CN101684569B - 一种磷酸二氢钾类单晶体的生长方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及人工晶体生长领域，是一种新型的KDP类晶体的生长方法和装置，即一种溶液循环蒸发生长晶体的方法。它是由容器和温度控制系统两个部分组成，容器部分包括：保温槽、生长缸。其中保温槽分为上下两部分，中间由隔板隔开。下层部分内装蒸馏水，用作水浴保温，为高温区。上层利用空气浴保温，为低温区。生长缸也分为两部分，上盖部分为溶解室，下面部分为生长室。生长室在保温层水浴中，溶解室在保温层空气浴中。本专利的生长装置可用于磷酸二氢钾、磷酸二氘钾、磷酸二氢铵和磷酸二氘铵及同系列的KDP类晶体的生长。使用这种生长装置，可在相对较小的生长槽中，生长出较大尺寸的晶体。生长速度快，晶体质量高，生长设备简单，成本的投入降低，提高了经济效益。

Description

一种磷酸二氢钾类单晶体的生长方法及装置
技术领域：
本发明涉及光电子功能材料技术领域中的人工晶体和晶体生长领域，尤其是涉及磷酸二氢钾类(KDP类)晶体的生长装置。
背景技术：
KDP类的晶体的发现和研究已有半个多世纪的历史，是一种性能优良的电光与非线性光学晶体，其半波电压低、电光系数和非线性系数大、透光波段宽、光学均匀性好。广泛应用于激光的调谐和调频、电光调制、声光调制等高技术领域。是一种经久不衰的晶体。这类晶体是以离子键为主的多键型晶体，一般是用溶液法生长。随着激光约束核聚变(ICF)的发展、子光束的增加和输出能量的提高，对作为Q开关和二、三倍频的KDP和DKDP晶体的尺寸、数量和光学质量都提出了更高的要求，特别是在晶体的数量上会大大增加。
KDP类晶体的生长方法主要有降温法、恒温流动法和点籽晶快速生长法。这些方法各有优缺点，采用降温法设备简单、便于操作，但生长过程中不能补充原料，要生长大的尺寸的晶体就要求设备体积大，生长周期长。恒温流动法可生长过程中添加原料，在较小的容器中生长较大的晶体。但由于设备复杂，温度场和浓度场较难控制，使得生长的晶体质量相对难以控制。点籽晶快速生长也是一种降温法，只是要在高的过饱和浓度下快速全方位生长。和其它的生长方法相比，减少了生长的周期，减低成本。但是条件要求苛刻，设备复杂，代价高昂，晶体的质量也较差。
发明内容：
本发明的目的就在于公开一种新的磷酸二氢钾类单晶体的生长方法及装置。即一种溶液循环蒸发生长晶体的方法。
KDP类晶体是一种以离子键为主的多键型晶体，生长的溶剂一般是水或重水，生长温度在25-70℃之间，籽晶为Z-切的透明晶片或小籽晶。本发明可用于生长磷酸二氢钾晶体(KDP)，也适用于同类型其它晶体，例如磷酸二氘钾(DKDP)、磷酸二氢铵(ADP)和磷酸二氘铵(DADP)及同系列的KDP类晶体的生长。
本发明主要有容器和温度控制系统两个部分组成，整个生长装置包括：保温槽、生长缸、电机、载晶架、搅拌器、温度传感器、温度控制器、加热器等。其中保温槽的形状为圆柱形，由塑料制作，分为上下两部分，中间由隔板隔开。下层部分内装蒸馏水，用水浴保温。上层利用空气浴保温。两层分别控温，并控制一定的温差。上层为低温区，下层为高温区。生长缸在保温槽的内层，由玻璃或聚氟乙烯制成。生长缸的上盖部分为溶解室，下面部分为生长室。生长室在保温层水浴中，溶解室在保温层空气浴中。
生长时采用高纯的水或重水、KDP类原料。具体的生长步骤如下：
(1)晶体生长溶液的配置
使用高纯的KDP类晶体原料(或制备的KD2PO4类原料)，溶于纯水和重水中，制成饱和温度为45-65℃的饱和溶液。为除去溶液中固态杂质和微晶，用0.22um和0.15um孔径的过滤纸对溶液分别进行真空过滤。过滤后的生长溶液盛于生长设备的生长室中。
