添加剂下KDP晶体的快速生长

本文在测定KDP溶解度曲线及介稳区的基础上,通过添加几种硼酸盐类添加剂,并采用Z切点籽晶实现了KDP晶体的快速生长,[001]和[100]方向的生长速度可达10～15mm/d(5L生长槽).     

快速生长KDP晶体的光学性质研究

本文研究了快速生长的KDP晶体光学性质,结果表明快速生长的KDP晶体的光学性质低于传统降温法生长的晶体,原料中阴离子杂质的存在是造成这一结果的主要原因,确保快速生长晶体质量的首要条件是提高原料的纯度.     

新添加剂下KDP晶体快速生长及其性能表征

我们使用优级纯的KH2PO4和超纯水(电阻率≥18.2MΩ·cm)为原料,采用新的添加剂KCl(氯化钾)及EDTA钾盐,使生长溶液的稳定性得到提高,在5L生长槽内生长出51mm×54mm×40mm的KDP单晶,生长速度达到15～20mm/d,并检测了快速生长晶体的重要的应用性能,发现与高质量慢速生长晶体性能相当,可以达到使用要求.     

快速生长KDP晶体表面的光学显微实时观察

设计了一套溶液降温法晶体生长显微实时观察装置,对快速生长KDP晶体{101}和{100}表面形貌的演化过程进行了实时观测分析.测量了晶体表面生长层切向生长速度随溶液过饱和度的变化曲线,并利用台阶生长动力学方程计算了相关动力学参数.进行了Fe3+掺杂实验,结果表明Fe3+的存在会影响到不同晶面上生长层的动力学系数,从而改变KDP晶体表面生长层的切向生长速度.     

pH值对KDP晶体溶解度和溶液稳定性的影响

测定了不同pH值(2.0～5.5)生长溶液中KDP晶体(KH2PO4)的溶解度曲线,实验结果表明:随着生长溶液pH值的改变,KDP溶解度明显增大.讨论了KDP晶体溶液pH值、溶液组成和溶液饱和点温度三者之间的关系.进行了高pH值(3.8～5.6)KDP生长溶液的稳定性实验,发现高pH值生长溶液中的临界成核半径rC增大,溶液的稳定性提高.在不同pH值溶液中进行了晶体生长实验,探讨了不同pH值生长溶液中配合物对KDP晶体生长习性的影响.     

KDP晶体生长过程中溶液稳定性的研究

在KDP晶体生长过程中,溶液的稳定性对KDP晶体的光学质量影响较大.溶液的稳定性是多种因素共同作用的结果.本文主要研究了过饱和KDP溶液中晶胚的分布情况、降温过程中晶体生长驱动力与降温速度之间的关系,并分析了KDP晶体实际生长过程中影响溶液稳定性的主要因素.我们认为,通过改善KDP晶体生长过程中溶液的稳定性,并与其它措施和技术相结合,是提高KDP晶体光学质量的有效途径.     

KDP类晶体快速生长技术研究

概述了本课题组在KDP类晶体快速生长领域的研究及进展情况。通过集成生长设备的管道系统、升级连续过滤系统、研发晶体生长过程的实时监控系统以及高精度退火设备,实现晶体生长系统的集成化;通过数值模拟优化晶体表面流场状态、全流程量化控制实现晶体稳定生长以及精密热退火进一步提升晶体性能;针对点籽晶快速生长KDP类晶体中存在的柱锥交界面问题,相继提出了长籽晶锥区限制生长法和长籽晶自由生长法,为大尺寸高性能KDP类晶体生长提供新的技术方案。     

溶液降温法快速生长KDP晶体的新装置

利用溶液降温法分别在锥形底生长装置和传统晶体生长装置中进行了KDP晶体点状籽晶法快速生长实验,对KDP晶体的生长条件进行了对比,分析了不同生长装置对KDP溶液稳定性的影响,利用扫描电镜观察了KDP晶体中的包裹体,测定了晶体的透过率,对比分析了锥形瓶快速生长装置的优越性.     

生长温度对KDP晶体光学性质影响的研究

用降温法在不同的温度下快速生长KDP晶体,并测量其透过光谱、光学均匀性、金属杂质含量和光散射性能.结果表明随着生长温度的提高,KDP晶体的紫外光吸收和光散射点密度明显降低,但均匀性和杂质金属离子含量并无明显变化.     

L-精氨酸掺杂下ZTS溶液的稳定性研究

研究了L-精氨酸掺杂下硫脲硫酸锌(ZTS)溶液中的成核过程,测量了在不同掺杂浓度下ZTS溶液的亚稳区和诱导期.结果表明:随掺杂浓度的增加,溶液的亚稳区变宽,诱导期增大;根据经典成核理论计算了晶体的成核热、动力学参数,分析了溶液稳定性与掺杂浓度的关系,即随着L-精氨酸掺杂浓度的增加,溶液的稳定性得到明显提高.利用化学腐蚀法对ZTS晶体(100)面进行了腐蚀,并用光学显微镜对腐蚀面进行观察,得到了清晰的位错蚀坑.当L-精氨酸掺杂浓度为1.5mol;时,ZTS晶体(100)面位错蚀坑密度最小,适合高光学质量晶体的生长.     

