Процесс Чохральского — это метод производства монокристаллов, твердых кусков материала с однородной кристаллической матрицей. Такие кристаллы широко используются в производстве электронных компонентов, а также в научных исследованиях и ряде других приложений, где необходим высококачественный кристалл с однородной матрицей. Ювелиры, например, могут использовать процесс Чохральского для формирования драгоценных камней с высокими характеристиками для своих проектов, всего лишь поскольку исследовательские центры, нуждающиеся в таких материалах, как алмаз, могут выращивать их в лаборатории, используя эту технику.
Этот процесс назван в честь польского исследователя, открывшего его в начале 20 века. Он начинается с плавления компонентов кристаллов в тигле, способном выдерживать чрезвычайно высокие температуры. Тигель обычно помещают в закрытую печь с очень точным контролем температуры. Высокий контроль имеет решающее значение, так как процесс не будет работать, если смесь будет слишком горячей или слишком холодной, и очень точные датчики могут быть расположены в нескольких местах для отслеживания изменений температуры.
Когда смесь нагревается с любой примесью и другими добавками, которые могут понадобиться, техник может осторожно опустить стержень с затравочным кристаллом. Обычно это делается с использованием механического оборудования, а не вручную. Затем стержень осторожно и очень медленно извлекается, так как смесь образует твердую матрицу вокруг затравочного кристалла. Конечным результатом процесса Чохральского должно быть твердое бревно материала с некоторыми остатками на дне тигля.
В условиях, когда температура поднимается слишком высоко, затравочный кристалл может расплавиться. Внесение кристалла при низких температурах может привести к преждевременной кристаллизации всего содержимого тигля с трещинами, линиями излома и другими примесями. Этот процесс медленный; удаление затравочного кристалла измеряется в миллиметрах в час. Тщательный контроль, необходимый на протяжении всего процесса Чохральского, позволяет получать кристаллы очень высокого качества с минимумом примесей.
Затраты на производство могут зависеть от необходимого сырья и размера кристалла. Более крупные кристаллы сложнее выращивать, и они требуют большей степени контроля. Некоторые сырьевые компоненты очень дороги. Кристаллы процесса Чохральского химически идентичны природным образованиям, но имеют гораздо более высокое качество и надежность. Обычно это желательно в таких условиях, как лаборатории и производители электроники, но ювелиры иногда испытывают трудности с продажей выращенных в лаборатории камней из-за того, что потребители предпочитают натуральные камни.
С тех пор, как несколько лет назад она начала работать над сайтом, Мэри приняла захватывающую задачу стать исследователем и писателем AboutMechanics. Мэри получила степень по гуманитарным наукам в Годдард-колледже и проводит свободное время за чтением, приготовлением пищи и прогулками на свежем воздухе.