(2)籽晶的制备
使用Z-切的KDP类晶体片或小籽晶为晶种，在晶种的(001)方向钻孔并抛光，用尼龙丝载把籽晶绑在晶架上。
(3)晶体生长
在生长缸的溶解室中放入KDP类晶体的原料(重结晶的块状晶体)。升高温度，对溶液进行一定程序的过热处理，恒温5-10小时。将制备好的籽晶放入生长缸的生长室上方，恒温10分钟，放入晶种进入生长溶液中，进行“正-停-反”的转动。调节上下两室的温度差，使溶解室的溶液以一定的速度流回生长室，进而控制晶体的生长速度。培养出大尺寸晶体。
(4)晶体取出
待晶体生长到所需尺寸时(溶解室中放入KDP类晶体的原料已溶解完)，快速取出晶体，用吸水的绒布包裹晶体，快速放入相同温度的保温箱中，再缓慢降温至室温。
本发明如现有的降温法、恒温流动法和点籽晶快速生长法相比，其优点在于：
(1)可以在相对的恒温、恒过饱和度的条件下生长晶体，有利于提高晶体的质量。并可通过控制上下两室的温度差，来控制晶体的生长速度。
(2)可在相对较小的生长槽中，生长出较大尺寸的晶体。生长设备简单，成本的投入降低，提高了经济效益。
(3)晶体生长可始终恒定在较高的温度下生长，晶体生长速度较快，质量稳定。
附图说明：
图1溶液循环蒸发生长晶体方法装置图。
图中1、红外灯，2温度传感器，3溶解室，4晶体原料，5搅拌器，6加热器，7载晶架，8晶体，9生长缸，10下保温槽，11热传感器，12上保温槽
具体实施方式：
实现本发明的具体实施方式优选方案1：KDP晶体的生长
采用高纯度的原料配制光学纯KDP溶液，结晶析出快状的晶体约2千克，取配制光学纯KDP溶液10000mL。用吊晶法测出溶液的饱和点约为60℃。用0.15μm的滤纸对溶液进行过滤净化处理。在载晶架上绑上60×60×2mm3的KDP晶体作为籽晶。
在保温下层和生长缸之间的夹层盛满蒸馏水。生长缸中生长室内盛满饱和点约为60℃的KDP溶液，体积为10000ml。水浴升温至75℃，过热约12小时，在高于饱和点温度2℃以上在溶解室中放入2千克的KDP晶体原料，并放入籽晶，再水浴部分降至饱和点的温度60℃。空气浴部分升温至40℃。生长过程的工艺参数为：成锥时的空气浴温度40℃，正常生长时的空气浴温度为35℃，转速为30转/分，转动周期为：30分钟正转--10分钟停转--30分钟反转--10分钟。经过约60天的生长得到尺寸为60×60×65mm3的晶体。生长出的晶体具有很好的光学均匀性，晶体的电导率和激光阈值也都较高。
实现本发明的具体实施方式优选方案2：DKDP晶体的生长
采用高纯度的原料配制光学纯DKDP溶液，结晶析出快状的晶体约2千克，
取配制光学纯DKDP溶液10000mL。再用PH试剂测出溶液的PD值，用酸(D3PO4)或碱(K2CO3)调节至3.5-4.0的范围内。用吊晶法测出溶液的饱和点约为60℃。用0.15μm的滤纸对溶液进行净化处理。在载晶架上绑上60×60×2mm3的DKDP晶体作为籽晶。
在保温下层和生长缸之间的夹层盛满蒸馏水。生长缸中生长室内盛满饱和点约为60℃的DKDP溶液，体积为10000ml。水浴升温至75℃，过热约12小时，在高于饱和点温度2℃以上在溶解室中放入2千克的DKDP晶体原料，并放入籽晶，再水浴部分降至饱和点的温度60℃。空气浴升温至45℃。生长过程的工艺参数为：成锥时的空气浴温度45℃，正常生长时的空气浴温度为40℃，转速为30转/分，转动周期为：30分钟正转--10分钟停转--30分钟反转--10分钟。经过约70天的生长得到尺寸为60×60×65mm3的晶体。生长出的晶体有很好的光学均匀性和电导率。

