Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
421 Известно, что примесный азот в диспергированной форме окрашивает кристаллы алмаза в желто-зеленый цвет. Поэтому в первом приближении сведения об условиях роста кристаллов можно получить, исходя из характера их окраски.
Исследованные монокрист-аллы CA, выращенные в системе Ni—Mn—С, по характеру окраски можно разделить условно на три группы. К первой группе относится большая часть исследованных кристаллов, равномерно окрашенных в один цвет. Кристаллы, окрашенные секториально (интенсивность окраски пирамид роста октаэдра и куба различны), составляют вторую группу. В третью группу выделены кристаллы, интенсивность окраски которых монотонно изменяется от центра роста к периферийным областям.
Исследования методом ИК-спектроскопии показали, что значения коэффициентов поглощения в максимумах основных полос при 1135 см-1 (парамагнитный азот) и 1290 см-1 (возможные непарамагнитные ассоциации азота, например, центр D), в спектрах отдельных частей одного и того же кристалла, соответствующих пирамидам роста <100> и <111>, одинаковы в пределах ошибки измерения.
Секториальная окраска кристаллов второй группы объясняется различным содержанием парамагнитного азота в разных пирамидах роста. Общее количество азота в таких кристаллах низкое (oii35<5 см-1) и, судя по данным ИК-поглощения отдельных пирамид роста, примесный азот находится в основном в пирамидах роста {100}. В системе Ni—Mn—С появление таких кристаллов случайно. Сравнительно легко они получаются при специальных режимах синтеза. Секториальная окраска характерна также для кристаллов, синтезированных в обогащенной бором системе Ni—Mn—С.
Различия в значениях концентраций парамагнитного азота в разных пирамидах роста кристаллов третьей группы незначительны. Концентрация азота в этих кристаллах в соответствии с окраской существенно изменяется в направлении от центра роста к внешним слоям. На некоторых образцах этой группы разница между значениями апз5 для центрального участка и для участков у граней составляла 5—8 см-1, что в значениях концентрации азота в соответствии с полученным коэффициентом пропорциональности (1,6- IO22 M"2) равно (0,8—1,2) • IO25 м~3.
Поскольку цвет является индивидуальной характеристикой данного кристалла и интенсивность окраски связана с количеством и характером распределения основных примесей в этом кристалле, по цвету можно судить качественно об условиях (или изменениях этих условий) синтеза в локальном участке реакционной зоны, а именно в месте образования данного кристалла. Так, однородная окраска кристаллов CA первой группы свидетельствует о том, что эти кристаллы росли в условиях небольшого пересыщения вблизи линии равновесия графит — алмаз при умеренных значениях рТ-параметров. Примеси азота в расплаве было достаточно много, приток расплава к граням растущего кристалла происхо-422 1135
,CH
45
10
S «
Ъ
0,96 ¦ 0,88-0,80-0,72 ¦
Рис. 157. График зависимости интенсивности однофононного поглощения (1135 см-1) от положения кристалла в реакционной зоне (а) и распределение температуры в реакционной зоне (б):
¦ температура в некоторой точке реакционного объема;
же, в центре реакци-
онного объема.
Заштрихованы зоны положения кристаллов по высоте реакционного объема
дил равномерно. Все эти ,условия способствовали образованию кристаллов преимущественно кубооктаэдрического габитуса.
Установленная связь между концентрацией парамагнитного азота в монокристаллах CA и интенсивностью полосы поглощения 1135 см-1 в ИК-спектрах позволяет использовать ИК-спектроско-пию для изучения распределения кристаллов в реакционной камере с различным содержанием азота. Был выполнен ряд опытов по синтезу в системе роста Ni—Mn—С в условиях, приближающихся к технологическим.
Результаты представлены на рис. 157, а в виде зависимости содержания парамагнитного азота в кристаллах от расстояния, на котором находится кристалл в реакционной зоне до центра спека. Нижняя часть рис. 157, а схематически изображает спек в разрезе. Заштрихованные участки соответствуют зонам отбора кристаллов. Из рисунка видно, что по мере удаления от центра камеры содержание парамагнитного азота в кристаллах возрастает. Было замечено, что кристаллы, отобранные на периферийном участке спека, характеризуются наибольшим развитием граней куба. Им же соответствуют максимальные значения ams-
Температура в периферийной части реакционной зоны была существенно ниже, чем в центре. Это было подтверждено непосредственными измерениями температуры в камере роста при синтезе алмазов в аналогичных условиях. Распределение температуры в реакционной зоне соответствует зависимости, приведенной на рис. 157, б. По оси абсцисс отложены отношения температур в точке замера к температуре в центре спека.
423 Особенности ЭПР и ИК-спехтров алмазов, легированных изотопами 15N и 61Ni
При обсуждении спектра ЭПР азота в природных алмазах, описаны две слабые линии (с отношением интенсивностей к основным линиям ЭПР азота 1 :200), обязанные изотопу 15N, природное содержание которого составляет 0,65%, а спин ядра /=72, хотя и высказывались другие предположения о природе линий.
