JPH0725638B2 - 光学用方解石単結晶の製造方法 - Google Patents
光学用方解石単結晶の製造方法Info
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- JPH0725638B2 JPH0725638B2 JP2287418A JP28741890A JPH0725638B2 JP H0725638 B2 JPH0725638 B2 JP H0725638B2 JP 2287418 A JP2287418 A JP 2287418A JP 28741890 A JP28741890 A JP 28741890A JP H0725638 B2 JPH0725638 B2 JP H0725638B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
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- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、単結晶を成長させる技術分野、もっと詳しく
述べれば光学用方解石の単結晶を製造する方法に関す
る。
述べれば光学用方解石の単結晶を製造する方法に関す
る。
ここに提案された方法に従って製造された結晶は、複屈
折が強いため、光の偏光子、ビーム散開要素、高速レー
ザーシャッターを製造するための材料として広範な用途
がある。
折が強いため、光の偏光子、ビーム散開要素、高速レー
ザーシャッターを製造するための材料として広範な用途
がある。
当該技術分野において知られているのは、ガラスの挿入
容器を使用して、方解石の単結晶をアルカリ金属塩化物
及びアンモニアの溶液中において423〜478Kの温度、15
〜25MPaの圧力、10〜25Kの温度差で水熱条件下で製造す
る方法である（N.Yu.Ikornikovaら、“Rost kristalow
（結晶の成長）”４（1961）Nauka Publishers（ソ連国
モスクワ）p.92−94）。この方法では、水熱法による方
解石の結晶の成長は、挿入容器の上部に配置された種プ
レート上でこの容器の下部から飽和溶液を熱対流の作用
で供給することによって果され、そしてこの場合には方
解石の結晶片の形をしたバッチ材料が消費される。結晶
の成長する帯域と結晶質の炭酸カルシウムの消費される
帯域との間に温度差ができるため、物質移動が起こる。
容器を使用して、方解石の単結晶をアルカリ金属塩化物
及びアンモニアの溶液中において423〜478Kの温度、15
〜25MPaの圧力、10〜25Kの温度差で水熱条件下で製造す
る方法である（N.Yu.Ikornikovaら、“Rost kristalow
（結晶の成長）”４（1961）Nauka Publishers（ソ連国
モスクワ）p.92−94）。この方法では、水熱法による方
解石の結晶の成長は、挿入容器の上部に配置された種プ
レート上でこの容器の下部から飽和溶液を熱対流の作用
で供給することによって果され、そしてこの場合には方
解石の結晶片の形をしたバッチ材料が消費される。結晶
の成長する帯域と結晶質の炭酸カルシウムの消費される
帯域との間に温度差ができるため、物質移動が起こる。
この従来技術の方法を使用する場合には、長期の結晶化
サイクルにおいて析出層中に形成される欠陥の成長速度
を低下させるため、光学品位の大きな単結晶（12mm以上
の析出厚さのもの）を製造するのは不可能である。
サイクルにおいて析出層中に形成される欠陥の成長速度
を低下させるため、光学品位の大きな単結晶（12mm以上
の析出厚さのもの）を製造するのは不可能である。
553Kより高い成長温度、12MPaを上回る圧力、そして5K
より大きな温度勾配でNH4Brの溶液から再結晶させるこ
とを含む、方解石単結晶の製造方法も公知である（Gene
t,F.ら“High−Temperatures−High Pressures"（197
4）p.657−662）。
より大きな温度勾配でNH4Brの溶液から再結晶させるこ
とを含む、方解石単結晶の製造方法も公知である（Gene
t,F.ら“High−Temperatures−High Pressures"（197
4）p.657−662）。
水熱系においてオートクレーブを加熱する過程では、溶
質の加水分解とCaCO3の溶解とのために、CO2,NH3,H2か
