[go: up one dir, main page]

KR20050010513A - Method for manipulating a rare earth chloride or bromide or iodide in a crucible comprising carbon - Google Patents

Method for manipulating a rare earth chloride or bromide or iodide in a crucible comprising carbon Download PDF

Info

Publication number
KR20050010513A
KR20050010513A KR10-2004-7020191A KR20047020191A KR20050010513A KR 20050010513 A KR20050010513 A KR 20050010513A KR 20047020191 A KR20047020191 A KR 20047020191A KR 20050010513 A KR20050010513 A KR 20050010513A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composition
crucible
rare earth
graphite
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR10-2004-7020191A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
알랭 일티
블라디미르 오우스펜스키
Original Assignee
쌩-고벵 크리스톡스 에 드테끄퇴르
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쌩-고벵 크리스톡스 에 드테끄퇴르 filed Critical 쌩-고벵 크리스톡스 에 드테끄퇴르
Priority claimed from PCT/FR2003/001735 external-priority patent/WO2003106741A2/en
Publication of KR20050010513A publication Critical patent/KR20050010513A/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10Crucibles or containers for supporting the melt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명은 특히 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물로부터의 결정 성장의 환경내에서 상기 조성물의 조성 방법에 관한 것이며, 이때 상기 결정은 화학식 AeLnfX(3f+e)로 표시되고, 여기서 Ln은 하나 이상의 희토류를 나타내고, X는 Cl, Br 또는 I로부터 선택된 하나 이상의 할로겐 원자를 나타내고, A는 K, Li, Na, Rb 또는 Cs와 같은 하나 이상의 알칼리 금속을 나타내어, 0일 수 있는 e는 2f 이하이고 f는 1 이상이다. 이러한 방식으로 우수한 섬광(scintillation) 특성을 나타내는 단결정을 성장시킬 수 있다.The present invention relates, in particular, to a process for the composition of said composition in the environment of crystal growth from a composition comprising a rare earth halide, wherein said crystal is represented by the formula A e Ln f X (3f + e) , where Ln E represents one or more rare earths, X represents one or more halogen atoms selected from Cl, Br or I, and A represents one or more alkali metals such as K, Li, Na, Rb or Cs so that e which may be zero is 2f or less And f is 1 or more. In this way it is possible to grow single crystals that exhibit excellent scintillation properties.

Description

탄소를 포함하는 도가니에서 염화, 브롬화 또는 요오드화 희토류를 조정하는 방법{METHOD FOR MANIPULATING A RARE EARTH CHLORIDE OR BROMIDE OR IODIDE IN A CRUCIBLE COMPRISING CARBON}METHODS FOR MANIPULATING A RARE EARTH CHLORIDE OR BROMIDE OR IODIDE IN A CRUCIBLE COMPRISING CARBON}

블화 희토류는 기타 할로겐화물보다 높은 200 내지 500℃의 매우 높은 온도에서 용융하고, 이들은 실리카와 같은 산화물에 대해서, 및 귀금속(플래티늄)에 대해서 부식성이어서, 결정 성장을 위해 이들이 탄소 도가니에서만 조정될 수 있다. 불화물의 조정과 관련하여, 하기 문헌이 언급될 수 있다: 일본 특허 제 03285898 호, 문헌[Blistanov et al., J. Crystal Growth 237-239(2002), 899-903], 문헌[Duffy et al., J. Crystal Growth 203(1999), 405-411], 미국 특허 제 3 959 442 호 및 문헌[Korczak et al., J. Crystal Growth vol 61(1983), No 3, (XP-002233142)].Blended rare earths melt at very high temperatures of 200-500 ° C., higher than other halides, and they are corrosive to oxides such as silica and to precious metals (platinum), so that they can only be adjusted in carbon crucibles for crystal growth. With regard to the adjustment of fluorides, the following documents may be mentioned: Japanese Patent No. 03285898, Blistanov et al., J. Crystal Growth 237-239 (2002), 899-903, Duffy et al. , J. Crystal Growth 203 (1999), 405-411, US Pat. No. 3 959 442, and Korczak et al., J. Crystal Growth vol 61 (1983), No 3, (XP-002233142).

그러나, 탄소 도가니에서 불화물을 조정하면 종종 결정내에서 흑점이 생성된다. 또한, 당해 기술분야의 숙련자에게 있어서, 탄소와 용융물 사이의 반응은, 염화물, 브롬화물 또는 요오드화물이 불화물보다 훨씬 더 흡습성(hygroscopic)이기 때문에 기타 할로겐화물의 경우에서보다 불화물의 경우에 선천적으로 보다 약하다. 사실상, 천연 재료에 존재하는 물 또는 그의 유도체는 흑연을 공격하여 최종 결정에서 흑점이 생성되는 것으로 공지되어 있다. 이는, 탄소가 아닌 재료가 사용되는 경우에 불화물이 아닌 염화물, 브롬화물 또는 요오드화물이 사용되고, 이어 실리카 또는 플래티늄과 같은 기타 재료가 사용되기 때문이다. 이는, 당해 기술분야의 숙련자가 BaF2또는 LaF3결정(이들 2개의 결정은 매우 유사한 방식으로 제조되고, 이들 제조물에 관해서도 유사함)을 성장시키는 경우에 이미 이 같은 흑점을 관찰하였으므로, 염화물, 브롬화물 또는 요오드화물 형태의 천연 재료 할로겐화물을 조정하는 경우에 많은 흑점이 관찰된다는 것을 예상할 수 있다. 그러나, 본 출원인은, 실리카 도가니에서 보다 적은 단점을 갖는, 염화, 브롬화 또는 요오드화 희토류를 조정하기 위한 탄소-함유 도가니를 사용할 수 있다는 것을 발견하였다.However, adjusting fluoride in a carbon crucible often produces dark spots in the crystals. In addition, for those skilled in the art, the reaction between carbon and the melt is inherently more fluoride than in the case of other halides because chloride, bromide or iodide is much more hygroscopic than fluoride. weak. In fact, it is known that water or derivatives thereof present in natural materials attack graphite to produce dark spots in the final crystals. This is because chlorides, bromide or iodides other than fluoride are used where non-carbon materials are used, followed by other materials such as silica or platinum. This is because chlorides, bromine, have already been observed when those skilled in the art have already observed such sunspots when growing BaF 2 or LaF 3 crystals (the two crystals are made in a very similar manner and similar for these preparations). It can be expected that many sunspots are observed when adjusting natural material halides in the form of cargoes or iodides. However, Applicants have found that carbon-containing crucibles for adjusting chlorinated, brominated or iodide rare earths, which have less disadvantages in silica crucibles, can be used.

