Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Проанализировав геометрические особенности структуры кварца, можно дать качественное объяснение многим физическим характеристикам этого минерала. Так, например, анализ тонких особенностей строения /?-слоя позволяет предложить модель бразильских двойников. Особенности дисимметризации структуры при переходе от ?-кварца к а-кварцу позволяют объяснить механизм формирования дофинейских двойников.
Исследование дислокационной структуры и морфологических особенностей методом рентгеновской топографии
В настоящем разделе рассмотрены корреляция между рельефом поверхности пинакоида и дислокационным строением кристалла, основные источники ростовых дислокаций в пирамидах <с> и некоторые особенности реальной структуры кристаллов синтетического кварца.
Кристаллы оптического кварца, как известно, выращиваются в виде односторонних блоков, т. е. наращивание производится по одну сторону от затравочной пластины. Другая сторона затравки обычно закрывается металлическим экраном, и рост в этом направлении не происходит. В практике выращивания используют затравочные пластины г- и х-срезов (для х-среза наращивание производится в положительном направлении оси х). Съемка преимущественно образцов из 2-блоков оптического кварца производилась на камерах KPC с использованием монохроматического и лучения трубки БСВ-7 с Мо-анодом.
Основные типы рельефа поверхности пинакоида. Проведенными исследованиями установлено, что одними из основных и наиболее трудно выявляемых дефектов, ухудшающих однородность пирамид <с> кристаллов синтетического кварца, являются ростовые дислокации. Выявление других дефектов, влияющих на оптическую однородность пирамид <с>, не составляет особых трудностей. «Паразитные» пирамиды поверхностей вырождения акцессорного рельефа легко локализуются по морфологическим признакам. Зонарные неоднородности хорошо выявляются на облученных (или подвергнутых отжигу) контрольных срезах, а ме-
89 ханические и газожидкие включения — непосредственным просмотром кристаллов или приготовленных из них контрольных блоков (в случае необходимости — с применением иммерсионных жидкостей).
Дислокации создают локальные напряжения в кристаллической решетке. Кроме того, на них обычно скапливаются примеси (в случае кварца подтверждением этого служит обнаруженное ранее явление декорирования дислокаций частицами неструктурной примеси при высокотемпературном отжиге кристаллов). Поэтому высокая плотность дислокаций в отдельных участках кристалла приводит к заметному ухудшению оптической однородности и появлению специфических дефектов — свилей.
Поскольку дислокации, особенно винтовые, тесным образом связаны с процессом роста кристаллов, интересно было изучить, не отражается ли дислокационное строение пирамиды <с> в морфологических особенностях рельефа поверхности роста пинакоида и, если подобное соответствие имеется, то нельзя ли использовать его в качестве критерия оценки распределения (а возможно, и плотности) дислокаций в кристалле. Оказалось, что для поверхности базиса в условиях нормального однородного роста характерно образование двух морфологически различных типов рельефа.
Методом рентгеновской топографии мы выявили, что рельеф типа «булыжной мостовой» в чистом виде характерен для практически бездислокационных 2-кристаллов, в то время как кристаллы, поверхность пинакоида которых покрыта акцессориями роста с активными вершинами, обязательно содержат ростовые дислокации и часто в значительных количествах. Кроме того, установили, что большинство дислокаций в кристаллах со вторым типом рельефа локализовано в ложбинах между акцессориями роста и что в вершине каждой активной акцессории обязательно выходит одна ростовая дислокация с винтовой компонентой вектора Бюргерса. Наличие ростовых дислокаций в вершинах и между акцессориями роста однозначно подтверждается результатами избирательного травления кристаллов кварца. Это дает основание предполагать, что конусовидные акцессории роста на поверхности базиса являются классическими дислокационными холмиками роста, нарастающими по известному механизму Франка.
Таким образом, естественным, присущим кварцу с его кристаллической структурой механизмом отложения вещества на поверхности базиса является нормальный механизм роста. Причина, по которой на базисе имеет место нормальное отложение вещества, равно, как и причина, по которой на гранях гексагональной призмы кристаллизация происходит только по тангенциальному механизму, заключается, очевидно, в молекулярной природе отложения кремнезема.
Если же в кристалле имеются ростовые дислокации, то на фоне ячеистой поверхности начинают образовываться активные дислокационные холмики роста, которые при условии достаточно боль-90 Рис. 17. Рельефы пинакоида:
а —типа «булыжная мостовая», б —с активными акцессориями роста, в — промежуточного типа; г — рентгеновская топограмма образца, нзображениого на рис. |7, б. Рефлекс 10ЇЇ. Ув. 1,5
шой плотности дислокаций и соответствующей их локализации постепенно покрывают всю поверхность пинакоида, полностью вытесняя ячейный рельеф. Установлено, что для поверхности пинакоида дислокационный механизм не дает существенного выигрыша в скорости отложения вещества по сравнению с нормальным, хотя некоторое увеличение скорости —15%), несомненно, имеет место.
