СПОСОБ СИНТЕЗА АЛМАЗОВ
DIAMOND SYNTHESIS METHOD

Изобретение относится к области технологии минерального сырья, в частности к технологии получения синтетических алмазов.
-7
-12
7
14
2
Известен способ синтеза микропорошков алмазов [Патент РФ №2042614, МПК С01В 31/06, 1995.08.27], включающий воздействие на неалмазные модификации углерода высоких давлений и температур, соответствующих области стабильности алмаза. Воздействие осуществляют обработкой поверхности образцов сфокусированным излучением импульсного лазера, работающего в режиме модулированной добротности с длительностью лазерного импульса 10-10 с и плотностью мощности излучения 10-10 Вт/см. Недостатком данного метода является возникновение большого градиента температуры, что вызывает механические напряжения, следствием которых является образование дефектов, обычно дислокаций.
Наиболее близким является способ синтеза алмазов [Патент РФ №2068391, МПК С01В 31/06, 1996.10.27], включающий воздействие на заготовку из графита импульса лазерного излучения в области дозародышевого состояния фазовой диаграммы при давлении 40 ГПа и температуре 300 К. В данном случае используют заготовку в виде куба с затравочным кристаллом в центре одной или нескольких граней, покрытых слоем из волокнистого композита, с ориентацией волокон вдоль граней куба и имеющих в центре каждой грани воспринимающий лазерное излучение конический выступ из того же композита с ориентацией его оси в центр куба. Недостатком данного метода является сложность создания заготовки для синтеза алмазов.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение синтетических алмазов из нефтяного сырья, расширение способов синтеза алмазов.
2
5
-7
-12
Технический результат достигается тем, что монокристалл алмаза покрывается нефтяной пленкой и облучается миллисекундным рубиновым лазером с плотностью энергии W=35-40 Дж/см и длительностью импульса t=0.5 мс. В отличие от выше указанных способов синтеза алмазов, применение миллисекундных лазерных импульсов сопровождается градиентом температуры ~10 град/с, что на несколько порядков меньше, чем у импульсов с длительностью 10-10 с. Таким образом, уменьшение градиента температуры сопровождается образованием более совершенной структуры кристаллов.
Структуры исходного и облученного кристалла исследовались с помощью четырехкружного рентгеновского дифрактометра Р4. Исследования параметров решетки, распределения электронной плотности, а также напряжений и размеров когерентно рассеивающих рентгеновские лучи блоков указывают на то, что данное воздействие оказывает существенное влияние на монокристаллы. Импульсное лазерное облучение создает высокое давление в нефтяных дисперсных системах, вызывая тем самым изменение размера сложных структурных единиц даже вне области облучения. Полученные результаты можно трактовать как наращивание на поверхности монокристаллов слоев и отдельных образований с параметрами решетки, незначительно превышающими параметры исходного кристалла (Фиг.1, Фиг.2).
2
t=
Пример 1:кристалл алмаза диаметром 0.3 мм покрываем нефтяной пленкой (для эксперимента используется Ярегская нефть) и облучаем рубиновым лазером с плотностью энергии W=1 Дж/см. Длительность импульса 0.5 мс, количество облучений - 1. Никаких новообразований на поверхности кристалла не наблюдается.
2
2
Пример 2: способ осуществляется аналогично примеру 1, только плотность энергии W=15 Дж/см. Никаких новообразований на поверхности кристалла также не выявлено. При плотностях энергии 18, 22, 25 Дж/смрезультат не меняется.
2
Пример 3: в результате синтеза при плотности энергии облучения W=35 Дж/см, длительности импульса t=0.5 мс, количестве облучений - 1 было выявлено образование на поверхности исходного кристалла новых слоев и отдельных мелких образований.
2
2
Пример 4: способ осуществляется аналогично примеру 3, но плотность энергии W=40 Дж/см. Также наблюдаются новообразования на поверхности кристалла. При дальнейшем увеличении плотности энергии (50 и 70 Дж/см) выявлена генерация дефектов. При увеличения количества облучений от 2 до 5 происходит "слет" новообразований с поверхности кристалла.
2
Таким образом, оптимальными для синтеза алмазов являются следующие условия: плотность энергии W=35-40 Дж/см, длительность импульса t=0.5 мс, количество облучений - 1.
Параметры кристаллической решетки определялись по угловому положению отражений от 30 атомных плоскостей, поочередно выводимых в вертикальное положение. Распределение электронной плотности строилось на основе разложения плотности в ряд Фурье. Напряжения и размеры блоков определялись по ширине рефлексов.