염화물, 브롬화물 또는 요오드화물 형태의 희토류 할로겐화물이 특히 세륨으로 도핑(doping)되는 경우에 이들, 특히 세륨-도핑된 LnBr3및 세륨-도핑된 LnCl3이 특히 핵 이미지화(nuclear imaging)의 용도(음양 전하 단층 촬영술(positron electorn tomography) 또는 PET, 감마 카메라 등)에 있어서 매우 유용한 섬광 특성을 갖는다. 이들 특성을 탐구하기 위해, 3가(환원)의 원자가를 유지하면서 CeIII방출이 발생하는 320 내지 500㎚에서 투과성인 대형 결정(특히, 단결정)의 형태인 화합물을 수득할 필요가 있다. 또한, 희토류 할로겐화물의 높은 화학 반응성은 도가니로서 사용될 수 있는 재료의 선택을 심각하게 제한한다. 이러한 유형의 결정은 일반적으로 유도-가열된 도가니 또는 저항성 소자의 방사에 의해 가열된 도가니를 포함하는 장비에서 풀링(pulling)함으로써 제조된다. 사용된 천연 재료는 최종 결정에서 바람직하지 못한 흑점이 나타나는 불순물의 원인이 될 수 있다.When rare earth halides in the form of chloride, bromide or iodide are especially doped with cerium, these, in particular cerium-doped LnBr 3 and cerium-doped LnCl 3, are particularly useful for nuclear imaging ( Positron electorn tomography or PET, gamma cameras, etc., have very useful scintillation properties. In order to explore these properties, it is necessary to obtain compounds in the form of large crystals (particularly single crystals) that are transparent at 320 to 500 nm where Ce III emission occurs while maintaining trivalent (reducing) valence. In addition, the high chemical reactivity of rare earth halides severely limits the choice of materials that can be used as crucibles. Crystals of this type are generally made by pulling in equipment that includes induction-heated crucibles or crucibles heated by radiation of resistive elements. The natural materials used can cause impurities that appear undesired in the final crystals.

본 발명은 특히 염화물, 브롬화물 또는 요오드화물 형태의 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물로부터 결정을 성장시키기 위해 상기 조성물의 조정 방법으로, 상기 결정은 일반적으로 화학식 AeLnfX(3f+e)이고, 여기서 Ln은 하나 이상의 희토류를 나타내고, X는 Cl, Br 또는 I로부터 선택된 하나 이상의 할로겐 원자를 나타내고, A는 K, Li, Na, Rb, 또는 Cs로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 금속을 나타내고, e 및 f는 0일 수 있는 e가 2f 이하이고 f가 1 이상인 조성물의 조정 방법에 관한 것이다.The invention in particular the chloride, bromide or adjustment of the composition to grow the crystal from a composition comprising a rare-earth halide of the iodide form of method, the determination is generally the formula A e Ln f X (3f + e), and , Wherein Ln represents at least one rare earth, X represents at least one halogen atom selected from Cl, Br or I, A represents at least one alkali metal selected from K, Li, Na, Rb, or Cs, e and f relates to a process for the adjustment of a composition wherein e may be 0 or less and f is 1 or more.

관련 희토류(할로겐화물의 형태)는 Sc, Y, La, 및 Ce 내지 Lu의 란탄계 화합물을 포함하는 주기률표의 3족(문헌[Handbook of Chemistry and Physics1994-1995, 75thedition]에서 언급된 새로운 표기법에 따름)의 화합물이다. 더욱 구체적으로는, 할로겐화물 Y, La, Gd 및 Lu에 관한 것이고, 특히 Ce 또는 Pr로 도핑된 화합물에 관한 것이다("도판트"란 용어는 본원에서 하나 이상의 다수의 희토류를 치환하는 소수의 희토류를 지칭하고, 소수 및 다소 값은 기호 Ln의 하첨자로 포함됨). 본원과 관련이 있는 희토류 할로겐화물은 LnX3(여기서, Ln은 희토류를 나타내고, X는 Cl, Br 또는 I일 수 있는 할로겐 원자를 나타냄)으로 표시될 수 있다.Related rare earths (in the form of halides) are described in Group 3 of the Periodic Table ( Handbook of Chemistry and Physics 1994-1995, 75 th edition) containing lanthanide compounds of Sc, Y, La, and Ce to Lu According to the new notation). More specifically, it relates to halides Y, La, Gd and Lu, and in particular to compounds doped with Ce or Pr (the term "dopant" refers herein to a small number of rare earths that substitute for one or more of rare earths). , Decimal and more or less values are included as subscripts of the symbol Ln). Rare earth halides in connection with the present application may be represented by LnX 3 , where Ln represents rare earth and X represents a halogen atom, which may be Cl, Br or I.

더욱 구체적으로 관련된 희토류 할로겐화물을 포함하는 상기 조성물은 특히 하기 화합물이다:More specifically said compositions comprising the rare earth halides of interest are in particular compounds:

- Ln이 하나 이상의 희토류를 나타내고, X가 Cl, Br 또는 I로부터 선택된 하나 이상의 할로겐 원자를 나타내고, A가 Rb 또는 Cs와 같은 알칼리 금속을 나타내는 ALn2X7;ALn 2 X 7 in which Ln represents at least one rare earth, X represents at least one halogen atom selected from Cl, Br or I and A represents an alkali metal such as Rb or Cs;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeCl3으로 가능하게 도핑된 LaCl3;- in particular a possibly doped with 0.1 to 50% by weight of CeCl 3 LaCl 3;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeBr3으로 가능하게 도핑된 LnBr3;- in particular a possibly doped with 0.1 to 50% by weight CeBr 3 LnBr 3;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeBr3으로 가능하게 도핑된 LaBr3;- in particular a possibly doped with 0.1 to 50% by weight CeBr 3 LaBr 3;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeBr3으로 가능하게 도핑된 GdBr3;- in particular a possibly doped with 0.1 to 50% by weight CeBr 3 GdBr 3;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeX3으로 가능하게 도핑되고, x가 가능하게는 0 내지 1의 범위이고, Ln이 La와는 상이한 희토류이고, X가 상술한 바와 같이 할로겐인 LaxLn(1-x)X3;La x Ln (1- , in particular possibly doped with 0.1 to 50% by weight CeX 3 , x possibly in the range from 0 to 1, Ln being a rare earth different from La, and X being halogen as described above x) X 3 ;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeBr3으로 가능하게 도핑되고, x가 가능하게는 0 내지 1의 범위인 LaxGd(1-x)Br3;In particular La x Gd (1-x) Br 3 , possibly doped with 0.1 to 50% by weight CeBr 3 , with x possibly in the range from 0 to 1;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeBr3으로 가능하게 도핑되고, x가 가능하게는 0내지 1의 범위인 LaxLu(1-x)Br3;La x Lu (1-x) Br 3 , possibly doped with 0.1 to 50% by weight of CeBr 3 , with x possibly in the range from 0 to 1;

Ln' 및 Ln"가 Ln 유형과는 상이한 2종의 희토류이고, X' 및 X"가 X 유형과는 상이한 2종의 할로겐, 특히 Cl 및 Br이고, x는 가능하게는 0 내지 1의 범위이고, y는 가능하게는 0 내지 1의 범위인 Ln'xLn"(1-x)X3(1-y)X"3y;Ln 'and Ln "are two rare earths different from the Ln type, X' and X" are two halogens different from the X type, in particular Cl and Br, x is possibly in the range 0 to 1 , y is Ln ' x Ln " (1-x) X 3 (1-y) X" 3y , possibly in the range of 0-1;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeBr3으로 가능하게 도핑된 RbGd2Br7;In particular RbGd 2 Br 7 possibly doped with 0.1 to 50% by weight CeBr 3 ;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeCl3으로 가능하게 도핑된 RbLn2Cl7;In particular RbLn 2 Cl 7 possibly doped with 0.1 to 50% by weight of CeCl 3 ;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeBr3으로 가능하게 도핑된 RbLn2Br7;In particular RbLn 2 Br 7 possibly doped with 0.1 to 50% by weight CeBr 3 ;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeCl3으로 가능하게 도핑된 CsLn2Cl7;Especially CsLn 2 Cl 7 possibly doped with 0.1 to 50% by weight CeCl 3 ;

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeBr3으로 가능하게 도핑된 CsLn2Br7; 및Especially CsLn 2 Br 7 possibly doped with 0.1 to 50% by weight CeBr 3 ; And

- 특히 0.1 내지 50중량%의 CeCl3으로 가능하게 도핑된 K2LaCl5.In particular K 2 LaCl 5 possibly doped with 0.1 to 50% by weight of CeCl 3 .