らなるガス相が生成される。このガス相の存在すること
から、結晶の核形成は自然に激しくなり、そしてこれは
種プレートへの物質の析出を妨げる。
質の加水分解とCaCO3の溶解とのために、CO2,NH3,H2か
らなるガス相が生成される。このガス相の存在すること
から、結晶の核形成は自然に激しくなり、そしてこれは
種プレートへの物質の析出を妨げる。
所定の物理化学的条件下で可能である全部の面の角錐
（析出）セクターが形成されるため、自由に吊された種
プレート上での成長が実現する。従って、成長セクター
の境界が結晶中に形成され、これらの境界は脈理様の欠
陥としてはっきりと現れる。析出した結晶性物質の容積
の最大で50％までを占める、結晶のうちのこれらの領域
は、光学要素の製造においては不合格にされる。結晶の
うちの単一ブロックは、それらが成長セクターの境界に
関連した脈理様の欠陥を含まない場合に良好であるとみ
なされる。結晶の成長は自由に吊された種プレート上で
実現され、すなわち、結果として得られた結晶は劈開斜
方六面体の面（10〜11）の６個の成長角錐（セクター）
から構成される。それゆえに、成長セクターの境界が結
晶中に形成され、これらの境界は光学要素の製造では不
合格にされねばならない光学的欠陥となる。最大限の表
面積を有する面により定められる結晶成長の二つの角錐
のみを有効に用いることができるに過ぎない。このた
め、この従来技術の方法では、最大限の光学的に良好な
単一領域を有する結晶は得られない。
（析出）セクターが形成されるため、自由に吊された種
プレート上での成長が実現する。従って、成長セクター
の境界が結晶中に形成され、これらの境界は脈理様の欠
陥としてはっきりと現れる。析出した結晶性物質の容積
の最大で50％までを占める、結晶のうちのこれらの領域
は、光学要素の製造においては不合格にされる。結晶の
うちの単一ブロックは、それらが成長セクターの境界に
関連した脈理様の欠陥を含まない場合に良好であるとみ
なされる。結晶の成長は自由に吊された種プレート上で
実現され、すなわち、結果として得られた結晶は劈開斜
方六面体の面（10〜11）の６個の成長角錐（セクター）
から構成される。それゆえに、成長セクターの境界が結
晶中に形成され、これらの境界は光学要素の製造では不
合格にされねばならない光学的欠陥となる。最大限の表
面積を有する面により定められる結晶成長の二つの角錐
のみを有効に用いることができるに過ぎない。このた
め、この従来技術の方法では、最大限の光学的に良好な
単一領域を有する結晶は得られない。
産業用に適当な大きな結晶を製造するために必要とされ
る、長期の結晶化サイクル（100日を超える）で所定の
方法を実現することは、光学用の品質の結晶の成長を遅
らせて、次いで完全に抑制することに通じる。これは、
長期の結晶化サイクルにおいては、種プレートが拡張す
ることと自然に核形成する結晶が激しく成長することの
両方のために、溶解する固相の表面のかなりの減少と成
長する結晶の表面のかなりの増加とが起こる、という事
実のために起こる。自然に核形成する結晶の生成は、溶
質の加水分解及びCaCO3の溶解のために水熱系ではオー
トクレーブの加熱の過程でガス相が生じることによって
促進される。
る、長期の結晶化サイクル（100日を超える）で所定の
方法を実現することは、光学用の品質の結晶の成長を遅
らせて、次いで完全に抑制することに通じる。これは、
長期の結晶化サイクルにおいては、種プレートが拡張す
ることと自然に核形成する結晶が激しく成長することの
両方のために、溶解する固相の表面のかなりの減少と成
長する結晶の表面のかなりの増加とが起こる、という事
実のために起こる。自然に核形成する結晶の生成は、溶
質の加水分解及びCaCO3の溶解のために水熱系ではオー
トクレーブの加熱の過程でガス相が生じることによって
促進される。
本発明は、最大限の光学的に良好な単一領域を有する結
晶の製造を可能にするであろう、そしてプロセスの効率
を上昇させ且つ良好な結晶の収率を増大させる、光学用
方解石の単結晶を製造するための方法の提供を目指すも
のである。
晶の製造を可能にするであろう、そしてプロセスの効率
を上昇させ且つ良好な結晶の収率を増大させる、光学用
方解石の単結晶を製造するための方法の提供を目指すも
のである。
本発明の目的は、プロセス効率を上昇させ且つ良好な結
晶の収率を増大させることである。
晶の収率を増大させることである。
