МОРФОЛОГІЯ ГРАНІВ ЗРОСТАННЯ І ДЕФЕКТИ В МОНОКРИСТАЛАХ СМАРУДУ І ОЛЕКСАНДРИТУ, ВИРОЩЕНИХ НА СТРАВКУ
Транскрипт
2 двійникування (03 3 1), що мають вигляд псевдогексагональних кристалів, на гранях (1010) часто спостерігається штрихування. Властивості вирощеного олександрита практично збігаються з характеристиками природного мінералу високої якості та відрізняється лише наявністю характерних включень та інколи смуг зростання. У цій роботі основну увагу приділено вивченню морфології зростання та дефектам монокристалів смарагду та олександриту, що формуються на затравках з різними кристалографічними індексами, в умовах контролю за колірними та оптичними характеристиками монокристалів. 1. Експериментальні результати та обговорення. Для вирощування монокристалів смарагду високої оптичної якості з добре розвиненою морфологією ми вибрали розчинник PbO V 2 O 5 [3]. Співвідношення оксидів V 2 O 5 /PbO
1 або трохи вище є доцільним для вирощування монокристалів смарагду як основної фази. Імовірність співкристалізації зі смарагдом фаз фенакіту або хризоберилу з флюсу, збагаченого оксидом свинцю зростає, відповідно, при високій або низькій температурах відносно оптимальної області. Техніка вирощування на орієнтованих затравках динамічному режимі було описано у роботі [3]. Перевага даного методу полягає в тому, що в процесі тривалого часу вирощування підтримується оптимальне концентраційне співвідношення у розчині розплаву біля фронту кристалізації за рахунок ефективного перемішування платиновим кристалоутримувачем із закріпленими на ньому затравками. Крім того, існує також можливість підбору кольору смарагду, що вирощується на стадії пошуку метастабільної зони, використовуючи пробні 767
3 затравки. Як затравок використовували зрізи монокристалів, паралельні площин призми (1010), (11 2 0) іпінакоїду (0001), які монтувалися на кристалотримачі та їх поверхню орієнтували перпендикулярно поверхні розчин розплаву. Така геометрія експерименту дозволяла забезпечувати безперервне омивання поверхні затравальних кристалів у процесі постійного перемішування розчину-розплаву з оптимальною швидкістю 30 об/хв. Повна площа затравальних кристалів змінювалася від 800 до 3000 мм 2 залежно від об'єму розчину розплаву, що використовується. Монокристали з найбільш розвиненою морфологією, гладкою поверхнею основних площин та високою оптичною якістю були вирощені при переохолодженні розчину розплаву зі швидкістю про С/день. У цьому випадку здійснювалося квазірівноважне зростання зі швидкістю
0.05 мм/добу вздовж напрямків [1010] та [11 2 0]. Монокристали, вирощені протягом оптимального циклу зростання три місяці, мають вагу близько 150 карат і форму закінченої призми з площинами пінакоїда і іноді дипіраміди рис.1. Вирощування монокристалів олександриту здійснювалося за подібною методикою. Як розчинник використовувалася суміш Bi 2 O 5 MoO 3. Температурний інтервал вирощування про З, швидкість охолодження розчину-розплаву 1 2 про З / добу. В якості затравальних кристалів використовували зрізи паралельні площині (1010). 768
4 Мал.1. 2. Характеристика якості монокристалів смарагду. Для вивчення оптичної якості кристалів, дефектів структури та вмісту домішок були проведені візуальні спостереження в оптичному мікроскопі NU 2 (Карл Цейсс, Єна), вимірювання спектрів поглинання, пропускання та комбінаційного розсіювання світла (ВРХ), а також рентгенофлюоресцентний аналіз (РФА). Були використані спектрометри: Variant-900, ДРС-52 (з збудженням аргоновим лазером =480 мм), Nokia LP-4900 (забезпечений Si(Li) детектором), що забезпечує рентгено-флюоресцентний аналіз. Спектри поглинання кращих кристалів смарагду підтверджують високу оптичну якість та близьку до досконалої структури [3]. Яскраві смуги поглинання, що спостерігаються, у видимому діапазоні (мм) обумовлені хромотворними добавками хрому і заліза, а в інфрачервоному (більше 4.5 мкм) - відповідають гратовим збудженням берила. Спектр 769
5 , см -1 поглинання смарагду (Рис.2) у видимій області виявляє широку зону з піками при 595 нм для ординарного променя (Е С6), 642 нм (Е С6) екстраординарний промінь, а також 475 нм (Е С6) та 430 нм (Е С6). Лінії EIIC 6 E C Рис.2. Спектр поглинання смарагду у видимій ділянці відповідають переходам з основного стану 4А2 до збуджених через спотворення симетрії 4Т2 і 4Т1 а станам Cr 3+ в октаедрії координації. Два гострі максимуми в області 680 нм (R-лінії) відносяться до забороненого по спину переходу в 2Е стан. Зразки виявляють сильний коефіцієнт поглинання при 600 і 640 нм (21 і 30 см -1 відповідно) і невелике паразитне поглинання в області посилення. Спектр поглинання вирощеного смарагду в цій галузі майже ідеально збігається зі спектром найкращих природних смарагдів із родовища Мюсо в Колумбії [5]. Виміряний час життя індукованого випромінювання становив 45±5 мксек. Висока якість кристалів була підтверджена також лазерним експериментом визначення порога генерації [3]., нм 770