит к закреплению и стабилизации зеленой окраски кристаллов берилла.

Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является снижение сколообразования образцов берилла-изумруда вследствие отжига.

Пример 1.

Кристаллы берилла (с определенным природным содержанием примесей) в виде пластинок размерами 10х10х2 мм облучали пучком электронов (с энергией 8 МэВ), создаваемым ускорителем "Микротрон". Ток пучка составлял 2 мкА (1,21013 электрон/с). Площадь облучаемого пятна составляла 6 см2. Плотность потока частиц составляла 21012 электрон/с см2. Время облучения составляло 2 мин, что обеспечивало флюенс 1015 электрон-см2. Облученные образцы подвергали термообработке: нагревали со скоростью 2 град/мин до 160oC, выдерживали при этой температуре 2 часа, а затем охлаждали со скоростью 2 град/мин. Отожженные образцы пластинок берилла подвергали вторичному дополнительному облучению электронным пучком в течение 2 мин. Общий флюенс (доза) составлял 21015 электрон/см2. Кристаллы берилла окрашивались в зеленый цвет при определенном содержании природных примесей. Данные о режиме облучения и отжига сведены в таблице.

Пример 2.

Режим облучения низкотемпературного отжига кристаллов берилла или изделий из них в виде пластинок указан в таблице. Общий флюенс облучения составил 51015 электрон/см2. Результатом облучения явилось окрашивание кристаллов берилла в зеленый цвет при определенном содержании природных примесей в кристалле.

Пример 3.

Режимы облучения и низкотемпературной обработки кристаллов природного берилла или изделий из них (пластинок) указаны в таблице. Общий флюенс облучения составил 1016 электрон/см2. В результате первичного облучения, последующего отжига и дополнительного облучения кристаллы берилла окрашивались в зеленый цвет (при определенном составе природных пpимесей).

Пример 4.

Режимы облучения и низкотемпературного отжига приведены в таблице. Общий флюенс облучения, включая вторичное дополнительное облучение, составил 51016 электрон/см2. Результатом облучения и термообработки кристаллов природного берилла и изделий из них (пластинок, кобашонов, ограненных ювелирных вставок) явилось их окрашивание при определенном составе и содержании природных примесей.

Пример 5.

Режимы облучения и отжига кристаллов берилла приведены в таблице. Флюенс невелик, он составил 51014 электрон/см2. Кристаллы не окрашиваются из-за малого флюенса.

Пример 6.

Режимы облучения и отжига заданы в таблице. Общий флюенс электронов составил 1017 электрон/см2. Кристаллы окрашиваются в зеленый цвет, однако время облучения велико 13 часов. С учетом времени подготовки ускорителя время облучения составило 60 часов (около 2 недель), поэтому режимы флюенсов, превышающих 51016 электрон/см2, оказываются очень дорогими и они выведены из формулы изобретения.

Требуемая энергия электронов, используемых для обработки, окрашивания кристаллов природного берилла в зеленый цвет составляет 6-8 МэВ. Если энергия электронного пучка 6 МэВ, то эффекты окрашивания ослабевают: в примере 5 облучение кристаллов берилла или изделий из них пластинок электронами с энергией 4 МэВ, флюенсом 51014 электрон/см2 не приводит к окрашиванию образцов. Более высокая энергия облучения, нежели 8 МэВ допустима, но режим облучения становится неэкономичным особенно для тонких образцов кристаллов природного берилла или изделий из них (пластинок, кобашонов, ограненных камней).

Формула изобретения

Способ окрашивания кристаллов природного берилла и изделий из них, включающий их облучение ионизирующим излучением и термообработку, отличающийся тем, что термообработанные кристаллы подвергают вторичному облучению, причем первичное и вторичное (дополнительное после термообработки) облучение проводят с использованием сильноточного пучка электронов с энергией 6 8 МэВ и флюенсом 1015 251016 электрон/см2, так что общий флюенс облучения составляет 21015 51016 электрон/см2, а термообработку проводят медленным нагревом со скоростью 2 2,5 град/мин с выдержкой при 160 170oС в течение 1 2 ч и последующим охлаждением со скоростью 2 2,5 град/ч до комнатной температуры.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано в микроэлектронике и оптоэлектронике для записи и считывания информации

Изобретение относится к облагораживанию минералов, в частности бесцветных разновидностей полупрозрачного благородного серпентинита, а также улучшению цвета серпентинита с бледной серо-зеленой окраской

Изобретение относится к способам получения микрокристаллов, а именно к выращиванию кристаллических микровыступов из металлов с объемноцентрированной кубической решеткой и обеспечивает получение единственного стационарного микровыступа на вершине острия кристалла

Изобретение относится к облагораживанию минералов, в частности бесцветных разновидностей полупрозрачного благородного серпентинита, а также улучшению цвета серпентинита с бледной серо-зеленой окраской

Изобретение относится к способу получения окрашенных кристаллов берилла для использования в ювелирной промышленности
Изобретение относится к области химической промышленности и может быть использовано для получения тонкодисперсных кристаллических материалов, в частности, модифицирующих наполнителей полимеров, бумаги, красок, лаков, резин, функциональной керамики и других композиционных материалов

Изобретение относится к способам выращивания высокочистых монокристаллов изумруда флюсовым методом на затравку, используемым как для ювелирных целей, так и для создания твердотельных лазеров

Изобретение относится к составам шихты и способам получения методом твердофазного синтеза игольчатых и нитевидных кристаллов муллита, которые могут быть использованы в качестве армирующего материала в различных композициях или наполнителях в неорганических фильтрах и в качестве матрицы для нанесения катализаторов
Изобретение относится к способу гидротермального травления, обеспечивающего возможность создания экологически чистой методики травления монокристаллов лангасита, используемых в электронной технике

Изобретение относится к облагораживанию бесцветных или слабоокрашенных кристаллов турмалина, которые могут быть использованы в ювелирной промышленности

Изобретение относится к производству монокристаллов лантан-галлиевого силиката (лангасита), может найти применение для изготовления пьезоэлектрических резонаторов и монолитных фильтров системы радиосвязи и других устройств на объемных и поверхностных акустических волнах и обеспечивает улучшение пьезоэлектрических параметров, уменьшение индуктивности, а также повышение термостабильности и обеспечение работоспособности в области комнатных температур для прямых срезов

Изобретение относится к способам выращивания монокристаллов галлийсодержащих оксидных соединений, а именно лантангалиевого силиката
Наверх