本発明の本質は、ハロゲン化アンモニウムの水溶液を満
たしてオートクレーブ内に配置された挿入容器中におい
て水熱法により光学用方解石の単結晶を製造するための
方法であり、結晶質炭酸カルシウムと少なくとも一つの
種プレートとを上記挿入容器内に入れ、当該オートクレ
ーブ及び挿入容器を加熱し、次いで上記ハロゲン化アン
モニウムの水溶液に溶解した炭酸カルシウムを、上記挿
入容器内の結晶質炭酸カルシウムの位置する帯域と少な
くとも一つの種プレートの位置する帯域との間の温度差
を利用して上記ハロゲン化アンモニウムの水溶液から当
該少なくとも一つの種プレート上へ再結晶化させること
を含む方法において、本発明によれば、少なくとも一つ
の種プレートを垂直に配置し、この種プレートの側面を
垂直に配置されたスクリーンによって遮蔽し、そして当
該ハロゲン化アンモニウム水溶液に溶解した炭酸カルシ
ウムを当該炭酸カルシウムの位置する帯域と少なくとも
一つの種プレートの位置する帯域との間の温度差を２〜
4Kの範囲内として種プレート上に再結晶化させることを
特徴とすることに存する。
たしてオートクレーブ内に配置された挿入容器中におい
て水熱法により光学用方解石の単結晶を製造するための
方法であり、結晶質炭酸カルシウムと少なくとも一つの
種プレートとを上記挿入容器内に入れ、当該オートクレ
ーブ及び挿入容器を加熱し、次いで上記ハロゲン化アン
モニウムの水溶液に溶解した炭酸カルシウムを、上記挿
入容器内の結晶質炭酸カルシウムの位置する帯域と少な
くとも一つの種プレートの位置する帯域との間の温度差
を利用して上記ハロゲン化アンモニウムの水溶液から当
該少なくとも一つの種プレート上へ再結晶化させること
を含む方法において、本発明によれば、少なくとも一つ
の種プレートを垂直に配置し、この種プレートの側面を
垂直に配置されたスクリーンによって遮蔽し、そして当
該ハロゲン化アンモニウム水溶液に溶解した炭酸カルシ
ウムを当該炭酸カルシウムの位置する帯域と少なくとも
一つの種プレートの位置する帯域との間の温度差を２〜
4Kの範囲内として種プレート上に再結晶化させることを
特徴とすることに存する。
ハロゲン化アンモニウム水溶液へ結晶質炭酸カルシウム
が溶解する結果として生成されたガス相を挿入容器から
取出す際におけるこの挿入容器内の圧力がオートクレー
ブ内の圧力よりも高くなるように、当該挿入容器の全容
積に対するこの容器に最初に満たされるハロゲン化アン
モニウム水溶液の容量の比で表される挿入容器充填率
を、当該オートクレーブの全容積に対するこのオートク
レーブに最初に満たされる液の容量の比で表されるオー
トクレーブ充填率より大きくするようにするのが有利で
ある スクリーンは対称的に配置し、またこれらのスクリーン
の平面は互いに平行に且つ種プレートの平面に対して直
角に配置する方が有利である。
が溶解する結果として生成されたガス相を挿入容器から
取出す際におけるこの挿入容器内の圧力がオートクレー
ブ内の圧力よりも高くなるように、当該挿入容器の全容
積に対するこの容器に最初に満たされるハロゲン化アン
モニウム水溶液の容量の比で表される挿入容器充填率
を、当該オートクレーブの全容積に対するこのオートク
レーブに最初に満たされる液の容量の比で表されるオー
トクレーブ充填率より大きくするようにするのが有利で
ある スクリーンは対称的に配置し、またこれらのスクリーン
の平面は互いに平行に且つ種プレートの平面に対して直
角に配置する方が有利である。
本発明を利用すると、物理的性質及び寸法が光ファイバ
ー通信やレーザー技術のような分野で広く利用される偏
光プリズムやレーザーシャッターを製造するのに十分で
ある光学用方解石（炭酸カルシウム）の単結晶の工業的
な生産が可能になる。
ー通信やレーザー技術のような分野で広く利用される偏
光プリズムやレーザーシャッターを製造するのに十分で
ある光学用方解石（炭酸カルシウム）の単結晶の工業的
な生産が可能になる。
次に、本発明の態様を説明する。
光学用炭酸カルシウム（方解石）の単結晶は、挿入容器
の下部に入れられた微細結晶質の炭酸カルシウムの又は
天然の光学用方解石の結晶片のハロゲン化アンモニウム
の溶液への高温高圧での溶解、これに続く飽和溶液の熱
対流の作用による当該挿入容器の上部への物質移動、そ
して光学等級の方解石の天然単結晶から製造された種プ
レートへの炭酸カルシウムの析出によって、水熱条件下
で成長させられる。種プレートは、保持具により挿入容