상기 조성물은 일반적으로 불화물을 포함하지 않는다. 따라서, 상기 조성물 중 임의의 희토류 할로겐화물은 본질적으로 염화물, 브롬화물 또는 요오드화물 형태(그리고, 이는 이러한 유형의 혼합 할로겐화물을 포함함)이다. 따라서, 본 발명은 특히 LaCl3, LaBr3, GdBr3및/또는 LaxGd(1-x)Br3(여기서, x는 0 내지 1의 범위이고, CeCl3및/또는 CeBr3이 적당함)을 포함하는 조성물을 조정하는 방법에 관한 것이다. 상기 조성물은 또한 암모늄 할로겐화물을 포함한다. 상기 조성물은 일반적으로 10중량% 이상의 희토류, 더욱 일반적으로는 20중량% 이상의 희토류를 포함한다. 희토류 할로겐화물이 풍부한 조성물은 일반적으로 80중량% 이상, 더욱 일반적으로는 90중량% 이상, 심지어는 99중량% 이상의 이미 언급된 화학식AeLnfX(3f+e)의 할로겐화물을 포함한다.The composition generally does not contain fluorides. Thus, any rare earth halide in the composition is in its chloride, bromide or iodide form (and this includes mixed halides of this type). Thus, the present invention is in particular LaCl 3 , LaBr 3 , GdBr 3 and / or La x Gd (1-x) Br 3 , where x is in the range of 0 to 1, CeCl 3 and / or CeBr 3 are suitable. It relates to a method for adjusting the composition comprising a. The composition also includes ammonium halides. The composition generally comprises at least 10% by weight rare earth, more generally at least 20% by weight rare earth. Rare earth halide-rich compositions generally comprise at least 80% by weight, more generally at least 90% by weight and even at least 99% by weight of the halides of the aforementioned formula A e Ln f X (3f + e) .

본 발명의 목적은 특히 흑연 또는 비정질 탄소로 구성된 도가니를 사용하는 것에 관한 것으로, 특히 희토류 할로겐화물, 특히 화학식이 이미 언급한 화합물 중 하나인 할로겐화물을 포함하는 결정의 성장을 위해 열분해성 코팅물로 코팅된 흑연 도가니를 사용하는 것에 관한 것이다. 이 같은 용도는 바람직하게는 진공하에서 또는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체의 존재하에서 경우 산화되는 조건, 바람직하게는 10밀리바 미만의 산소+물 분압하에서일 수 있다.The object of the present invention relates in particular to the use of crucibles consisting of graphite or amorphous carbon, in particular with the thermally decomposable coating for the growth of crystals comprising rare earth halides, especially halides which are one of the compounds already mentioned for the formula. It relates to the use of coated graphite crucibles. Such use may be under conditions which oxidize, preferably under vacuum or in the presence of an inert gas such as nitrogen or argon, preferably under an oxygen + water partial pressure of less than 10 millibars.

희토류 할로겐화물을 성장시키기 위해, 밀봉된 실리카(SiO2) 용기 또는 플래티늄 도가니를 사용하는 것이 통상적이다. 그러나, 희토류 할로겐화물은 이들 재료에 부착하는 경향이 있어서, 도가니로부터 이들을 추출하기 어렵다. (고체 상태로의) 냉각시에 할로겐화물을 추출하려고 하는 경우에 희토류 할로겐화물 또는 도가니에서 분열(fracture)이 발생할 수 있다. 그러나, 할로겐화물을 추출하기 위해 할로겐화물의 표면을 재가열시키는 경우, 필요한 높은 온도(800℃ 초과)로 인해 바람직하지 못하게 산화되고, 이들을 파쇄시키는 열 충격의 위험 또한 존재한다. 또한, 플래티늄은 매우 비싸다. 그러나, 실리카 도가니는 낮은 열 전도도를 갖고 있지만, 열 방사에 대해 투과성이어서, 온도를 조절하기 어렵게 하고 그 결과로서 결정 성장을 어렵게 한다. 열 전달이 완전히 조절되기 위해, 열 전도성 방사선-불투과성 도가니가 바람직하다.To grow rare earth halides, it is common to use sealed silica (SiO 2 ) vessels or platinum crucibles. However, rare earth halides tend to adhere to these materials, making it difficult to extract them from the crucible. Fractures may occur in rare earth halides or crucibles when trying to extract halides upon cooling (in the solid state). However, when reheating the surfaces of halides to extract halides, there is also a risk of thermal shock, which is undesirably oxidized due to the high temperatures required (above 800 ° C.) and crushing them. In addition, platinum is very expensive. Silica crucibles, however, have low thermal conductivity, but are permeable to thermal radiation, making it difficult to control the temperature and consequently the crystal growth. In order for heat transfer to be fully controlled, thermally conductive radiopaque crucibles are preferred.

CaF2, BaF2또는 TI:NaI 결정을 성장시키기 위해 흑연 도가니를 사용하는 경우, 소량의 흑연 입자가 관측되며, 이들은 제조된 결정내부에 포함되어 있고, 상기 소량의 입자는 특히 근자외선에서의 투과를 위해 상기 결정의 광학 특성에 매우 불리하다. 이는 도가니와 같은 재료의 적용가능성을 선천적으로 예상하기 어렵다는 것을 보여준다.When graphite crucibles are used to grow CaF 2 , BaF 2 or TI: NaI crystals, small amounts of graphite particles are observed, they are contained within the crystals produced, and the small amount of particles in particular penetrate in near ultraviolet light. Very disadvantageous for the optical properties of the crystals. This shows that it is difficult to inherently predict the applicability of materials such as crucibles.

국제 공개공보 제 WO 01/60944 호 및 국제 공개공보 제 WO 01/60945 호는 희토류 할로겐화물을 포함하기 위한 밀봉된 SiO2용기의 용도를 교시하고 있다.WO 01/60944 and WO 01/60945 teach the use of sealed SiO 2 containers to contain rare earth halides.

미국 특허 제 5 911 824 호 및 미국 특허 제 6 093 245 호는 NaI 단결정을 성장시키기 위한 흑연 도가니의 용도를 교시하고 있다. 그러나, 흑연 도가니에서 이 같은 NaI 결정을 성장시키면 이들이 흑연 함유물(inclusion)을 포함하기 때문에 섬광성 결정으로서의 용도에 있어서 품질이 열악해 진다.U.S. Patent No. 5 911 824 and U.S. Patent No. 6 093 245 teach the use of graphite crucibles for growing NaI single crystals. However, growing such NaI crystals in graphite crucibles results in poor quality for use as scintillation crystals because they contain graphite inclusions.

본 발명은 특히 500℃ 초과의 온도에서 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉시키기 위해, 특히 희토류 할로겐화물을 포함하는 단결정을 성장시키기 위해 20중량% 이상의 탄소를 포함하는 재료의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 20중량% 이상의 탄소를 포함하는 재료에 의해 희토류 할로겐화물을 포함하되, 500℃ 초과의 온도에서 상기 재료와 용융 상태로 접촉하는 조성물을 조정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates in particular to the use of a material comprising at least 20% by weight of carbon for contacting a composition comprising rare earth halides at temperatures above 500 ° C., in particular for growing single crystals comprising rare earth halides. The present invention also relates to a process for adjusting a composition comprising rare earth halides with a material comprising at least 20% by weight of carbon, wherein the composition is in molten contact with the material at a temperature above 500 ° C.

