Метод Вернейля является наиболее известным и распространенным методом выращивания кристаллов рубина и сапфира.

В качестве исходного материала для получения чистого корунда – лейкосапфира – используют порошок окиси алюминия с размером частиц 1-20 мкм. Последний готовят обычно путем прокаливания алюмо-аммиачных квасцов Al(NH4) x SO4 x 12H2O при температуре 1000 °C. Спекшуюся массу растирают в порошок и просеивают до получения частиц необходимого размера. Шихту помещают в бункер с ситчатым дном. Просеянный порошок, захваченный потоком кислорода, вводимым непосредственно в основную воронку, поступает затем в горелку, куда подается водород, и сплавляется на огнеупорном штифе в шарик. В результате геометрического отбора шарик постепенно превращается в небольшой штырек размерами примерно 3х5 мм. По мере поступления порошка, его плавления и кристаллизации на штырьке образуется буля,  которая вместе со штифом по мере роста опускается вниз.

Скорость роста составляет порядка 10-20 мм/ч. Технически пригодные кристаллы длиной 50-60 мм и диаметром 15-20 мм (весом около 200 карат) выращивают за 3-3,5 часа.

Выращенные були ориентированы так, что их геометрическая ось образует с оптической осью кристалла угол 50-80 градусов. Для получения булей с заранее заданной кристаллографической ориентацией используют затравочные корундовые стержни, закрепленные на штифте и расположенные таким образом, что угол между геометрической и оптической осями составляет 60 либо 90 градусов, реже 0.

Температура, необходимая для осуществления процесса (около 2040 °C.) достигается при соединении О2 и Н2 в горелке в соотношении 1:3.

Дополнительные усовершенствования методики и аппаратуры позволяют выращивать методом Вернейля корунд не только в виде буль, но и в виде стержней до 500-800 мм в длину и диаметром 15 -50 мм. Можно также получать монокристаллические диски диаметром до 300 мм и толщиной до 40 мм. [2]

Рисунок 1. Схема установки Вернейля (источник: vseokamnyah.ru)

Метод Чохральского.

Разогрев тигля с шихтой осуществляется с помощью высокочастотного генератора. Выращивание проводится на ориентированном затравочном кристалле, который закрепляется на держателе, способном поступательно перемещаться и вращаться с заданной скоростью. Кристалл вытягивается со скоростью 5-30 мм/ч при скорости вращения 10-60 об/мин. В результате получаются стержни корунда диаметром 25-60 мм и длиной 200-250 мм. Такие кристаллы характеризуются высокой степенью однородности и низкими значениями остаточного напряжения. Качество кристаллов улучшают с помощью отжига. [2]

Особенности конвективных потоков при вытягивании кристаллов методом Чохральского приводит к максимальному захвату хрома в центральной приосевой части стержня, благодаря чему вдоль длинной оси кристалла по середине наблюдается насыщенная цветом область диаметром около 1-2 мм. [1]

Твердые и газовые включения в корундах, полученных методом Чохральского, встречаются достаточно редко. В наиболее совершенных кристаллах количество микрочастиц размером более 0,5 мкм составляет не более одной на 1 куб. см объема кристалла. [1]

Метод Чохральского позволяет получать кристаллы значительно более однородные и совершенные в структурном отношении, чем метод Вернейля. Поэтому он широко используется для выращивания корунда, который используется в технических целях.

Рисунок 2. Установка для выращивания кристаллов методом Чохральского: 1 – держатель кристалла, 2 – затравочный кристалл, 3 – кристалл, 4 – тигель, 5 - нагреватель, 6 – расплав (источник: www.znaytovar.ru)

Рисунок 3. Корунды, полученные методом Чохральского (фото автора)