长晶炉专业术语

培养料（nutrien） 指用水热法及助熔剂法等合成方法生长晶体的主要原料。培养料主要来源于天然晶体，如生长合成水晶时用天然石英碎块作培养料，也可用其它合成方法获得的晶体材料作培养料。培养料的要求主要是纯度高，一般纯度要求在99.9%以上，且要有足够的数量。培养料的溶解表面积与籽晶生长表面积的比例会影响晶体的生长速度。
低压法（low pressure or normal pressure and high temperature methods） 是在金刚石亚稳定区进行外延生长金刚石（钻石）的方法。即在一定条件下（一般温度为600-10000C，压力为10Pa以下），通过电解或其它作用使碳原子在籽晶或异类基底材料上有规则地外延长大。有气相法、液（熔）相法、三相法和常压高温法等。目前这种方法只能获得钻石微晶，最大约0.5mm，主要用于工业和科学研究。
浮区法（zone melting technique） 同区域熔炼法。
助熔剂法（fl将配料溶解在助熔剂中，并在达到过饱和时自发成核生长或在籽晶上生长晶体的方法。宝石的生长大都采用籽晶技术。靠控制容器内溶液的温差对流或通过溶解、扩散、反应达到过饱和状态并生长晶体。助熔剂法是宝石合成中一种重要的方法，许多材料都可用它合成，如各种颜色的刚玉、祖母绿、变石，YAG等。其晶体生长温度较低，晶体热应力很小。长出的晶体大多发育有晶面，但晶体通常较小。因助熔剂具腐蚀性，一般用铂金坩埚作容器。助熔剂可进入晶体的晶格或成为包裹体。助熔剂法合成的宝石常含有助熔剂残余和铂金片的典型包裹体。
工业级钻石的合成（synthesis of industrial diamond） 二十世纪五十年代美国和瑞士首次成功合成了工业级钻石。目前工业用钻砂有三分之二来自合成的。采用静态高压高温技术，在金属熔剂作用下使原本在石墨稳定区饱和的碳在钻石稳定区内变得过饱和，从而析出钻石。合成工业钻常用两面顶、四面顶和六面顶压机。需要可塑性大的叶蜡石炉体。炉体的圆管内交替叠放着镍金属片和石墨片，两端用镍板焊封。将叶蜡石炉体放入压机中加压，在两端通电加热。在温度为1300-16000C，压力为6X109Pa时，镍熔化渗入石墨薄层，石墨溶于镍中并从管子两端向内开始结晶成钻石。整个转化过程只需几分钟。合成的钻石颗粒很小，颜色为黄绿色，并含大量金属熔剂包裹体。通过控制生长温度及其梯度等条件可以使生长晶形具有优选形态。主要用作磨料及其它工业用途。合成钻砂比天然钻砂含有较少的缺陷，且生产成本较低。
化学气相沉积法（chemical vapor deposition method，CVD） 是一种在低压下生长金刚石（钻石）的新方法。即用加热、放电等方法激活碳基气体（如甲烷），使之离解出碳原子和氢原子（或甲基CH3和氢原子），碳原子在甲基和氢原子的作用下在固相基片如籽晶上沉积形成金刚石单晶薄膜或多晶质薄膜。目前生长速度只能达到每周0.02mm，可获得的金刚石薄膜厚度太小（几十至几百微米），还远不能用来合成宝石级钻石，仅用于钻石及其它材料的表面镀层。
维尔纳叶法（Verneuil technique） 见焰熔法。
维尔纳叶炉（Verneuil furnace） 由维尔纳叶发明的，故得名。上部给料区为一料筒，内装合成粉末及添料，筒底为一筛状平底，中部贯通有一根震动装置使粉末少量、等量、周期性地自动释放，通过向下变尖的吹管下落。氧气通过同一吹管喷出与外吹管携带的氢气在喷嘴处混合燃烧。吹管至喷嘴处有一冷却水套，使氢气和氧气处于正常供气状态。落下的粉末经过氢氧火焰熔融，并落在旋转平台上的籽晶棒上，逐渐长成一个晶棒（梨晶）。水套下为一耐火砖围砌的保温炉，保持燃烧温度及晶体生长温度，近上部有一个观察孔，可了解晶体生长情况。