본원의 문맥 내에서, "탄소가 풍부한 재료"는 20중량% 이상의 탄소를 포함하는 불투명한 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 이 같은 재료는 흑연, 비정질 탄소(또는 유리질 탄소), 열분해성 탄소로 코팅된 흑연, 탄화규소로 코팅된 흑연, 질화붕소(가능하게는, 열분해성 질화붕소)로 코팅된 흑연으로 구성될 수 있다.Within the context of this application, "carbon rich material" is understood to mean an opaque material comprising at least 20% by weight of carbon. For example, such materials may be graphite, amorphous carbon (or glassy carbon), graphite coated with pyrolytic carbon, graphite coated with silicon carbide, graphite coated with boron nitride (possibly pyrolytic boron nitride). Can be configured.

도가니의 경우에서와 같이, "조정하기"란 용어는 재료와 조성물 사이의 간단한 접촉, 및 재료가 할로겐화물을 포함하는 조성물을 위한 용기라는 간단한 사실을 커버하므로 그의 일반적인 의미로 사용되어야 한다. 따라서, 본 발명은 또한 도가니의 일부를 형성하기 위한 탄소-풍부 재료, 및 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉시키기 위한 탄소-풍부 재료를 사용하는 방법에 관한 것이다. 상기 재료는 한편으로는 흑연 기판을 포함할 수 있고, 다른 한편으로는 열분해성 탄소, 탄화규소 도는 질화붕소(가능하게는 열분해성 질화붕소)로 가능하게 구성되는 코팅물을 포함할 수 있다. 이 같은 코팅물이 존재하는 경우, 탄소-풍부 재료는 코팅물을 통해 조성물과 접촉한다. 상기 코팅물은 특히 흑연에서 임의의 기공을 차단하는 작용을 한다.As in the case of the crucible, the term "adjusting" should be used in its general sense as it covers the simple contact between the material and the composition and the simple fact that the material is a container for a composition comprising a halide. Accordingly, the present invention also relates to a method of using a carbon-rich material for contacting a composition comprising a rare earth halide and a carbon-rich material for forming a portion of the crucible. The material may on the one hand comprise a graphite substrate and on the other hand may comprise a coating possibly composed of pyrolytic carbon, silicon carbide or boron nitride (possibly pyrolytic boron nitride). If such a coating is present, the carbon-rich material is in contact with the composition through the coating. The coating serves to block any pores, especially in graphite.

상기 조성물은 희토류 할로겐화물 단결정의 성장 동안에 발생하는 것과 같이 용융 상태 또는 고체 상태일 수 있다. 이는, 이 같이 성장을 위해 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물이 먼저 도가니에서 용융되고, 이어 결정화 과정이 단결정을 성장시키기 위해 수행되기 때문이다. 이 같은 공정에서, 도가니는 용융된 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉하고, 희토류 할로겐화물 단결정과 접촉한다.The composition may be in the molten state or in the solid state as occurs during the growth of the rare earth halide single crystal. This is because such a composition comprising rare earth halides for this growth is first melted in the crucible and then the crystallization process is carried out to grow single crystals. In such a process, the crucible is contacted with a composition comprising molten rare earth halide and in contact with the rare earth halide single crystal.

본 발명은, 희토류 할로겐화물을 포함하는 단결정을 성장시키기 위해 탄소-풍부 재료를 도가니로서 사용함으로써 그의 표면을 용융시키지 않고 냉각시에 결정을 용이하게 회수하되, 상기 결정이 그의 질량내에서 오염의 원인이 될 수 있는 흑점이 없다는 것을 발견하였기 때문에 상술한 문제점을 해결한다. 이는 NaI의 경우에 심지어 낮은 인장 속도(pull rate), 즉 심지어 5㎜/h 미만이 성장 속도에서도 관측되지 않는다. 또한, 놀랍게도 본 발명자들은, 본 발명의 성장과는 달리, 동일한 인장 속도로 동일한 노(furnace)에서 동일한 천연 재료이 사용에 의한 실리카 도가니에서의 성장이 질량내에서 흑점이 생성한다는 것을 관측하였다. 본 설명이 본 발명의 범주를 제한하지 않는 한, 입자, 특히 흑연 입자는 천연 재료가 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물을 포함하는 경우에 도가니의 벽으로 더욱 용이하게 흡착되도록 흑연 가열 성분 또는 심지어는 천연 재료로부터 유래할 수 있다.The present invention utilizes a carbon-rich material as a crucible to grow single crystals containing rare earth halides, thereby easily recovering the crystals upon cooling without melting their surface, wherein the crystals cause contamination in their mass. This problem is solved because it has been found that there are no dark spots that can be. This is not even observed at low pull rates in the case of NaI, ie even below 5 mm / h at growth rates. Surprisingly, the inventors also observed that, unlike the growth of the present invention, growth in a silica crucible by the use of the same natural material in the same furnace at the same tensile rate produces black spots in mass. Unless the present description limits the scope of the present invention, the particles, in particular graphite particles, are such that the graphite heating component or even natural is more readily adsorbed to the walls of the crucible when the natural material comprises a composition comprising rare earth halides. Can be derived from a material.

탄소-풍부 재료가 특히 브릿지만 성장(Bridgeman growth)을 위해 도가니로서 사용되는 경우, 결정을 도가니로부터 제거하는 것이 용이하다는 것이 발견되었다. 이는, 상기 결정이 냉각 동안에 거의 스트레스를 받지 않고, 따라서 이것이 파쇄될 위험이 거의 없다는 것을 보여준다. 흑연과 같은 탄소-풍부 재료가 적절한 가격이고, 임의의 형태로 용이하게 형성될 수 있다는 것이 언급될 수 있다. 또한, 흑연이 환원제이므로, 흑연과 조성물을 실질적으로 접촉시키는 경우에 상기 흑연은 산화로부터 배쓰(bath)를 보호하고, 이는 도핑된 생성물인 경우에 그의 환원 원자가에서의 도핑 희토류(예를 들어, 원자가 3에서 안정화되는 Ce)를 안정화시킬 수 있게 한다. 20중량% 이상의 탄소를 포함하는 재료로 구성된 도가니는 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉시키기 위해 수회, 즉 5회 이상, 심지어는 10회 이상 사용될 수 있으며, 도가니는 매회 실온까지 되돌아간다. 따라서, 특히 희토류 할로겐화물을 포함하는 용융된 조성물로부터의 희토류 할로겐화물 단결정의 성장을 위해 희토류 활로겐화물을 포함하는 조성물을 조정하기 위한 이 같은 도가니의 용도가 특히 유리하다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 5회 이상 또는 심지어는 10회 이상의 동일한 도가니의 사용에 관한 것이다.It has been found that it is easy to remove crystals from the crucible, especially when the carbon-rich material is used as a crucible for Bridgeman growth. This shows that the crystal is hardly stressed during cooling, and therefore there is little risk of it being broken. It may be mentioned that carbon-rich materials, such as graphite, are at an affordable price and can be easily formed in any form. In addition, since graphite is a reducing agent, the graphite protects the bath from oxidation when substantially contacting the composition with graphite, which, in the case of a doped product, has a doped rare earth (e.g. It is possible to stabilize Ce) which is stabilized at 3. Crucibles consisting of a material comprising at least 20% by weight of carbon can be used several times, ie at least five, even at least ten times, to contact the composition comprising rare earth halides, each time the crucible is returned to room temperature. Thus, the use of such crucibles in particular for the adjustment of compositions comprising rare earth glides for the growth of rare earth halide single crystals from molten compositions comprising rare earth halides is particularly advantageous. The invention also relates to the use of the same crucible at least five times or even at least ten times for carrying out the method according to the invention.