器の上部に固定され、そして温度差を作り出すため膜に
よって初期の結晶性炭酸カルシウムから隔離される。
の下部に入れられた微細結晶質の炭酸カルシウムの又は
天然の光学用方解石の結晶片のハロゲン化アンモニウム
の溶液への高温高圧での溶解、これに続く飽和溶液の熱
対流の作用による当該挿入容器の上部への物質移動、そ
して光学等級の方解石の天然単結晶から製造された種プ
レートへの炭酸カルシウムの析出によって、水熱条件下
で成長させられる。種プレートは、保持具により挿入容
器の上部に固定され、そして温度差を作り出すため膜に
よって初期の結晶性炭酸カルシウムから隔離される。
本発明の方法が実施される光学用方解石の単結晶を成長
させるための装置は、オートクレーブ１（第１図）を含
んでなり、このオートクレーブの内側には隙間をあけて
挿入容器２が同軸に配置され、アルカリの水溶液３が満
たされる。挿入容器２は、炭酸カルシウム５が位置する
ための帯域４と、垂直に配列されたスクリーン８によっ
て定められる、少なくとも一つの種プレート７が位置す
るための帯域６とを含む。帯域４と６とは仕切り９によ
り隔離される。挿入容器２には、これを気密にするため
の蓋10が用意され、そしてこの蓋は弁11及び固定用の要
素12,13を有する。挿入容器２には溶液14が満たされ
る。第２図は、ここに提案される方法に従って成長させ
られる光学用方解石の結晶15を示す。
させるための装置は、オートクレーブ１（第１図）を含
んでなり、このオートクレーブの内側には隙間をあけて
挿入容器２が同軸に配置され、アルカリの水溶液３が満
たされる。挿入容器２は、炭酸カルシウム５が位置する
ための帯域４と、垂直に配列されたスクリーン８によっ
て定められる、少なくとも一つの種プレート７が位置す
るための帯域６とを含む。帯域４と６とは仕切り９によ
り隔離される。挿入容器２には、これを気密にするため
の蓋10が用意され、そしてこの蓋は弁11及び固定用の要
素12,13を有する。挿入容器２には溶液14が満たされ
る。第２図は、ここに提案される方法に従って成長させ
られる光学用方解石の結晶15を示す。
光学用方解石の単結晶を製造する本発明の方法は、単結
晶15（第２図）を成長させる工程を、結晶質炭酸カルシ
ウム５及び少なくとも一つの種プレート７を配置するの
に適合した帯域４及び６（第１図）の間の温度差を２〜
4Kの範囲内として行うことを特徴とする。２〜4Kに等し
い温度差を使用することは、固相が溶解する表面と固相
が成長する表面との最適比を維持するので、長期の結晶
化サイクルにおいて方解石の結晶中の欠陥の成長速度及
び発生を低下させることを不要にして、12mm以上の析出
層の厚みを有する光学等級の方解石を得ることを可能に
する。温度差が4Kよりも大きい場合には、結晶成長の最
終段階において結晶中に欠陥のある析出層が形成され
る。温度差が2Kに満たない場合には、少なくとも一つの
種プレート７上での結晶の成長速度が小さくなり、この
方法は経済的に効果がなくなる。
晶15（第２図）を成長させる工程を、結晶質炭酸カルシ
ウム５及び少なくとも一つの種プレート７を配置するの
に適合した帯域４及び６（第１図）の間の温度差を２〜
4Kの範囲内として行うことを特徴とする。２〜4Kに等し
い温度差を使用することは、固相が溶解する表面と固相
が成長する表面との最適比を維持するので、長期の結晶
化サイクルにおいて方解石の結晶中の欠陥の成長速度及
び発生を低下させることを不要にして、12mm以上の析出
層の厚みを有する光学等級の方解石を得ることを可能に
する。温度差が4Kよりも大きい場合には、結晶成長の最
終段階において結晶中に欠陥のある析出層が形成され
る。温度差が2Kに満たない場合には、少なくとも一つの
種プレート７上での結晶の成長速度が小さくなり、この
方法は経済的に効果がなくなる。
方解石の結晶15の成長は、挿入容器２内に配置された薄
板の種プレート７上で行われる。プレート７の側面はス
クリーン８によって限定される。この場合、これらの端
面から成長セクターは形成されず、従ってさもなければ
光学的欠陥を与える成長セクターの境界も存在せず、そ
のため最大限の光学的に良好な単一領域を有する結晶を
製造することができ、かくして良好な結晶の収率が上昇
する。
板の種プレート７上で行われる。プレート７の側面はス
クリーン８によって限定される。この場合、これらの端
面から成長セクターは形成されず、従ってさもなければ