震荡波法（shock wave method） 一种动压合成金刚石的方法。采用爆炸冲击、强放电和高速运动物体碰撞产生瞬时高温高压，使石墨转变为钻石微粒。合成出的钻石粒径一般为十至几十微米，最大为0.5mm。采用此法还可以把微粉金刚石进行二次或多次冲击压缩烧结成大颗粒多晶体。目前主要用于合成工业钻。
合成宝石（synthetic stone） 用人为方法全部或部分地进行加工后得到的材料，其物理性质、化学成分以及晶体结构与相应的天然宝石基本相似。例如，合成红宝石具有与天然红宝石基本相似的物理性质、化学成分及晶体结构。
焰熔法（flame fusion technique） 该法是于19世纪由E.弗雷米发明，19世纪末由其助手维尔纳叶推向市场，故又称维尔纳叶法。该方法是原料的粉末在通过氢氧火焰时熔融落在籽晶棒上然后再结晶的过程，此过程是在维尔纳叶炉中进行的。可以生产各种品种的刚玉、尖晶石、金红石、钛酸锶、白钨矿等宝石晶体。此法生长晶体的速度快，获得的晶体常含有气泡和弯曲生长纹。
提拉法（pulling technique） 此法是Czochralski于1918年发明的，故又称为“丘克拉斯基法”。该法可以获得高质量的大晶体，主要用于工业和科学研究目的。将已配好的原料装入铱（熔点24420C）坩埚中，在坩埚上方的可旋转的提拉杆下端的夹头上装上籽晶。用高频线圈加热，使坩埚内的原料都熔化成熔体。此时降低提拉杆使籽晶接触熔体表面，然后缓慢旋转并向上提拉，便可长出晶体。整个装置放在一封闭的钟形外罩里，以便控制生长的环境气氛。通过外罩的窗口可观察生长过程。该法可用于生产各种刚玉、变石、YAG、GGG、铌酸锂等宝石材料。生长出的梨晶较大。具弯曲生长纹、有时可见气泡及铱金片等包裹体。
丘克拉斯基法（Czochralski technique） 同提拉法。
冷坩埚法（skull melting process） 又称“壳熔法”。此法最初由法国科学家Roulin发明，后由前苏联的列别捷夫物理研究所完善于1972年获得美国专利。氧化锆原料的熔点达27500C ，找不到合适的坩埚材料。此方法是利用原料本身的外壳作为“坩埚”，为此使用了由许多铜管围成的似坩埚的容器，铜管内通有循环冷却水形成了一个冷坩埚，内装有配比合适的原料及一根金属锆。铜管外缠绕着高频线圈用以加热。受热的金属锆使周围的氧化锆导电并开始熔化，直到整个容器内的氧化锆都被熔融，只有最外层约1mm厚的壳在冷却水的作用下保持未熔。然后将容器向下从高频线圈中缓慢脱出，因底部最先冷却，故结晶从底部开始并向上逐渐长成许多柱状晶体。长成的晶体需要在空气中退火以消除内应力。合成的晶体有的含有气泡和未熔粉末。
高压釜（autoclave） 是水热法生长晶体的关键设备，为可承高温高压的钢制釜体。水热法采用的高压釜一般可承受11000C的温度和109Pa的压力，具有可靠的密封系统和防爆装置。因为具潜在的爆炸危险，故又名“炸弹”（bomb）。由于内部要装酸、碱性的强腐蚀性溶液，所以要求高压釜的材料能耐腐蚀。有时还在高压釜内装有耐腐蚀的贵金属内衬。
矿化剂（mineraliser） 水热法生长晶体时采用的溶剂通常称为“矿化剂”。矿化剂通常可分为以下五类： 1）碱金属及铵的卤化物，2）碱金属的氢氧化物，3）弱酸与碱金属形成的盐类，4）强酸，5）酸类（一般为无机酸）。其中碱金属的卤化物及氢氧化物是最为有效且广泛应用的矿化剂。矿化剂的化学性质和浓度影响物质在其中的溶解度与生长速率。合成红宝石时可采用的矿化剂有NaOH，Na2CO3，NaHCO3+KHCO3，K2CO3 等多种。Al2O3 在NaOH中溶解度很小，而在Na2CO3中生长较慢，采用NaHCO3+KHCO3 混合液则效果较好。