"20중량% 이상의 탄소를 포함하는 재료"란 용어는, 탄소가 임의의 재료(예를 들어, 흑연 기판 및 질화붕소 코팅물을 포함하는 재료)에서 균일하게 분포하지 않은 경우에도 총 20중량% 이상의 탄소를 포함하는 임의의 재료를 나타낸다. 또한, 희토유 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉하는 표면 그 자체가 또한 20중량% 이상의 탄소를 포함하는 재료, 예를 들어 하기 재료를 사용할 수도 있다:The term " material comprising at least 20% by weight carbon " refers to a total of at least 20% by weight even when carbon is not uniformly distributed in any material (eg, a material comprising a graphite substrate and a boron nitride coating). Represents any material comprising carbon. It is also possible to use materials which are themselves in contact with the composition comprising rare earth halides, also comprising at least 20% by weight of carbon, for example the following materials:

- 흑연 기판 및 열분해성 탄소 코팅물을 포함하는 재료;A material comprising a graphite substrate and a pyrolytic carbon coating;

- 흑연 기판 및 탄화규소 코팅물을 포함하는 재료; 및A material comprising a graphite substrate and a silicon carbide coating; And

- 전적으로 흑연(코팅물 없음)으로 구성된 재료.A material consisting entirely of graphite (no coating).

바람직하게는, 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉하는 그의 표면을 갖는 전체 물체(object)는 또한 그의 조성물 중의 임의의 시점에 20중량% 이상의 탄소를 포함한다.Preferably, the entire object whose surface is in contact with the composition comprising the rare earth halide also contains at least 20% by weight of carbon at any point in its composition.

탄소-풍부 재료와 접촉하는 표면은 90중량% 이상의 탄소를 포함할 수 있다. 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉하는 그의 표면을 갖는 전체 물체(object)는 90중량% 이상의 탄소를 포함할 수 있다.The surface in contact with the carbon-rich material may comprise at least 90 weight percent carbon. The entire object having its surface in contact with the composition comprising the rare earth halide may comprise at least 90% by weight carbon.

탄소-풍부 재료는, 예를 들어 전적으로 흑연으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 이는 열분해성 탄소 층에 의해 제공되는 편평한 표면 처리(surface finish) 및 낮은 다공성 상태로 인해 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉하도록 의도된 상기 열분해성 탄소 층으로 코팅된 흑연일 수 있다. 이는 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉하도록 의도된 탄화규소 층으로 코팅된 흑연일 수도 있다.The carbon-rich material may, for example, consist entirely of graphite. Preferably, it may be graphite coated with the thermally decomposable carbon layer intended to contact the composition comprising the rare earth halide due to the low surface state and the flat surface finish provided by the thermally decomposable carbon layer. . It may be graphite coated with a silicon carbide layer intended to contact a composition comprising a rare earth halide.

코팅되지 않은 흑연이 사용되는 경우, 가능한 한 최소로 농축된 흑연, 즉, 가능한 한 낮은 개구형 다공성, 예를 들어 10부피% 미만의 개구형 다공성을 갖는 흑연을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 질소하에서 또는 진공하에서 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉시키기 위해 사용되는 것이 바람직하다.If uncoated graphite is used, it is preferable to use graphite which is as concentrated as possible, i.e. graphite having as low open porosity as possible, for example less than 10% by volume open porosity. It is preferably used for contacting the composition comprising the rare earth halide under nitrogen or under vacuum.

본 발명에 따른 방법의 문맥 내에서, 접촉은 20 내지 1,000℃에서 발생할 수 있다. 본 발명은 500 내지 1,000의 온도에 있어서 더욱 특히 유리하고, 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물이 용융된 상태인 경우에 특히 유리하다.Within the context of the method according to the invention, the contact can occur at 20 to 1,000 ° C. The present invention is more particularly advantageous at temperatures of 500 to 1,000, particularly when the composition comprising the rare earth halide is in the molten state.

이러한 결정의 성장은 브릿지만 성장, 키로플러스(Kyropoulos), 초크랄스티(Czochralski) 성장, 구배 냉동 방법을 사용하는 성장과 같은 공지된 기법을 이용하여 수행될 수 있다. 바람직하게는, 결정은 5㎜/시 미만의 제어된 성장 속도로 풀링된다. 본 발명 고유의 이점은 브릿지만 성장에서 특히 유용하다. 상기 결정은 통상적인 기기, 즉 도가니가 흑연으로 구성된 성분을 가열함으로써 가열되는 기기에서 풀링될 수 있다. 이는, 이들 흑연 가열 성분이 또한 하나의 가능한 오염 인자를 나타낼지라도, 본 발명의 문맥에서 사용된 도가니는 흑연 입자를 끌어당기는 역할을 하는 것 같다. 따라서, 본 발명은 또한 특히 도가니 유형의 불투명한 재료가 흑연 가열 성분에 의해 가열되는 방법에 관한 것이다.Growth of such crystals can be performed using known techniques such as Bridgman growth, Kyropoulos, Czochralski growth, growth using a gradient freezing method. Preferably, the crystals are pulled at a controlled growth rate of less than 5 mm / hour. The inherent advantages of the present invention are particularly useful in growing only the bridge. The crystals can be pooled in conventional equipment, i.e., in which the crucible is heated by heating a component consisting of graphite. This seems to be the crucible used in the context of the present invention to attract graphite particles, although these graphite heating components also exhibit one possible contamination factor. The invention therefore also relates in particular to a method wherein the opaque material of the crucible type is heated by the graphite heating component.

실시예 1: 무수 LaClExample 1: Anhydrous LaCl 33

CeCl350g을 약 500㎛의 평균 입자 크기를 갖는 분말 형태의 무수 LaCl3의 충전물 500g에 혼입하였다. 조합물을 흑연 노(흑연 가열 성분)에 넣었다. 시스템을 고진공(1×10-4밀리바 미만의 압력)하에서 300℃까지 증가시키고, 이어 질소의 스트림(stream)을 확립하였다. 생성물을 흑연 도가니에서 용융시켰다. 브릿지만 성장을 1 내지 3㎜/h의 인장 속도로 수행하였다. 수득된 결정은 투명하고(흑점이 없음), 도가니에 접착하지 않았다.50 g of CeCl 3 was incorporated into 500 g of a charge of dry LaCl 3 in powder form with an average particle size of about 500 μm. The combination was placed in a graphite furnace (graphite heating component). The system was increased to 300 ° C. under high vacuum (pressure less than 1 × 10 −4 millibars) and then a stream of nitrogen was established. The product was melted in a graphite crucible. Bridgeman growth was performed at a tensile rate of 1 to 3 mm / h. The crystals obtained were transparent (no black spots) and did not adhere to the crucible.

