СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКОЛ GEX S1-X (X=0,1-0,5)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКОЛ GEX S1-X (X=0,1-0,5)


RU (11) 2186744 (13) C1

(51) 7 C03C3/32 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2002.08.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2001103938/03 
(22) Дата подачи заявки: 2001.02.12 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.02.12 
(45) Опубликовано: 2002.08.10 
(56) Аналоги изобретения: БОРИСОВА З.У. Халькогенидные полупроводниковые стекла. - Л.: ЛГУ, 1983, с.344. RU 2021218 C1, 15.10.1994. JP 57- 17445 A, 29.01.1982. ЕР 0514882 А1, 20.05.1992. US 5629248 А, 13.05.1997. GB 2330831 А, 04.11.1998. 
(71) Имя заявителя: Санкт-Петербургский государственный технический университет 
(72) Имя изобретателя: Ананичев В.А.; Блинов Л.Н.; Воронова А.Е.; Белых А.В.; Танцура Н.П. 
(73) Имя патентообладателя: Санкт-Петербургский государственный технический университет 
(98) Адрес для переписки: 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29, СПбГТУ, патентно-лицензионный отдел 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКОЛ GEX S1-X (X=0,1-0,5) 
Изобретение относится к области химии и может быть использовано для синтеза стекол GexS1-x(X= 0,1-0,5) особой чистоты. Задачей изобретения является снижение температуры синтеза и увеличение прозрачности стекол GexS1-x(X= 0,1-0,5) в диапазоне частот 1500-4000 см-1. В способе получения стекол GexS1-x(X= 0,1-0,5), включающем загрузку элементарных Ge и S в реакционную камеру, вакуумирование, нагревание и закалку, реакционную камеру выполняют в виде двух сообщающихся сосудов, вводят дополнительно Вr в герметичном сосуде. Затем вскрывают в ней сосуд с Вг, проводят взаимодействие компонентов шихты с Br при Тmax 550oС. Образовавшийся GeBr4 и легколетучие примеси конденсируют во втором сосуде и отпаивают его. Способ позволяет получать стекла, целевые свойства которых чувствительны к примесям. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области химии и может быть использовано для синтеза стекол GexS1-x(X=0,1-0,5) особой чистоты.
Известен способ получения халькогенидного стекла GeS2 [Ананичев В.А., Печерицин И.М., Крылов Н.И., Байдаков Л.А. Способ получения халькогенидного стекла GeS2. Патент Российской Федерации 2021218. 15.10.94. Бюл. 19.], включающий загрузку Gе2S3Вr2 в реакционную камеру, нагрев при 500-550oС в двухкамерном сосуде с обеспечением градиента температур от температуры синтеза в одной камере до комнатной температуры в другой камере, закаливание на воздухе.
В аналоге использование в качестве шихты сплава Gе2S3Вr2, разлагающегося при температуре 500-550oС обеспечивает получение стекла состава GeS2. Однако способ не позволяет вводить в состав шихты Ge и S в любых соотношениях и, следовательно, получать стекла GexS1-x(X=0,1-0,5) с различными оптическими, электрическими, термическими и другими характеристиками.
Способ не учитывает также возможность растворения примесей в стеклующемся расплаве в результате нарушения фазового равновесия в реакционной камере двухкамерного сосуда в процессе закалки (ликвидации градиента температур от температуры синтеза в одной камере до комнатной температуры в другой камере).
Наиболее близким изобретением по технической сущности является способ получения стекол GexS1-x(X=0,1-0,5) [Борисова З.У. Халькогенидные полупроводниковые стекла. Л.: Изд. ЛГУ, 1983. 344 с.], включающий загрузку элементарных Ge и S в реакционную камеру, выполненную из кварцевого стекла, вакуумирование, нагревание до температур 900-950oС, выдержку и закалку.
Степень чистоты стекол, получаемых этим способом, определяется содержанием примесей в исходных веществах Ge и S и температурно-временными условиями синтеза.
Способ не позволяет удалять химически связанные с сеткой стекла легколетучие примеси водорода, кислорода и углерода, находящиеся в стекле в виде Ge-H, S-H, ОН групп и растворенные в ней молекулы Н2О, CS2, COS, вызывающие селективное поглощение в области высокой прозрачности стекол.
Способ не учитывает также большую скорость поступления примесей из стенок кварцевого сосуда в расплав стекла, синтезируемого при высокой температуре, и не исключает появление в нем гетерофазных включений, рассеивающих и поглощающих излучение.
Задачей изобретения является снижение температуры синтеза, увеличение прозрачности стекол GexS1-x(X=0,1-0,5) в диапазоне частот 1500-4000 см-1.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения стекол GexS1-x(X=0,1-0,5), включающем загрузку Ge и S в реакционную камеру, вакуумирование, нагревание и закалку, реакционную камеру выполняют в виде двух сообщающихся сосудов, вводят дополнительно Вr в герметичном сосуде, вскрывают в ней сосуд с Вr, проводят взаимодействие компонентов шихты с Вr при Тmax550oC, образовавшийся GeBr4 и легколетучие примеси конденсируют во втором сосуде и отпаивают его.
Использование для получения стекол GexS1-x (X=0,1-0,5) элементарных Ge, S и Вr приводит согласно уравнениям реакции