KDP晶体缺陷对生长应力分布的影响

本文采用有限元法分析了不同尺寸、形状的晶体缺陷对大口径KDP晶体生长应力分布的影响.结果表明,晶体中的缺陷导致了晶体内部应力集中,且应力集中程度与缺陷尺寸、晶体生长尺寸呈反向变化,而最大主应力与缺陷尺寸、晶体生长尺寸呈正向变化.当缺陷含有棱边或尖角时,应力集中程度和最大主应力值都明显增加.由于KDP晶体易脆性开裂,随着最大主应力值的增大,开裂机率也增大.     

KDP晶体的点状籽晶法生长及其缺陷研究

研究了溶液Ph值对KDP晶体生长形态的影响,进行了晶体生长实验和参数对比.以提高溶液Ph值为主要手段在低过饱和度下进行KDP晶体点状生长.对点状法生长的晶体进行了缺陷分析,测定了晶体不同区域的金属离子含量并进行了对比分析.实验表明溶液Ph值对晶体各向的相对生长速度有显著的影响.在Ph=5.0、低过饱和度(σ＜0.02)条件下生长出50×50×50mm3的晶体.     

快速生长大尺寸KDP单晶

用传统降温法生长了大尺寸KDP单晶,生长速度一般在1～2 mm/d,周期长,风险大.本文采用"点籽晶"快速生长法多次成功生长出了200 mm级的大尺寸KDP单晶,晶体生长速度达到20 mm/d,晶体生长正常.同时,摇摆曲线表明快速生长的晶体有着很好的结构完整性.     

KDP晶体杂质对生长及出槽应力分布的影响

KDP晶体中的杂质易导致其开裂.本文采用有限元法分析了不同属性、尺寸、形状的晶体杂质对大尺寸KDP晶体生长及出槽应力分布的影响.结果表明,不同属性的杂质对晶体生长应力和出槽应力分布具有不同程度的影响.杂质附近的生长应力与杂质的弹性模量呈正向变化;杂质附近的出槽应力与杂质和晶体的热膨胀系数之差呈正向变化;杂质的尺寸越大,形状越尖锐,杂质附近的生长应力和出槽应力均增大.     

Hydrodynamics of Solution for the Rapid Growth of KDP Crystals

Crystallography Reports - A mathematical model of the hydrodynamic processes occurring during crystal growth from solutions is considered. Specific features of solution flows in crystallizers of...     

过饱和度对KDP晶体生长与光学性能的影响研究

在不同过饱和度的溶液中生长了KDP晶体,对生长晶体的透过率,光散射和激光损伤阈值进行了表征.研究了不同过饱和度对KDP晶体生长及光学性能的影响.实验表明:KDP晶体可以在高过饱和度(σ＞3;)溶液中实现快速生长,生长速度可大于10 mm/d;但随着溶液过饱和度的增加,KDP晶体生长溶液的稳定性降低,晶体容易出现包藏、开裂和添晶等缺陷,晶体的光学性能也随之降低.     

Crystal Growth of Deuterated KDP and Determination of the Deuterium Content

The relation between the deuterium concentration in the solution and in the solid phase during the growth of K(H, D)₂PO₄ crystals at 30, 45, and 60°C has been examined. The solubility of K(H, D)₂PO₄ in deuterated water was measured. The concentration of D₂O in the solvent has been determined by means of the interferometric method with an accuracy of ± 0.4 mol%. The deuterium concentration in the crystals was measured with an accuracy better than ± 1.2 mol% by the same method after decomposing them thermally. The deuterium content in crystals is determined by the deuterium content in the solvent. It is practically not influenced by temperature.     

EDTA和KCl双掺杂下KDP溶液的稳定性研究

研究了EDTA与KCl不同掺杂浓度和不同过饱和比下KDP溶液的成核过程,测定了不同条件下KDP过饱和溶液的诱导期;根据经典成核理论计算了成核热、动力学参数,并分析了溶液稳定性随掺杂浓度的变化情况。利用化学腐蚀法对KDP晶体(100)面进行了腐蚀,得到了清晰的位错蚀坑,并使用光学显微镜观察了(100)面位错蚀坑的分布特点。结果表明,当过饱和度为4%、掺杂浓度为0.01 mol%EDTA和1 mol%KCl时,不仅KDP过饱和溶液的稳定性比较高,而且位错蚀坑的分布比较均匀、密度小,适合高质量的KDP晶体生长。