梨晶（boule） 又称“晶棒”。由焰熔法和提拉法生长的晶体。梨晶是从种晶棒一端开始生长，经过接种、扩肩，然后等径生长而成，并结束于一向上微凸的弧形平台。梨晶的横断面多为圆形或椭圆形，一般无平坦的晶面，但合成尖晶石的横断面则为近方形，局部可发育一些较平坦的晶面。梨晶的生长层为微向上凸的弧面，垂直梨晶的延伸方向。合成刚玉的光轴方向与梨晶的延伸方向有一定的夹角。一般在取下梨晶时，它会沿纵轴自动裂开或为了释放应力故意将其沿纵轴劈为两半。梨晶一般长10至30cm，直径为几个厘米。
壳熔法（skull melting process） 同冷坩埚法。
区域熔炼法（zone melting technique） 由Keek 和Golay 于1953年创立的。该方法在整个生长过程中的任何时刻都只有一部分原料被熔融，熔区由表面张力支撑，故又称“浮区法”。所用原料一般先制成烧结棒。将烧结棒用两个卡盘固定并垂直安放在保温管内。利用高频线圈或聚焦红外线加热烧结棒的局部，使熔区从一端逐渐移至另一端以完成结晶过程。该方法不需要坩埚，生长出的晶体质量高，常用于材料的物理提纯，也用于生长晶体。可生产刚玉、YAG及白钨矿等宝石材料。生长的晶体可含有气泡和未熔粉末。
助熔剂（flux） 又称“熔剂”。能帮助降低原料熔点的化学物质。常用于助熔剂法合成中。助熔剂主要有两类：一类为金属，主要用于半导体单晶的生长；另一类为氧化物和卤化物（如PbO，PbF2等），主要用于氧化物和离子材料的生长。理想的助熔剂必须不与原料发生反应形成中间化合物，而且应有较低的熔点、较低的粘度、较差的挥发性、强的溶解能力和毒性小等特点。（助熔剂法通常采用的助熔剂为硼、钡、铋、铅、钼、钨、锂、钾、钠的氧化物或氟化物，如B2O3，BaO，Bi2O3，PbO，PbF2，MoO3，WO3，Li2O，K2O，KF，Na2O，NaF，Na3AlF6等）。合成不同宝石品种所采用的助熔剂类型不同。即使合成同一品种的宝石，不同厂家采用的助熔剂种类也不一样。助熔剂的选择对宝石结晶习性有很大的影响。助熔剂法合成的宝石通常含有大量的助熔剂残余。它们常常呈扭曲的面纱状、熔滴状等各种形态。大多在放大观察下呈橘红色或白色，显粒状结构。
水热法（hydrothermal process） 是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的的物质通过溶解或反应生成该物质的溶解产物，并使其呈过饱和态从而结晶生长的方法。合成宝石多采用控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态。当合成石英时，一般培养料放在高压釜内温度较高的下部，籽晶悬挂在温度较低的上部。釜内填以一定容量和浓度的矿化剂作溶剂。当容器内的溶液由于上下部之间的温差产生对流时，高温区的饱和溶液被输送到低温区，变成过饱和状态，从而在籽晶上生长。当合成祖母绿时，一般将培养料分放在顶、底部，两处的物质被溶解、扩散，在中部相遇并发生反应，生成祖母绿的溶液，当祖母绿溶液达到过饱和时便会析出，在中部的籽晶上生长。水热法可以合成各种颜色的刚玉、绿柱石（包括祖母绿）、石英等宝石。长出的晶体具有晶面，热应力较小，内部缺陷少。其包裹体与天然宝石的十分相近。特征性包裹体有铂金片、钉状包裹体、面包渣状包裹体及波状纹理等。