S+Вr2= SВr2, 2SВr2= S2Вr2+Вr2, Ge+2Br2= GeBr4, Н2+Вr2=2НВr, GeS2+H2= GeS+H2S, GeS+H2= Ge+H2S, GeS+2O2=GeO2+SO2, GeO2+4HBr=GeBr4+2H2O, GeO+3HBr= GeHBr3+H2O, SO2+C=CO2+S к очистке Ge и S в результате образования из твердых, тугоплавких и высококипящих соединений газообразных и жидких легколетучих продуктов в момент бромирования-вскрытия сосуда с бромом в реакционной камере.
Взаимодействие Ge и S с химически активным Вr при Тmax 550oС приводит к образованию стеклообразующего расплава GexS1-х, газообразного GeBr4 и легколетучих примесей.
Конденсация GeBr4 и легколетучих примесей во втором сосуде и удаление сосуда с конденсатом перед закаливанием стеклообразующего расплава исключает возможность растворения примесей в расплаве в процессе закалки.
Понижение температуры бромирования компонентов шихты ниже 550oС приводит к неполному их взаимодействию и кристаллизации стеклообразующего расплава при охлаждении.
Существенным отличием заявленного способа получения стекол GexS1-x(X= 0,1-0,5) является введение в реакционную камеру Вr в герметичном сосуде, вакуумирование камеры, вскрытие в ней сосуда с бромом, проведение взаимодействия компонентов шихты при Тmax550oС, отделение сосуда с расплавом стекла от сосуда с примесями, в результате которого образуются стекла GexS1-x(X= 0,1-0,5) высокой прозрачности, практически не содержащие полос поглощения в диапазоне частот 1500-4000 см-1.
Пример 1. Для получения 10 г стекла состава Ge0,12S0,88 кварцевый сосуд заполняли бромом и герметизировали. Бром 3,4331 г, германий 3,13911 г и серу 7,64059 г загружали в реакционную камеру, выполненную из кварцевого стекла в виде двух сообщающихся сосудов. Реакционную камеру вакуумировали до давления 10-4-10-5 мм рт. ст. и герметизировали. Затем сосуд с бромом вскрывали непосредственно в реакционной камере. Реакционную камеру помещали в печь и нагревали до Тmax=553oС. Образовавшийся GeBr4 и легколетучие примеси конденсировали во втором сосуде, отпаивали. Последующей закалкой расплава получали стекло состава Ge0,12S0,88 высокой прозрачности, практически не содержащее примесных полос поглощения в диапазоне частот 1500-4000 см-1.
Пример 2. Для получения 10 г стекла состава Ge0,50S0,50 кварцевый сосуд заполняли бромом и герметизировали. Бром 3,4331 г, германий 3,1391 г и серу 7,6406 г загружали в реакционную камеру, выполненную из кварцевого стекла в виде двух сообщающихся сосудов. Реакционную камеру вакуумировали до давления 10-4-10-5 мм рт. ст. и герметизировали. Затем сосуд с бромом вскрывали непосредственно в реакционной камере. Реакционную камеру помещали в печь и нагревали до Тmax=550oС. Образовавшийся GeBr4 и легколетучие примеси конденсировали во втором сосуде и отпаивали. Последующей закалкой расплава получали стекло состава Ge0,50S0,50 высокой прозрачности, практически не содержащее примесных полос поглощения в диапазоне частот 1500-4000 см-1.
Использование данного способа получения стекол GexS1-x (X=0,1-0,5) обеспечивает по сравнению с известным способом следующие преимущества:

-возможность получения стекол GexS1-x (X=0,1-0,5) высокой прозрачности, не содержащих примесных полос поглощения в диапазоне частот 1500-4000 см-1.
-возможность снизить температуру синтеза стекол GexS1-x (X=0,1-0,5) от 900 до 550oС. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ получения стекол GexS1-x (x=0,1-0,5), включающий загрузку Ge и S в реакционную камеру, вакуумирование, нагревание и закалку, отличающийся тем, что реакционную камеру выполняют в виде двух сообщающихся сосудов, вводят дополнительно Вr в герметичном сосуде, вскрывают в ней сосуд с Вr, проводят взаимодействие компонентов шихты с Вr при Тmax550oС, образовавшийся GeBr4 и легколетучие примеси конденсируют во втором сосуде и отпаивают его.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к стекольной промышленности: стекольные составы и композиции, обработка стекла, оборудование для производства и разработки новых стекольных составов и композиций, приспособления и механизмы для обработки и производства стекла, специальные стекла и др.



Стекло. Стекольные составы и композиции. Обработка стекла




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "закалка стекла". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("закалка" или "стекла").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+закалка -стекла".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "состав" будут найдены слова "составы", "составом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "состав!".


Рейтинг@Mail.ru