실시예 2: 무수 LaBrExample 2: Anhydrous LaBr 33

NH4Br 15g을 약 500㎛의 평균 입자 크기를 갖는 분말 형태의 무수 LaBr3의 충전물 500g에 혼입하였다. 시스템을 진공하에서 170℃까지 증가시키고, 이어 질소의 스트림을 확립하였다. 생성물을 흑연 도가니에서 용융시켰다. 브릿지만 성장을 수행하였다. 수득된 결정은 투명하고(흑점이 없음), 도가니에 접착하지 않았다.15 g of NH 4 Br were incorporated into 500 g of anhydrous LaBr 3 charge in powder form with an average particle size of about 500 μm. The system was increased to 170 ° C. under vacuum, and then a stream of nitrogen was established. The product was melted in a graphite crucible. Only the bridges performed growth. The crystals obtained were transparent (no black spots) and did not adhere to the crucible.

실시예 3(비교예): LaClExample 3 (comparative) LaCl 33 /실리카 도가니Silica crucible

분말 형태인 LaCl350g을 밀봉된 노에 놓인 실리카 도가니에 넣었다. 시스템은 진공 퍼지(vacuum purge)를 겪고, 이어 질소의 스트림을 확립하였다. 충전물이 완전히 용융될 때(약 900℃)까지 온도를 증가시킨다. 냉각 이후에, LaCl3결정 및 실리카 도가니가 함께 결합하고, 조합물은 파열된다.50 g of LaCl 3 in powder form were placed in a silica crucible placed in a sealed furnace. The system underwent a vacuum purge and then established a stream of nitrogen. The temperature is increased until the charge is completely melted (about 900 ° C.). After cooling, the LaCl 3 crystals and the silica crucible bind together and the combination bursts.

실시예 4(비교예): LaClExample 4 (comparative) LaCl 33 /플래티늄 도가니Platinum crucible

분말 형태인 LaCl340g을 밀봉된 노에 놓인 실리카 도가니에 넣었다. 시스템은 진공 퍼지(vacuum purge)를 겪고, 이어 질소의 스트림을 확립하였다. 충전물이 완전히 용융될 때(즉, 약 900℃)까지 온도를 증가시킨다. 냉각 이후에, LaCl3결정 및 플래티늄 도가니가 함께 결합한다. 냉각 파열 없이 결정을 제거할 수 없었다.40 g of LaCl 3 in powder form were placed in a silica crucible placed in a sealed furnace. The system underwent a vacuum purge and then established a stream of nitrogen. The temperature is increased until the charge is completely melted (ie, about 900 ° C.). After cooling, the LaCl 3 crystals and the platinum crucible bind together. Crystals could not be removed without cooling rupture.

실시예 5(비교예): 진공하의 BaFExample 5 (comparative) BaF under vacuum 22 /흑연 도가니/ Graphite crucible

약 800중량%의 산소를 포함하는 BaF21,000g을 흑연 노에 놓았다. 충전물이 용융될 때까지 시스템을 고진공하에서 1,360℃까지 증가시켰다. 생성물을 흑연 도가니에서 용융시켰다. 브릿지만 성장을 수행하였다. 수득된 결정은 투명하였지만, 흑점 및 기포(gas bubble)를 포함하고 있었다. 결정의 말미(heel)에 많은 흑점이 관측되었다. 결정은 도가니에 약하게 접착하였으며, 이는 흑연과 접촉하는 결정의 표면상에 미량의 흑연 존재의 결과이다. 이러한 결정의 투과도는 자외선에서 심각하게 열화된다.1,000 g of BaF 2 containing about 800% oxygen by weight was placed in a graphite furnace. The system was increased to 1,360 ° C. under high vacuum until the charge melted. The product was melted in a graphite crucible. Only the bridges performed growth. The crystals obtained were clear but contained dark spots and gas bubbles. Many sunspots were observed at the heel of the crystal. The crystals adhered weakly to the crucible, which is the result of the presence of trace amounts of graphite on the surface of the crystal in contact with the graphite. The transmittance of these crystals is severely degraded in the ultraviolet.

실시예 6: 열분해성 탄소로 코팅된 LaClExample 6: LaCl Coated with Pyrolytic Carbon 33 /흑연 도가니/ Graphite crucible

CeCl355g을 분말 형태인 무수 LaCl3의 충전물 504g에 혼입하였다. 조합물을 흑연 노에 넣었다. 시스템을 고진공(1×10-4밀리바 미만의 압력)하에서 300℃까지 증가시키고, 이어 질소의 스트림을 확립하였다. 생성물을 열분해성 탄소 코팅물로 코팅된 흑연으로 구성된 도가니에서 용융시켰다. 브릿지만 성장을 수행하였다. 수득된 단결정은 임의의 흑점이 없이 투명하였고, 도가니에 접착하지 않았다. 622keV γ방사선(137Cs)에 의해 여기되는 경우, 방출된 광 강도는 TI:NaI 결정의 광 강도의 118%였다(참고용 섬광기 결정). 이는, 특히 3가의 세륨(섬광을 위한 활성 이온)을 안정화시킨다는 견지에서 란탄계 할로겐화물의 양호한 결정 특성을 반영한다.55 g of CeCl 3 were incorporated into 504 g of a charge of dry LaCl 3 in powder form. The combination was placed in a graphite furnace. The system was increased to 300 ° C. under high vacuum (pressure less than 1 × 10 −4 millibars) and then a stream of nitrogen was established. The product was melted in a crucible consisting of graphite coated with a pyrolytic carbon coating. Only the bridges performed growth. The single crystal obtained was transparent without any dark spots and did not adhere to the crucible. When excited by 622keV γ radiation ( 137 Cs), the emitted light intensity was 118% of the light intensity of the TI: NaI crystal (reference scintillation crystal). This reflects the good crystalline properties of lanthanum halides, especially in terms of stabilizing trivalent cerium (active ions for flashing).

실시예 7: 열분해성 탄소로 코팅된 LaBrExample 7: LaBr Coated with Pyrolytic Carbon 33 /흑연 도가니/ Graphite crucible

0.5중량%의 CeBr3을 무수 LaBr3의 충전물 911g에 혼입하였다. 조합물을 흑연 노에 넣었다. 시스템을 진공하에서 600℃까지 증가시키고, 이어 질소의 스트림을 확립하였다. 생성물을 열분해성 탄소로 코팅된 흑연으로 구성된 도가니에서 약 820℃로 용융시켰다. 브릿지만 성장을 수행하였다. 수득된 결정은 흑점이 없었으며, 도가니에 접착하지 않았다.0.5% by weight of CeBr 3 was incorporated into 911 g of a charge of anhydrous LaBr 3 . The combination was placed in a graphite furnace. The system was increased to 600 ° C. under vacuum, and then a stream of nitrogen was established. The product was melted at about 820 ° C. in a crucible consisting of graphite coated with pyrolytic carbon. Only the bridges performed growth. The obtained crystal had no black spots and did not adhere to the crucible.

