CN102051686A - 两段加热提拉法生长大尺寸钨酸钇钠晶体的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采用两段加热提拉法生长大尺寸钨酸钇钠晶体的方法与装置。其特点是采用两个加热区域提拉法生长大尺寸钨酸钇钠晶体单晶的技术与装置，该技术使得各种钨酸盐晶体在提拉法生长时，不会发生晶体开裂的现象。本发明技术能够克服大尺寸钨酸钇钠晶体生长和退火过程中由于轴向温度梯度过高所产生的大量的热应力，从而避免了开裂现象，使得钨酸钇钠晶体能够生长到尺寸达到Φ20×100mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用两个加热区域的提拉法生长大尺寸钨酸钇钠单晶的方法及其装置。
背景技术
目前，大部分的固体激光器是采用各种掺杂激活离子的激光晶体作为激活基质产生激光，主要使用的激光晶体有YAG、YVO4等，而在我们近期的研究发现，钨酸钇钠也有着优异的激光性能。通过对钨酸钇钠晶体进行激光性能测试，发现其在采用氙灯泵浦时，采用Φ4.5×52mm的晶体棒输出了786mJ的激光能量，与Φ8×100mm的YAG晶体输出的能量相当，因此，钨酸钇钠晶体的激光效率远远高于YAG晶体，在现在国际的激光产业中有着大量潜在的市场。
但大尺寸钨酸钇钠晶体的生长相当困难，这是由于钨酸钇钠晶体的导热性能与硬度低于YAG晶体，所以在大尺寸的生长中极易开裂。其生长工艺主要是先将钨酸钇钠晶体按照分子式配比进行原料制备，然后将原料放置在铂或铱坩埚中，再放置于单晶提拉炉的环形线圈里，通过环形线圈的电磁感应，使坩埚升温至熔点将其熔化，然后采用一根籽晶下降至熔体中，通过不断的温度控制和籽晶的提拉，生长出晶体。但是，采用这种单区域加热的提拉法生长晶体，自主发热的区域为坩埚位置，坩埚上方没有自主发热，温度随着距离坩埚越远温度越低。当生长的晶体长度超过一定的尺寸的时候(具体尺寸由每种晶体的物理性能决定)，由于籽晶部分的温度与刚拉出熔体的温度差别过大，常常导致晶体开裂现象严重，更严重的使得籽晶发生断裂。
发明内容
为了克服这种单加热区域提拉法生长大尺寸钨酸钇钠晶体单晶存在的这种晶体开裂的缺点，本发明技术提供一种采用两个加热区域提拉法生长大尺寸钨酸钇钠晶体单晶的方法与装置，该技术使得各种钨酸盐晶体在提拉法生长时，不会发生晶体开裂的现象。
本项发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用提拉法生长，采用两个独立的加热区域提拉法生长钨酸钇钠晶体。
实施此方案的装置设计思路：采用圆柱型炉膛并绕上电炉丝作为独立后热器。具体方案：取一段Al2O3或其他材料制作的圆柱型炉膛，在外围绕上电炉丝，将其在提拉炉中电磁感应线圈的上面，在炉膛中挖一个小洞，将一根铂铑-铂热电偶插入洞中，然后将电炉丝的两端和热电偶的两端接到一个单独的控温装置上。这样就能采用单独的一个控温装置来控制晶体生长过长时晶体上端过冷的状况，从而降低晶体的轴向温度梯度，使得晶体生长中不易出现开裂现象。
本发明技术能够克服大尺寸钨酸钇钠晶体生长和退火过程中由于轴向温度梯度过高所产生的大量的热应力，从而避免了开裂现象，使得钨酸钇钠晶体能够生长到尺寸达到Φ20×100mm。
附图说明
下面结合附图对本发明技术做进一步说明：
图1是一般提拉法生长晶体的原理图，其中：1为热电偶，2为铂金坩埚，3为熔体，4为射频感应圈，5为铂铱后热器，6为提拉杆，7为籽晶，8为晶体
图2是本发明生长晶体的原理图，其中：1与2为热电偶，3为铂金坩埚，4为熔体，5为射频感应圈，6为炉丝，7氧化铝炉膛，8为提拉杆，9为籽晶，10为晶体
图3是采用本发明技术前后生长的钨酸钇钠晶体照片
具体实施方式
在图2中，我们取一段Al2O3或其他材料制作的圆柱型炉膛，炉膛的直径与电磁感应线圈相近，这样可以把炉膛架在线圈上，而炉膛的高度由准备生长晶体的长度决定，一般大于晶体长度2～3cm。在炉膛外圈绕上镍合金炉丝，在炉膛侧面挖一个小孔，将一根铂铑-铂热电偶插入小孔，将炉丝与热电偶都接到一个控温仪器上，这样就成为了一种独立控温的后热装置。
Claims (2)
1.一种钨酸钇钠晶体的生长方法，采用提拉法生长，其特征在于：采用两个独立的加热区域提拉法生长钨酸钇钠晶体。
2.一种用于权利要求1所述的钨酸钇钠晶体的生长方法的晶体生长装置，其特征在于：采用圆柱型炉膛并绕上电炉丝作为独立后热器。
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2009
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