光学的欠陥を与える成長セクターの境界も存在せず、そ
のため最大限の光学的に良好な単一領域を有する結晶を
製造することができ、かくして良好な結晶の収率が上昇
する。
加熱が行われる間に生成されたガス相が抜出されるとい
うことも、本発明の方法の特徴である。このため、自然
に生じる結晶の量が減少し、すなわち種プレート上に結
晶が成長するプロセスの効率が上昇する。
うことも、本発明の方法の特徴である。このため、自然
に生じる結晶の量が減少し、すなわち種プレート上に結
晶が成長するプロセスの効率が上昇する。
ガス相は、挿入容器２の上蓋10に取付けられた弁11を介
してオートクレーブ１の内壁と挿入容器２の外表面との
間のアルカリの水溶液３の満たされた空間へ抜き出され
る。この技術的処置は、弁11が開かれた時に挿入容器２
から放出され、そしてその反応から酸が作られる生成物
から鋼製のオートクレーブ１の壁を保護するのを可能に
する。ガス相の抜出しは、オートクレーブ１を暖める過
程でオートクレーブ１の充填に関して挿入容器の初期充
填率を過大にして行なわれる。これは、挿入容器２の内
部の水熱溶液が挿入容器２を取巻く空間からのアルカリ
性溶液で汚染されるのを防止する。
してオートクレーブ１の内壁と挿入容器２の外表面との
間のアルカリの水溶液３の満たされた空間へ抜き出され
る。この技術的処置は、弁11が開かれた時に挿入容器２
から放出され、そしてその反応から酸が作られる生成物
から鋼製のオートクレーブ１の壁を保護するのを可能に
する。ガス相の抜出しは、オートクレーブ１を暖める過
程でオートクレーブ１の充填に関して挿入容器の初期充
填率を過大にして行なわれる。これは、挿入容器２の内
部の水熱溶液が挿入容器２を取巻く空間からのアルカリ
性溶液で汚染されるのを防止する。
光学方解石の単結晶を製造する本発明の方法を具体化す
る例を以下に掲げる。
る例を以下に掲げる。
天然の氷州石の結晶片の形をした充填物を、容量200
の耐食性挿入容器２の底部（溶解室）へ入れた。この挿
入容器の上部（成長室）には、劈開斜方六面体の面（10
〜11）に平行である種プレート７を垂直に配置した。有
孔の円板として製作された仕切り９を溶解室と成長室と
の間に配置した。NH4Brの水溶液（８質量％）を、挿入
容器２の自由な空間を充填する率が0.85となるように挿
入容器２へ注ぎ入れた。挿入容器２を弁11を備えた蓋10
で閉じ、それからこれを容量1500の鋼製オートクレー
ブ１の中に入れた。このオートクレーブの自由空間をア
ルカリ（NaOH）の１％水溶液で満たし、この時の充填率
は0.84であった。オートクレーブ１を気密にし、そして
外部及び内部の電熱加熱器（図示せず）により加熱し
た。温度を、挿入容器２の外壁とオートクレーブ１の内
壁との間の空間に配置された管状保護器の中に入れられ
たクロメルコーペル熱電対で測定した。実験中は、成長
室の温度は553Kに設定し、溶解室の温度は558Kに設定し
て、温度差は5Kであり、またオートクレーブの圧力は85
MPaに設定して、実験の期間は200日であった。同じよう
に、一連の実験を異なる条件下で行った。
の耐食性挿入容器２の底部（溶解室）へ入れた。この挿
入容器の上部（成長室）には、劈開斜方六面体の面（10
〜11）に平行である種プレート７を垂直に配置した。有
孔の円板として製作された仕切り９を溶解室と成長室と
の間に配置した。NH4Brの水溶液（８質量％）を、挿入
容器２の自由な空間を充填する率が0.85となるように挿
入容器２へ注ぎ入れた。挿入容器２を弁11を備えた蓋10
で閉じ、それからこれを容量1500の鋼製オートクレー
ブ１の中に入れた。このオートクレーブの自由空間をア
ルカリ（NaOH）の１％水溶液で満たし、この時の充填率
は0.84であった。オートクレーブ１を気密にし、そして
外部及び内部の電熱加熱器（図示せず）により加熱し
た。温度を、挿入容器２の外壁とオートクレーブ１の内
壁との間の空間に配置された管状保護器の中に入れられ
たクロメルコーペル熱電対で測定した。実験中は、成長
室の温度は553Kに設定し、溶解室の温度は558Kに設定し
て、温度差は5Kであり、またオートクレーブの圧力は85
MPaに設定して、実験の期間は200日であった。同じよう
に、一連の実験を異なる条件下で行った。
方解石の結晶を成長させるこれらの実験の条件及び結果
は、表１に示される。
は、表１に示される。