실시예 8(비교예): LaBrExample 8 (comparative) LaBr 33 /실리카 도가니Silica crucible

0.5중량%의 CeBr3을 무수 LaBr3(실시예 7의 경우에서와 같이 동일한 배치(batch)로부터 유래함)의 충전물 743g에 혼입하였다. 재료는 이전 실험과 동일하였다. 조합물을 흑연 노에 넣었다. 시스템을 진공하에서 820℃까지 증가시켰다. 생성물을 투명한 실리카 도가니에서 약 820℃로 용융시켰다. 브릿지만 성장을 수행하였다. 수득된 결정은 (이전 실시예와는 달리) 중앙 구역에 많은 흑점을 포함하고 있었다. 도가니와의 경계면이 고도로 파열되었다.0.5% by weight CeBr 3 was incorporated into 743 g of a charge of anhydrous LaBr 3 (derived from the same batch as in the case of Example 7). The material was the same as in the previous experiment. The combination was placed in a graphite furnace. The system was increased to 820 ° C. under vacuum. The product was melted at about 820 ° C. in a clear silica crucible. Only the bridges performed growth. The crystals obtained (unlike the previous example) contained many sunspots in the central zone. The interface with the crucible was highly ruptured.

실시예 9: 열분해성 BN으로 코팅된 LaClExample 9: LaCl Coated with Pyrolytic BN 33 /흑연 도가니/ Graphite crucible

분말 형태인 무수 LaCl350g을 열분해성 BN으로 코팅된 흑연으로 구성된 도가니에 넣었다. 진공 퍼지 작업을 수행하고, 질소의 스트림을 확립하였다. 충전물이 완전히 용융될 때(약 900℃)까지 온도를 증가시켰다. 결정은 도가니에 접착하지 않았다. 냉각 이후에, 흑점이 없는 주조물 차단물(cast block)이 도가니로부터 용이하게 제거되었다.50 g of dry LaCl 3 in powder form was placed in a crucible consisting of graphite coated with pyrolytic BN. A vacuum purge operation was performed and a stream of nitrogen was established. The temperature was increased until the charge melted completely (about 900 ° C.). The crystals did not adhere to the crucible. After cooling, the cast block without black spots was easily removed from the crucible.

실시예 10: 열분해성 BN으로 코팅된 LaBrExample 10 LaBr Coated with Pyrolytic BN 33 /흑연 도가니/ Graphite crucible

분말 형태인 무수 LaBr350g을 열분해성 BN으로 코팅된 흑연으로 구성된 도가니에 넣고, 이어 밀봉된 노에 넣었다. 진공 퍼지 작업을 수행하고, 질소의 스트림을 확립하였다. 충전물이 완전히 용융될 때(약 900℃)까지 온도를 증가시켰다. 냉각 이후에, 흑점이 없는 주조물 차단물이 도가니로부터 용이하게 제거되었다. 결정은 도가니에 접착하지 않았다.50 g of dry LaBr 3 in powder form was placed in a crucible consisting of graphite coated with pyrolytic BN and then in a sealed furnace. A vacuum purge operation was performed and a stream of nitrogen was established. The temperature was increased until the charge melted completely (about 900 ° C.). After cooling, the cast blockage without black spots was easily removed from the crucible. The crystals did not adhere to the crucible.

실시예 10(비교예): NaI/흑연 도가니Example 10 (comparative): NaI / graphite crucible

요오드화플래티늄 1,000중량ppm으로 도핑된 NaI의 충전물 100kg을 열분해성 탄소 코팅물로 코팅된 흑연으로 구성된 도가니에 넣었다. 이어, 이러한 도가니를 브릿지만 노에 넣고(정상적으로 플래티늄 도가니가 사용됨), 표준 NaI 브릿지만 성장 주기에 적용하였다. 결정을 동일 반응계(in intu)에서 어닐링(annealing)하였다. 수득된 결정은 냉각시에 도가니로부터 용이하게 제거되었다. 결정화의 말기(결정의 말미로 지칭됨)는 회색이었고, 소량의 탄소를 포함하였다. 결정은 뿌연 함유물을 갖고, 2-인치 구성성분 상의 에너지 해상도는 표준 NaI 결정에는 불충분한 622keV에서의 8.5% 초과였다. 이러한 결정의 섬광 특성(γ광자 당 광수율 및 에너지 해상도)은 동일한 천연 재료에 의해 플래티늄 도가니에서 수득된 결정에 비해 실질적으로 열화된다.A 100 kg charge of NaI doped with 1,000 ppm by weight of platinum iodide was placed in a crucible consisting of graphite coated with a pyrolytic carbon coating. This crucible was then placed in the bridge only furnace (normally a platinum crucible was used) and only the standard NaI bridge was applied to the growth cycle. The crystals were annealed in intu . The obtained crystals were easily removed from the crucible upon cooling. The end of crystallization (referred to as end of crystal) was gray and contained a small amount of carbon. The crystal had a cloudy content and the energy resolution on the 2-inch component was greater than 8.5% at 622 keV, insufficient for standard NaI crystals. The flashing properties of these crystals (light yield per γ photons and energy resolution) are substantially degraded compared to the crystals obtained in platinum crucibles by the same natural material.

실시예 12: LaClExample 12 LaCl 33 /흑연 도가니; 키로플러스 성장/ Graphite crucible; KIROPLUS GROWTH

무수 CeCl3155g을 분말 형태인 무수 LaCl3의 충전물 1504g에 혼입하였다. 조합물을 흑연 노에 넣었다. 시스템을 진공(1.0밀리바 미만의 압력)하에서 300℃까지 증가시키고, 이어 질소의 스트림을 확립하였다. 생성물을 흑연 도가니에서 용융시켰다. (LaCl3시드(seed)를 용융배쓰(molten bath)에 담금질함으로써) 키로플러스 성장을 수행하였다. 수득된 결정은 임의의 흑점이 없이 투명하였다. 용융배쓰의 잔류물은 도가니에 접착하지 않았으며, 이는 도가니가 용이하게 세척되도록 하였다.155 g of anhydrous CeCl 3 were incorporated into 1504 g of a charge of anhydrous LaCl 3 in powder form. The combination was placed in a graphite furnace. The system was increased to 300 ° C. under vacuum (pressure less than 1.0 millibar) and then a stream of nitrogen was established. The product was melted in a graphite crucible. Kiroplus growth was performed (by quenching LaCl 3 seeds in a molten bath). The crystals obtained were clear without any dark spots. The residue of the molten bath did not adhere to the crucible, which allowed the crucible to be easily cleaned.

Claims (22)

