合成工藝提拉法生成寶石

流行飾品材料及工藝教育部職業(yè)教育寶玉石鑒定與加工專業(yè)教學(xué)資源庫GemsandJadeIdentificationandProcessingTeachingResourceLibrary人工寶石的合成工藝建設(shè)者姓名：徐亞蘭

張賢富晶體提拉法

（1）基本原理將籽晶與相同組分的熔體表面相接觸,然后旋轉(zhuǎn)并同時(shí)緩慢上拉籽晶,此時(shí)在籽晶接觸熔體的頂端,開始結(jié)晶.關(guān)鍵是要控制熔體的溫度。（2）提拉法的生長工藝首先將待生長的晶體的原料放在耐高溫的坩堝中加熱熔化，調(diào)整爐內(nèi)溫度場，使熔體上部處于過冷狀態(tài)；然后在籽晶桿上安放一粒籽晶，讓籽晶接觸熔體表面，待籽晶表面稍熔后，提拉并轉(zhuǎn)動(dòng)籽晶桿，使熔體處于過冷狀態(tài)而結(jié)晶于籽晶上，在不斷提拉和旋轉(zhuǎn)過程中，生長出圓柱狀晶體。晶體提拉法

（3）提拉法合成裝置A.加熱系統(tǒng)

加熱系統(tǒng)由加熱、保溫、控溫三部分構(gòu)成。最常用的加熱裝置分為電阻加熱和高頻線圈加熱兩大類。采用電阻加熱，方法簡單，容易控制。保溫裝置通常采用金屬材料以及耐高溫材料等做成的熱屏蔽罩和保溫隔熱層，控溫裝置主要由傳感器、控制器等精密儀器進(jìn)行操作和控制。晶體提拉法

B．坩堝和籽晶夾

作坩堝的材料要求化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、純度高，高溫下機(jī)械強(qiáng)度高，熔點(diǎn)要高于原料的熔點(diǎn)200℃左右。

常用的坩堝材料為鉑、銥、鉬、石墨、二氧化硅或其它高熔點(diǎn)氧化物。其中鉑、銥和鉬主要用于生長氧化物類晶體。

籽晶用籽晶夾來裝夾。籽晶要求選用無位錯(cuò)或位錯(cuò)密度低的相應(yīng)寶石單晶。晶體提拉法C．傳動(dòng)系統(tǒng)為了獲得穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)和升降，傳動(dòng)系統(tǒng)由籽晶桿、坩堝軸和升降系統(tǒng)組成。D．氣氛控制系統(tǒng)不同晶體常需要在各種不同的氣氛里進(jìn)行生長。如釔鋁榴石和剛玉晶體需要在氬氣氣氛中進(jìn)行生長。該系統(tǒng)由真空裝置和充氣裝置組成。晶體提拉法E．后加熱器

后熱器可用高熔點(diǎn)氧化物如氧化鋁、陶瓷或多層金屬反射器如鉬片、鉑片等制成。通常放在坩堝的上部，生長的晶體逐漸進(jìn)入后熱器，生長完畢后就在后熱器中冷卻至室溫。后熱器的主要作用是調(diào)節(jié)晶體和熔體之間的溫度梯度，控制晶體的直徑，避免組分過冷現(xiàn)象引起晶體破裂。晶體提拉法

（4）晶體提拉法生長要點(diǎn)A.溫度控制

熔體的溫度控制是關(guān)鍵。要求熔體中溫度的分布在固液界面處保持熔點(diǎn)溫度，保證籽晶周圍的熔體有一定的過冷度，熔體的其余部分保持過熱。這樣，才可保證熔體中不產(chǎn)生其它晶核，在界面上原子或分子按籽晶的結(jié)構(gòu)排列成單晶。

為了保持一定的過冷度，生長界面必須不斷地向遠(yuǎn)離凝固點(diǎn)等溫面的低溫方向移動(dòng)，晶體才能不斷長大。另外，熔體的溫度通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室溫，為使熔體保持其適當(dāng)?shù)臏囟?，還必須由加熱器不斷供應(yīng)熱量。晶體提拉法

（4）晶體提拉法生長要點(diǎn)B.提拉速率提拉的速率決定晶體生長速度和質(zhì)量。適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，可對熔體產(chǎn)生良好的攪拌，達(dá)到減少徑向溫度梯度，阻止組分過冷的目的。一般提拉速率為每小時(shí)6-15mm。在晶體提拉法生長過程中，常采用“縮頸”技術(shù)以減少晶體的位錯(cuò)，即在保證籽晶和熔體充分沾潤后，旋轉(zhuǎn)并提拉籽晶，這時(shí)界面上原子或分子開始按籽晶的結(jié)構(gòu)排列，然后暫停提拉，當(dāng)籽晶直徑擴(kuò)大至一定寬度（擴(kuò)肩）后，再旋轉(zhuǎn)提拉出等徑生長的棒狀晶體。這種擴(kuò)肩前的旋轉(zhuǎn)提拉使籽晶直徑縮小，故稱為“縮頸”技術(shù)。晶體提拉法

（5）提拉法的優(yōu)點(diǎn)可用來生長一些高熔點(diǎn)的氧化物晶體。所生長的晶體往往看不出明顯的合成晶的痕跡。

1）在晶體生長過程中可以直接進(jìn)行測試與觀察，有利于控制生長條件；2）使用優(yōu)質(zhì)定向籽晶和“縮頸”技術(shù)，可減少晶體缺陷，獲得所需取向的晶體；3）晶體生長速度較快；4）晶體位錯(cuò)密度低，光學(xué)均一性高。5）晶體質(zhì)量較高，通常純度也較高。晶體提拉法

（6）提拉法的缺點(diǎn)(1)坩堝材料對晶體可能產(chǎn)生污染；(2