これらの結晶には、析出層の十分な厚さ（平均して18mm
に等しい）にもかかわらず、それらの表面近くの部分に
欠陥のある（「骨格」）成長帯域があって、これはサイ
クルの後半の間の結晶の「涸渇」を示すものである。こ
れは、溶解する相の表面と成長する相の表面との比率が
臨界値よりも低くなることにより引き起こされるようで
ある。均質な（欠陥なしの）析出層の平均の厚さは8mm
である。
に等しい）にもかかわらず、それらの表面近くの部分に
欠陥のある（「骨格」）成長帯域があって、これはサイ
クルの後半の間の結晶の「涸渇」を示すものである。こ
れは、溶解する相の表面と成長する相の表面との比率が
臨界値よりも低くなることにより引き起こされるようで
ある。均質な（欠陥なしの）析出層の平均の厚さは8mm
である。
表１から明らかなように、この方法における本発明の改
良点は、自然に起こる核形成を抜本的に減少させながら
長期のサイクルにおいて種プレート７上に欠陥のない結
晶が連続して成長するのを保証し、そしてまた良好な結
晶の収率を上昇させる。
良点は、自然に起こる核形成を抜本的に減少させながら
長期のサイクルにおいて種プレート７上に欠陥のない結
晶が連続して成長するのを保証し、そしてまた良好な結
晶の収率を上昇させる。
本発明を応用すれば、工業用に適当な十分に大きい結晶
を成長させることが可能になる。
を成長させることが可能になる。
第１図は、本発明に従って光学用方解石の単結晶を成長
させるための装置の全体断面図。 第２図は、第１図の装置のII−II線断面図。 図中、１はオートクレーブ、２は挿入容器、３はアルカ
リ水溶液、４は結晶質炭酸カルシウムの位置する帯域、
５は結晶質炭酸カルシウム、６は種プレートの位置する
帯域、７は種プレート、８はスクリーン、９は仕切り、
10は蓋、11は弁、12,13は固定用要素、14は溶液、15は
光学用方解石の結晶。
させるための装置の全体断面図。 第２図は、第１図の装置のII−II線断面図。 図中、１はオートクレーブ、２は挿入容器、３はアルカ
リ水溶液、４は結晶質炭酸カルシウムの位置する帯域、
５は結晶質炭酸カルシウム、６は種プレートの位置する
帯域、７は種プレート、８はスクリーン、９は仕切り、
10は蓋、11は弁、12,13は固定用要素、14は溶液、15は
光学用方解石の結晶。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バレンチン エフスタフィエビチ ハドジ ソビエト連邦，アレクサンドロフ，ウリツ ァ インスティテュトスカヤ，14，クバル チーラ ８
Claims (3)
- 【請求項１】ハロゲン化アンモニウムの水溶液を満たし
てオートクレーブ（１）内に配置された挿入容器（２）
中において水熱法により光学用の方解石の単結晶を製造
するための方法であり、結晶質炭酸カルシウム（５）と
少なくとも一つの種プレート（７）とを上記挿入容器
（２）内に入れ、当該オートクレーブ（１）及び挿入容
器（２）を加熱し、上記ハロゲン化アンモニウムの水溶
液に溶解した炭酸カルシウムを、上記挿入容器（２）内
の結晶質炭酸カルシウム（５）の位置する帯域と少なく
とも一つの種プレート（７）の位置する帯域との間の温
度差を利用して当該ハロゲン化アンモニウムの水溶液か
ら当該少なくとも一つの種プレート（７）上へ再結晶化
させることを含む方法において、少なくとも一つの種プ
レート（７）を垂直に配置し、この種プレート（７）の
側面を垂直に配置されたスクリーン（８）によって遮蔽
し、そして当該ハロゲン化アンモニウム水溶液に溶解し
た炭酸カルシウムを当該炭酸カルシウム（５）の位置す
る帯域（４）と少なくとも一つの種プレート（７）の位
置する帯域（６）との間の温度差を２〜4Kの範囲内とし
て当該種プレート（７）上に再結晶化させることを特徴
とする光学用方解石単結晶の製造方法。 - 【請求項２】前記ハロゲン化アンモニウム水溶液へ前記
結晶質炭酸カルシウム（５）が溶解する結果として生成
されたガス相を当該挿入容器（２）から取出す際におけ
るこの挿入容器（２）内の圧力が前記オートクレーブ
（１）内の圧力よりも高くなるように、当該挿入容器
（２）の全容積に対するこの容器（２）に最初に満たさ
れる前記ハロゲン化アンモニウム水溶液の容量の比で表
される挿入容器充填率を、当該オートクレーブ（１）の
全容積に対するこのオートクレーブ（１）に最初に満た
される液の容量の比で表されるオートクレーブ充填率よ