Claims (1)

1.一种溶液循环蒸发生长KDP类晶体的生长装置，包括：保温槽、生长缸、电机、载晶架、搅拌器、温度传感器、温度控制器、加热器，其特征在于：保温槽的形状为圆柱形，由塑料制作，分为上下两部分，中间由隔板隔开，下层部分内装蒸馏水，用水浴保温，上层利用空气浴保温，两层分别控温，并控制一定的温差，上层为低温区，下层为高温区；生长缸在保温槽的内层，由玻璃或聚氟乙烯制成，生长缸的上盖部分为溶解室，下面为生长室，生长室在保温层水浴中，溶解室在保温层空气浴中。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110308089A (zh) * 2019-07-02 2019-10-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 Kdp类晶体生长槽内溶液过饱和度实时测量系统及其测量方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102534778A (zh) * 2012-03-14 2012-07-04 青岛大学 一种kdp类晶体全方位生长方法
CN102618916A (zh) * 2012-03-29 2012-08-01 江南大学 一种晶体培养连续过滤自动控制方法
CN103060888B (zh) * 2013-01-08 2015-04-15 重庆大学 一种晶体作三维运动的溶液中生长晶体的方法
CN104630875B (zh) * 2015-01-27 2017-02-22 东南大学 大尺寸块状信息存储铁电单晶体的环保节能生长方法
CN105256377B (zh) * 2015-11-10 2017-10-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 Kdp类晶体生长的载晶架
CN105603503B (zh) * 2016-01-13 2018-02-06 重庆大学 行星式转动溶液法晶体生长装置
CN107475777B (zh) * 2017-07-14 2019-05-17 中国科学院上海光学精密机械研究所 用于kdp类晶体的高精密油浴退火炉
CN107475776B (zh) * 2017-07-14 2019-07-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 用于kdp类晶体的油浴退火炉
CN108149322B (zh) * 2018-01-30 2023-09-08 中国科学院福建物质结构研究所 一种高氘dkdp晶体原料的合成罐装置及合成方法
CN110822889B (zh) * 2019-11-14 2021-09-07 惠州市志海新威科技有限公司 一种塑料添加剂制备用融合炉
CN115261968B (zh) * 2022-07-20 2023-08-04 江西新余新材料科技研究院 晶体生长装置及方法、kdp类晶体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2150215Y (zh) * 1992-12-10 1993-12-22 中国科学院福建物质结构研究所 生长磷酸二氘钾单晶的恒温培养槽
CN1519397A (zh) * 2003-09-01 2004-08-11 山东大学 一种大截面磷酸二氢钾类单晶体的生长方法及装置
CN2761627Y (zh) * 2004-12-28 2006-03-01 中国科学院福建物质结构研究所 一种新型的kdp类晶体的生长装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2150215Y (zh) * 1992-12-10 1993-12-22 中国科学院福建物质结构研究所 生长磷酸二氘钾单晶的恒温培养槽
CN1519397A (zh) * 2003-09-01 2004-08-11 山东大学 一种大截面磷酸二氢钾类单晶体的生长方法及装置
CN2761627Y (zh) * 2004-12-28 2006-03-01 中国科学院福建物质结构研究所 一种新型的kdp类晶体的生长装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
潘建国 等.《DKDP晶体快速生长的研究》.《人工晶体学报》.2005,第34卷(第4期), *
王东娟 等.《溶液降温法快速生长KDP晶体的新装置》.《人工晶体学报》.2008,第37卷(第3期), *
鲁智宽 等.《溶液循环流动法生长大尺寸KDP晶体》.《人工晶体学报》.1996,第25卷(第1期), *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110308089A (zh) * 2019-07-02 2019-10-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 Kdp类晶体生长槽内溶液过饱和度实时测量系统及其测量方法

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