Brevet FR2128392A1 — publié le 19721020

i 2128392 L'invention concerne un procédé de fabrication de monocristaux de tétrathiocyanate de cadmium et de mercure. On peut utiliser comme on le sait déjà des monocristaux de tétrathiocyanate de cadmium et de mercure, notam-5 ment pour la conversion non linéaire de fréquence de la lumière laser et on obtient dans ce cas un rendement élevé. On a proposé de faire grossir des cristaux de ce type à partir d'une solution dans un gel de silice. Dans ce procédé i\ se forme des cristaux possédant une forme cristalline bisphénoïde avec une longueur 10 d'arête comprise entre 3 et 5 mm. Des formes de corps cristallins de ce genre ne conviennent pas pour la conversion de fréquence de la lumière laser ; on doit plutôt, à partir de celles-ci, tailler des corps cristallins suivant des formes déterminées. Il ne subsiste alors que des cristaux qui possèdent des longueurs d'arêtes 15 comprises entre 1 et 2 mm. Etant donné que le rendement des processus de conversion de fréquence augmente avec le carré de là dimension linéaire il est souhaitable de faire grossir davantage les corps cristallins. On pourrait penser à d'autres procédés courants 20 qui permettent de faire croître des cristaux cristallins importants à partir de la masse en fusion. Etant donné que le tétrathiocyanate de cadmium et de mercure se décompose lorsqu'il est chauffé à des températures supérieures à 200°C ce procédé ne convient pas et il en est de même pour celui qui consiste à faire croître ces 25 cristaux à partir d'une solution acqueuse étant donné qu'un cristal de cette substance ne possède dans l'eau qu'une faible solubilité g qui est par exemple approximativement égale à 2-10" Mol/l =9,3 gA à une température de 60°C. Cependant on a besoin de solubilités sensiblement plus fortes, à savoir des solubilités allant jusqu'à 30 100 g/1 pour fabriquer les monocristaux suivant la présente invention. L'invention a pour objet de fournir un procédé de fabrication de monocristaux de tétrathiocyanate de cadmium et de mercure avec lequel on peut réaliser des corps cristallins 35 importants en utilisant des méthodes simples. Ce résultat est obtenu conformément à l'invention grâce au fait que l'on prépare une solution sursaturée de tétrathiocyanate de cadmium et de mercure Çd^Hg(SCN)^ dans un mélange d'eau et d'alcool, à partir de laquelle les cristaux de 40 tétrathiocyanate de cadmium et de mercure cristallisent. 72 06776 2 2128392 On utilise de façon avantageuse de l'éthanol comme alcool dans le mélange alcool-eau étant donné que la solubilité du tétrathiocyanate de mercure et de cadmium dans un mélange éthanol-eau est très élevée et est égale approximativement à • 5 73 g/l, dans le cas où la concentration de l'éthanol dans l'eau est approximativement de 75 %. Dans ce procédé on prépare tout d'abord une solution non saturée ou une solution saturée, qui peut ensuite être amenée à l'état de sursaturation par diminution delà proportion d'un constituant du solvant. On prépare de préférence 10 une solution saturée, la concentration en éthanol du solvant étant égale à 77 % et, on diminue la proportion de l'éthanol jusqu'à 25 % ou celle de l'eau jusqu'à obtenir une concentration en éthanol égale au moins a 95 %. Dans le premier cas on obtient une solution 15 sursaturée notamment en éliminant principalement par soufflage la vapeur d'éthanol qui apparaît au-dessus de la solution. Il se produit de ce fait une diminution de la concentration en éthanol dans le solvant, ce qui entraîne une diminution de la solubilité du matériau cristallin dans le solvant. De même une diminution de la 20 solubilité apparaît lorsque l'on augmente la concentration en éthanol d'une valeur initiale égale à 77 % jusqu'à la valeur 95 % en traitant la vapeur présente au-dessus de la. solution avec des substances déshydratantes. Dans les deux cas il apparaît une solution sursaturée ce qui conduit à la cristallisation des cristaux 25 souhaités. La cristallisation peut de préférence avoir lieu à une température d'environ 20°C. Il est particulièrement avantageux de préparer à une température égale approximativement à 50°C, une solution sursaturée et de la refroidir-ensuite jusqu'à 30 une température d'environ 20°C pour laquelle la solubilité du tétrathiocyanate de cadmium et de mercure est inférieure à celle qu'il possède à 50°C. Des températures supérieures à 50°C conduisent, pendant les intervalles de temps de quelques semaines nécessaires dans ce cas, à une décomposition plus faible de la substan-35 ce et doivent par conséquent être évitées. A titre d'exemple on a décirt ci-dessous et illustré au dessin annexé un mode d'exécution du procédé suivant 1'invention. La figure 1 représente de façon quantitative 40 la variation de la solubilité du tétrathiocyanate de cadmium et 72 06776 3 2128392 de mercure en fonction de la concentration de l'éthanol dans l'eau à 20,4°C. Comme on peut le voir la solubilité de la substance dans les mélanges éthanol-eau augmente fortement avec la concentration en éthanol, dans la gamme de mélange comprise entre une 5 teneur de 25 % et de 75 % d'éthanol, et atteint un maximum pour des mélanges contenant 77 % d'éthanol. Pour cette proportion