り大きくすることを特徴とする、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】前記スクリーン（８）を対称的に配置し、
そしてこれらのスクリーン（８）の平面を互いに平行に
且つ前記種プレート（７）の平面に対して直角に配置す
ることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4750251 | 1989-10-26 | ||
| SU4750251 | 1989-10-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03183697A JPH03183697A (ja) | 1991-08-09 |
| JPH0725638B2 true JPH0725638B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=21475113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2287418A Expired - Lifetime JPH0725638B2 (ja) | 1989-10-26 | 1990-10-26 | 光学用方解石単結晶の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5069744A (ja) |
| JP (1) | JPH0725638B2 (ja) |
| DE (1) | DE4033820C2 (ja) |
| FR (1) | FR2653788B1 (ja) |
| GB (1) | GB2237272B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011100722A2 (en) | 2010-02-13 | 2011-08-18 | Roy Eward Mcalister | Induction for thermochemical processes, and associated systems and methods |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19527536A1 (de) * | 1995-07-27 | 1997-01-30 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen von Siliciumcarbid-Einkristallen |
| US5993541A (en) * | 1996-07-31 | 1999-11-30 | Geo Centers Inc | Process for nucleation of ceramics and product thereof |
| JPH10259094A (ja) * | 1997-03-14 | 1998-09-29 | Toyo Denka Kogyo Kk | カルサイト型炭酸カルシウム単結晶の製造方法 |
| US6090202A (en) | 1998-04-29 | 2000-07-18 | Sawyer Research Products, Inc. | Method and apparatus for growing crystals |
| EP1152073A1 (en) * | 2000-05-02 | 2001-11-07 | Sawyer Research Products, Inc. | Method and apparatus for growing crystals |
| RU2194806C1 (ru) * | 2001-03-20 | 2002-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт синтеза минерального сырья" | Способ получения монокристаллов оптического кальцита |
| JP2004115277A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-15 | Handotai Rikougaku Kenkyu Center:Kk | 金属酸化物の薄膜作製方法およびそれにより得られた金属酸化物の薄膜 |
