На протяжении более ста лет ученые пытались любыми методами, порой достаточно остроумными, получить алмазы из других форм углерода, пока в феврале 1955 г. не появилось достоверное сообщение о первом успехе американских исследователей из фирмы «Дженерал электрик». Группа работников в лаборатории в Шенектеди в небольшой пирофиллитовой камере подвергла угле-родосодержащий материал давлениям порядка 100 ООО атм и температурам свыше 2760 °С. В таких жестких условиях очень быстро-образовались мелкие кристаллы алмаза. Было найдено, что переходу графита в алмаз способствует присутствие никеля и других металлических катализаторов, и в первых образцах алмазного порошка, полученного фирмой «Дженерал электрик», было обнаружено до 0,2% никеля, что делало частицы алмазного порошка магнитными.

Годы, затраченные на исследования в области физики высоких давлений и разработку методов получения таких давлений, а также успехи, достигнутые в этом направлении, в особенности П. У. Бриджменом (США), проложили дорогу для синтеза алмазов. Как это часто случается, однажды продемонстрированная реальность почти нереального подвига (подъем на Эверест, перелет через Атлантику и т. п.) влечет за собой быстрое повторение первого успеха многими другими, вследствие чего рискованное предприятие начинает казаться уже почти обычным делом. Поэтому, пожалуй, не удивительно, что после первого успеха фирмы «Дженерал электрик» аналогичные результаты были достигнуты многими другими исследователями. При этом, хотя общие принципы методов были аналогичными, детали процессов сильно различа--лись. В настоящее время синтетические алмазы производятся не только фирмой «Дженерал электрик» и некоторыми другими .крупными исследовательскими центрами США, но также крупным электрическим концерном ASEA в Швеции, фирмой «Филипс» в Эйндховене, Лабораторией по исследованию алмазов концерна «Де Бирс» в Иоганнесбурге, фирмой «Сибаура электрик» в Токио, Академией наук СССР и Национальной физической лабораторией в Лондоне. Микроскопические кристаллы синтетического алмаза показаны на рис. 7.22.

Подробнее »

Титанат стронция, который, как минерал, в природе не найден, получают в усовершенствованной печи Вернейля. При этом в печь вводят дополнительное количество кислорода через кольцевую трубу, опоясывающую основную трубу, подводящую к горелке водород. Готовые були титаната стронция, как и були рутила, имеют черный цветЭффект, производимый в нормальном человеческом глазе светом определенных длин волн (см. Спектр). и для получения бесцветного материала их необходимо отжечь в кислороде.

Титанат стронция (известный в торговле под названием «фабул ит») по своему внешнему виду и оптическим свойствам стоит к алмазу ближе, чем какой-либо другой минерал, природный или синтетический. Он практически бесцветен, относится к кубической сингонии и поэтому изотропен, его показатель преломления 2,41, т. е. Практически такой же, как у алмаза. Дисперсия титаната стронция приблизительно в четыре раза выше дисперсии алмаза, и поэтому у него игра больше, чем у алмаза, однако не такая сильная, как у рутила. Удельный вес титаната стронция равен 5,13, а твердость около 5,5. Последняя особенность служит хорошим признаком для распознавания закрепленного камня. Стальная игла, которая является одним из наиболее легкодоступных «индикаторов твердости» и при этом не сильно повреждает камень, оставляет след на титанате стронция, тогда как на алмазе, есте

Подробнее »

Когда французский ученый О. Вернейль сконструировал свою специальную печь (рис. 7.2) с водородно-кислородной горелкой, все ранние способы получения синтетического рубина были оставлены и началась эра промышленного производства синтетических драгоценных камней. С тех пор и до настоящего времени метод Вернейля успешно применяется для получения не только рубина л различных по цвету сапфиров, но также для производства шпинели, рутила и титаната стронция, что будет описано ниже.

Некоторые характерные признаки (изогнутые линии роста и газовые пузырьки), отличающие вернейлевские корунды от их природных аналогов, связаны со спецификой процесса их выращивания; поэтому мы считаем полезным привести его краткое описание.

Наиболее важное условие этого процесса — чистота шихты, а также кислорода и водорода, используемых в горелке. Окись алюминия, основную составляющую корунда, получают из алюмоам-миачных квасцов. Они представляют собой октаэдрические кристаллы двойного сульфата аммония и алюминия, содержащего кристаллизационную воду. Их подвергают перекристаллизации для повышения чистоты, а затем прокаливают в большом тигле при температуре 1100°С. Квасцы разлагаются с образованием аммиака, двуокиси серы и паров воды, которые улетучиваются. Остается осадок — чистая окись алюминия в виде неустойчивой гамма-модификации — очень мелкого порошка. Если хотят получить рубин, то в квасцы перед прокаливанием вводят до 8% окиси хрома, вследствие чего прокаленный продукт приобретает бледно-зеленый цветЭффект, производимый в нормальном человеческом глазе светом определенных длин волн (см. Спектр).. Для получения синего сапфира в квасцы добавляют окислы железа или титана. Цвет желтого сапфира создается окисью никеля, александритоподобного корунда — окисью ванадия и т. д. Готовую шихту в виде порошка загружают в бункер, расположенный в верхней части печи. Дно бункера представляет собой сито. Горелка находится в кольцевой камере. Шихта под действием периодического постукивания механическим молоточком по бункеру начинает падать вниз, проходя через пламя; здесь порошок плавится. Расплавленная капля, пройдя через круглую камеру плавления, попадает на керамическую подложку, где сначала образуется большое количество мелких кристалликов корунда, слагающих конус. Затем пламя в печи регулируют таким образом, чтобы в центре конуса начал расти небольшой стерженек, переходящий кверху в монокристалл. По мере подачи шихты он расширяется, образуя булю обычной формы — сужающийся книзу цилиндр диаметром около 18 мм.