d'é-thanol dans l'eau la solubilité du tétrathiocyanate de cadmium et de mercure est égale approximativement à 73 g/l. Si la concentration de l'éthanol est comprise entre 77 % et 95 %, la solubili-10 té diminue alors rapidement lorsque la proportion en éthanol augmente. Si l'on désire à présent faire grossir un cristal important dans une solution de ce type, on peut a1ors, dans une solution saturée avec un solvant contenant environ 75 % d'é-15 thanol dans l'eau, diminuer la concentration en éthanol jusqu'à 25 % en entraînant par soufflage la vapeur d'éthanol présente au-dessus du solvant. La solubilité de la substance diminue jusqu'à une valeur égale environ à 5 g/1. Oh obtient ainsi une sursaiura-tion de la solution que l'on peut contrôler, ce qui conduit à la 20 cristallisation de la substance dissoute. On obtient une sursaturation semblable lorsque l'on augmente la concentration en éthanol-d'environ 77 % jusqu'à 95 %, conformément à la partie droite de la courbe définie à partir du maximum. Celà peut être réalisé en traitant la vapeur présente au 25 dessus de la solution avec des substances déshydratantes ou en enlevant l'eau de la solution proprement dite. On peut aussi obtenir une solution sursaturéé en ajoutant lentement de l'eau pure ou de l'alcool pur dans le mélange alcool-eau. Dans un premier cas on ajoute de l'eau à un 30 mélange éthanol-eau dont la concentration en éthanol est inférieure ou égale à 77 % et dans un deuxième cas on ajoute de l'éthanol à un mélange éthanol-eau dont la concentration en éthanol est supérieure ou égale à 77 %. On peut dans ces derniers cas éviter la formation de germes étrangers indésirables, qui peut avoir lieu 35 lorsque le niveau du liquide diminue du fait que la solution se fixe par séchage sur le bord du récipient, étant donné que le niveau du liquide demeure constant ou même augmente. Outre la sursaturation qui peut être causée par la variation de la concentration éthanol-eau, on peut aussi 40 obtenir une sursaturation lorsque l'on diminue la solubilité de 72 06776 4 2128392 la substance dans le mélange éthanol-eau en abaissant la température de 50°C à 20°C. La variation de la solubilité en fonction de la température est représentée sur la figure 2. Cette troisième possibilité de production d'une sursaturation présente, dans le cas du thiocyanate de cadmium et de mercure, l'inconvénient qui consiste en ce que,pour des températures supérieures à 50°^ une faible décomposition a lieu dans la solution. Au bout de quelques jours la solution se colore faiblement en jaune et il existe le danger consistant en ce que des produits de décomposition s'introduisent dans les cristaux sous la forme d'impuretés. 72 06776 5 2128392 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de monocristaux de tétrathiocyanate de cadmium et de mercure, caractérisé par le fait que l'on prépare une solution sursaturée de tétrathiocyanate de 5 cadmium et de mercure dans un mélange d'eau et d'alcool, des cristaux de tétrathiocyanate de cadmium et de mercure cristallisant a partir de cette solution. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise de l'éthanol comme alcool dans 10 le mélange alcool-eau. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on prépare une solution non saturée ou saturée de tétrathiocyanate de cadmium et de mercure dans le solvant, cette solution étant ensuite portée à l'état de 15 saturation par diminution de la proportion d'un constituant du solvant. 4. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on sature tout d'abord la solution et que la concentration en éthanol du solvant, constitué 20 par de l'eau et de l'éthanol, est égale à 77 % et que l'on diminue la proportion en éthanol jusqu'à 25 %. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qué l'on sature tout d'abord la solution et que la concentration en éthanol du solvant, constitué 25 par de l'eau et de l'éthanol, est égale à 77 % et que l'on diminue la proportion de l'eau jusqu'à ce que l'on obtienne uee-concentra-tion en éthanol égale au maximum à 95 %. 6. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on obtient une solution sursaturée en 30 éliminant par soufflage Drincipalement la vapeur d'éthanol qui apparaît au-dessus de ls solution. 7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé par. le fait que l'on obtient une solution sursaturée en traitant la vapeur apparaissant au-dessus de la solution avec un 35 agent déshydratant. 8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait què l'on prépare une solution non saturée ou une solution saturée de tétrathiocyanate de cadmium et de mercure dans le solvant, cette solution pouvant ensuite être amenée à 40 l'état de sursaturation par addition d'eau pure (dans le cas d'une 72 06776 6 2126392 concentration en éthanol^. 77 %) et/ou d'alcool pur ( dans le cas d'une concentration en éthanol^>77 %). 9. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé par le fait que la cristallisation a lieu à une température d'environ 20°C. 10. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé par le fait que l'on sature la solution à une température d'environ 50°C et qu'on la laisse ensuite se refroidir à une température égale a environ 20°C.