불투명한 재료에 의해 본질적으로 희토류 염화물, 브롬화물 또는 요오드화물 형태의 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물을 조정하는 방법으로, 상기 재료는 탄소 20중량% 이상을 포함하고, 상기 조성물은 500℃ 초과의 온도에서 용융 상태인 상기 재료와 접촉시키는, 조성물의 조성 방법.A method of adjusting a composition comprising rare earth halides in the form of rare earth chlorides, bromide or iodide by means of an opaque material, the material comprising at least 20% by weight of carbon, the composition having a temperature above 500 ° C. And contacting said material in a molten state. 제 1 항에 있어서, 상기 재료는 도가니의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.The method of claim 1, wherein the material forms part of the crucible. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 재료는 흑연(graphite) 또는 비정질 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.3. The method of claim 1, wherein the material comprises graphite or amorphous carbon. 4. 제 3 항에 있어서, 상기 재료는 흑연 기판 및 코팅물을 포함하고, 상기 코팅물은 희토류 할로겐화물을 포함하는 조성물과 접촉하도록 의도되는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.4. The method of claim 3, wherein the material comprises a graphite substrate and a coating, wherein the coating is intended to be in contact with the composition comprising rare earth halides. 제 4 항에 있어서, 상기 코팅물이 열분해성(pyrolytic) 탄소인 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.5. The method of claim 4, wherein the coating is pyrolytic carbon. 제 4 항에 있어서, 상기 코팅물이 질화붕소로 구성되는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.5. The method of claim 4, wherein the coating consists of boron nitride. 제 4 항에 있어서, 상기 코팅물이 탄화규소로 구성되는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.5. The method of claim 4, wherein the coating consists of silicon carbide. 제 3 항에 있어서, 상기 재료가 전적으로 흑연 또는 비정질 탄소로 구성되는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.4. The method of claim 3, wherein the material consists entirely of graphite or amorphous carbon. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉이 500 내지 1,000℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.The composition of any one of claims 1 to 8, wherein the contact is made at 500 to 1,000 ° C. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 10중량% 이상의 희토류를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.10. The method of any one of the preceding claims, wherein the composition comprises at least 10% by weight of rare earths. 제 1 항 또는 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 20중량% 이상의 희토류를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.The composition of any of claims 1 to 10, wherein the composition comprises at least 20% by weight of rare earths. 제 1 항 또는 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조정이 희토류 할로겐화물을 포함하는 단결정의 조성물로부터의 성장과 관련되는 것을 특징으로 하는,조성물의 조성 방법.The composition of any one of the preceding claims, characterized in that the adjustment is related to the growth from the composition of single crystals comprising rare earth halides. 제 12 항에 있어서, 상기 성장이 5㎜/h 미만의 성장 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.13. A method according to claim 12, wherein said growth is carried out at a growth rate of less than 5 mm / h. 제 12 항 또는 제 13 항에서, 상기 성장이 브릿지맨(Bridgeman) 형태인 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.The composition of claim 12, wherein the growth is in the form of Bridgeman. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단결정이 화학식 AeLnfX(3f+e)이고, 여기서 Ln은 하나 이상의 희토류를 나타내고, X는 Cl, Br 또는 I로부터 선택된 하나 이상의 할로겐 원자를 나타내고, A는 K, Li, Na, Rb, 또는 Cs와 같은 하나 이상의 알칼리 금속을 나타내어, 0일 수 있는 e는 2f 이하이고 f는 1 이상인 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.The method according to any one of claims 12 to 14, wherein the single crystal is of formula A e Ln f X (3f + e) , wherein Ln represents one or more rare earths, and X is one or more selected from Cl, Br or I A halogen atom, and A represents one or more alkali metals such as K, Li, Na, Rb, or Cs, wherein e, which may be 0, is 2f or less and f is one or more. 제 15 항에 있어서, 상기 단결정이 하기 화학식 AeLnfX(3f+e)이고, 여기서 Ln은 하나 이상의 희토류를 나타내고, X는 Cl, Br 또는 I로부터 선택된 하나 이상의 할로겐 원자를 나타내고, A는 Rb 또는 Cs를 나타내는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.The compound of claim 15, wherein the single crystal is of Formula A e Ln f X (3f + e) , wherein Ln represents at least one rare earth, X represents at least one halogen atom selected from Cl, Br or I, and A is Rb or Cs, characterized in that the composition of the composition. 제 15 항에 있어서, 상기 조성물이 LaCl3, 및/또는 LaBr3, 및/또는 GdBr3및/또는 LaxGd(1-x)Br3(여기서, x는 0 내지 1임)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.The composition of claim 15, wherein the composition comprises LaCl 3 , and / or LaBr 3 , and / or GdBr 3 and / or La x Gd (1-x) Br 3 , wherein x is 0 to 1. Characterized in that the composition method of the composition. 제 17항에 있어서, 상기 조성물이 또한 CeCl3및/또는 CeBr3을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.18. The method of claim 17, wherein the composition also comprises CeCl 3 and / or CeBr 3 . 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불투명한 재료가 흑연 성분에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.The composition of any one of claims 1 to 18, wherein the opaque material is heated by a graphite component. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 동일한 도가니에서 5회 이상 사용되되, 도가니가 매회 실온까지 되돌아가는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.20. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the crucible is used at least five times, with the crucible returning to room temperature each time. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 동일한 도가니에서 10회 이상 사용되되, 도가니가 매회 실온까지 되돌아가는 것을 특징으로 하는, 조성물의 조성 방법.21. The method of any one of claims 1 to 20, wherein the crucible is used at least ten times in the same crucible, each time being returned to room temperature. 제 1 항 또는 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 방법 청구항 중 하나의 방법에의해 제조되는, 결정성 재료.A crystalline material prepared by the method of any one of the method claims according to claim 1.
KR10-2004-7020191A 2002-06-12 2003-06-11 Method for manipulating a rare earth chloride or bromide or iodide in a crucible comprising carbon Ceased KR20050010513A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE0207187 2002-06-12
DE02/07187 2002-06-12
PCT/FR2003/001735 WO2003106741A2 (en) 2002-06-12 2003-06-11 Method for manipulating a rare earth chloride or bromide or iodide in a crucible comprising carbon

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050010513A true KR20050010513A (en) 2005-01-27

Family

ID=49447272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2004-7020191A Ceased KR20050010513A (en) 2002-06-12 2003-06-11 Method for manipulating a rare earth chloride or bromide or iodide in a crucible comprising carbon

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050010513A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101336693B1 (en) * 2011-02-16 2013-12-03 재단법인 경북하이브리드부품연구원 Apparatus for growing the sapphire single crystal
KR20180079199A (en) * 2016-12-30 2018-07-10 그리렘 어드밴스드 머티리얼스 캄파니 리미티드 A kind of hydrogen-containing rare-earth halide and method for prepare the same and their applications

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101336693B1 (en) * 2011-02-16 2013-12-03 재단법인 경북하이브리드부품연구원 Apparatus for growing the sapphire single crystal
KR20180079199A (en) * 2016-12-30 2018-07-10 그리렘 어드밴스드 머티리얼스 캄파니 리미티드 A kind of hydrogen-containing rare-earth halide and method for prepare the same and their applications

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7332028B2 (en) Method for manipulating a rare earth chloride or bromide or iodide in a crucible comprising carbon
US7670578B2 (en) Method for preparing rare-earth halide blocks
Wu et al. Large-size KCa0. 8Sr0. 2I3: Eu2+ crystals: growth and characterization of scintillation properties
US20130251614A1 (en) Annealing of single crystals
US4277303A (en) Getter for melt-grown scintillator ingot and method for growing the ingot
Kutny et al. AlSb single-crystal grown by HPBM
Sarukura et al. Czochralski growth of oxides and fluorides
Route et al. Preparation of large untwinned single crystals of AgGaS2
KR20050010513A (en) Method for manipulating a rare earth chloride or bromide or iodide in a crucible comprising carbon
WO2002077329A1 (en) Seed crystal for epitaxial growth of single-crystal calcium fluoride
JP2000351697A (en) Lithium barium fluoride single crystal and method for producing the same
Yonezawa et al. Behaviors of trace amounts of metal-fluoride impurities in CaF2 single-crystal grown by Stockbarger's method
JP3617703B2 (en) Method for producing ZnSe bulk single crystal
Nawata et al. High index fluoride materials for 193 nm immersion lithography
JP2000351696A (en) Method for producing bulk single crystal of fluoride
JP3106806B2 (en) Production method of transparent halide containing rare earth
Ahn et al. Crystal growth of cesium cadmium chloride CsCdCl3
JP4839634B2 (en) Scintillator manufacturing method and scintillator
JP2003183096A (en) Barium fluoride single crystal and its producing method

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20041210

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20080603

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20100823

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20101123

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20100823

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I