| JP2005206416A (ja) * | 2004-01-22 | 2005-08-04 | Japan Science & Technology Agency | 単結晶育成容器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3253893A (en) * | 1963-04-01 | 1966-05-31 | Sawyer Res Products Inc | Production of artificial crystals |
| US3291575A (en) * | 1965-01-27 | 1966-12-13 | Sawyer Res Products Inc | Method for growth of pegmatitic quartz crystals in a controlled axial direction |
| DE2404559C3 (de) * | 1974-01-31 | 1980-02-07 | Vsesojuznyj Ordena Trudovogo Krasnogo Znameni Nautschno-Issledovatelskij Institut Sintesa Mineralnogo Syrja, Aleksandrow, Vladimirskoj Oblasti (Sowjetunion) | Verfahren zum hydrothermalen Zuchten von Quarz-Einkristallen |
| JPS61215295A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-25 | Shinichi Hirano | 炭酸カルシユウム単結晶の製造方法 |
| JP2612456B2 (ja) * | 1987-04-23 | 1997-05-21 | 眞一 平野 | 炭酸カルシウム単結晶の製造方法 |
| JPS62113798A (ja) * | 1985-11-12 | 1987-05-25 | Shinichi Hirano | 炭酸カルシユウム単結晶の製造方法 |
-
1990
- 1990-10-10 US US07/595,308 patent/US5069744A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-19 GB GB9022808A patent/GB2237272B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-24 DE DE4033820A patent/DE4033820C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-25 FR FR909013255A patent/FR2653788B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-26 JP JP2287418A patent/JPH0725638B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011100722A2 (en) | 2010-02-13 | 2011-08-18 | Roy Eward Mcalister | Induction for thermochemical processes, and associated systems and methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5069744A (en) | 1991-12-03 |
| FR2653788A1 (fr) | 1991-05-03 |
| DE4033820A1 (de) | 1991-05-02 |
| GB2237272B (en) | 1993-04-21 |
| FR2653788B1 (fr) | 1993-09-03 |
| GB9022808D0 (en) | 1990-12-05 |
| DE4033820C2 (de) | 1996-01-25 |
| GB2237272A (en) | 1991-05-01 |
| JPH03183697A (ja) | 1991-08-09 |
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