CN105332052B - 化合物氯硼酸铷钠和氯硼酸铷钠光学晶体及制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
一种化合物氯硼酸铷钠和氯硼酸铷钠光学晶体及制备方法和用途，化合物氯硼酸铷钠的化学式为RbNa2B6O10Cl，分子量391.76，采用固相反应法合成，氯硼酸铷钠光学晶体化学式为RbNa2B6O10Cl，分子量391.76，属正交晶系，空间群P212121，晶胞参数为a=8.3251(3)Å，b=9.6543(3)Å，c=12.7544(4)Å，Z=4，V=1025.11(6)Å3，透光波段在190nm至2600nm之间，采用高温熔液法生长晶体，该氯硼酸铷钠光学晶体机械硬度适中，易于切割、抛光、加工和保存，不溶于水，不潮解，在空气中稳定，适于制作窗口、透镜和棱镜等光学器件。例如：用在红外探测器和飞行器中的窗口、头罩或整流罩等；用于显微镜和望远镜中的凸透镜；用于潜望镜，双目望远镜等仪器中改变光的进行方向的三棱镜。
Description
技术领域
本发明涉及化合物氯硼酸铷钠RbNa2B6O10Cl和氯硼酸铷钠光学晶体及制备方法和利用该晶体制作的光学器件。
背景技术
硼酸盐以结构多样性而著称，简单的平面BO3配型和四面体BO4配型通过不同的连接方式可以呈现出千变万化的结构，多样的结构为多样的性质提供了良好的物质基础，如较大的双折射率，较大的非线性效应，较高的荧光发光效率和稳定性及其它很多特殊的性质。硼酸盐的特点就是有利于紫外辐射的透过，在硼酸盐中己经发现了许多优秀的光学晶体，例如α-BBO,β-BBO(BBO)、LiB3O5(LBO)晶体、CsB3O5(CBO)晶体、CsLiB6O10(CLBO)晶体和KBe2BO3F2(KBBF)晶体。虽然这些材料的晶体生长技术已日趋成熟，但仍存在着明显的不足之处：如晶体易潮解、生长周期长、层状生长习性严重及价格昂贵等。因此，合成新的光学晶体材料仍然是一个非常重要而艰巨的工作。
在发展新型光学晶体时，人们仍然选择透光范围宽的硼酸盐晶体，并且为了进一步的拓宽透光范围，使其紫外截止边能达到深紫外，阳离子通常使用没有d-d电子跃迁的碱金属或碱土金属，并且在硼酸盐骨架中引入卤素离子。
发明内容
本发明目的在于提供一种化合物氯硼酸铷钠，该化合物化学式为RbNa2B6O10Cl，分子量391.76，采用固相反应法合成化合物。
本发明另一目的在于提供一种氯硼酸铷钠光学晶体，该晶体的化学式为RbNa2B6O10Cl，分子量391.76，属正交晶系，空间群P212121，晶胞参数为
本发明再一目的在于提供采用固相反应法合成化合物及高温熔液法生长氯硼酸铷钠光学晶体的制备方法。
本发明又一个目的在于提供一种氯硼酸铷钠光学晶体在制备窗口、透镜或棱镜光学器件中的用途，例如：用在红外探测器和飞行器中的窗口、头罩或整流罩等；用于显微镜和望远镜中的凸透镜；用于潜望镜，双目望远镜等仪器中改变光的进行方向的三棱镜。
本发明所述的一种化合物氯硼酸铷钠，该化合物的化学式为RbNa2B6O10Cl，分子量391.76，采用固相反应法合成化合物。
一种化合物氯硼酸铷钠光学晶体，该晶体的化学式为RbNa2B6O10Cl，分子量391.76，属正交晶系，空间群P212121，晶胞参数为Z＝4，
所述化合物氯硼酸铷钠光学晶体的制备方法，采用固相反应法合成化合物及高温熔液法生长晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb:Na:Cl:B＝1:2:1:6称取放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，缓慢升温至350℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至500℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至650℃，恒温72小时，取出经研磨得到氯硼酸铷钠化合物单相多晶粉末，再对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与氯硼酸铷钠RbNa2B6O10Cl单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
b、将步骤a得到的单相多晶粉末与助熔剂混合均匀，以温度1-30℃/h的升温速率加热至温度650-850℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，其中氯硼酸铷钠化合物单相多晶粉末与助熔剂的摩尔比为1:1-12；
或直接按摩尔比为1:1-12称取制备氯硼酸铷钠的原料，再将制备氯硼酸铷钠的原料与助熔剂均匀混合，以温度1-30℃/h的升温速率加热至温度650-850℃，恒温5-80小时，得到混合熔液；
c、将混合熔液降至温度550-750℃，将籽晶杆下端伸入混合熔液液面下，以0.5-10℃/h的速率缓慢下降5-100℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆下端聚集有聚集物，再以0-12℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
d、将盛有步骤b制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从晶体生长炉顶部下籽晶，先预热籽晶5-60分钟，将籽晶下至接触混合熔液表面或下至混合熔液中进行回熔，恒温5-60分钟，以温度1-60℃/h的速率降至温度530-730℃；
e、再以温度0.1-5℃/天的速率缓慢降温，以0-60rpm转速旋转籽晶杆进行晶体的生长，待单晶生长到所需尺度后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度1-80℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可得到氯硼酸铷钠光学晶体。
所述方法中步骤a所述含铷化合物为碳酸铷，硝酸铷，氧化铷或氢氧化铷；含钠化合物为碳酸钠、氧化钠，草酸钠，硝酸钠，氢氧化钠或碳酸氢钠；含氯化合物为氯化铷或氯化钠；含硼化合物位硼酸或氧化硼。
所述方法中步骤a所述助熔剂为NaCl-H3BO3、H3BO3-Na2O、Na2O-PbO、NaCl-PbO或H3BO3-PbO。
所述方法中助熔剂NaCl-H3BO3体系中NaCl与H3BO3的摩尔比为1-5:1-6；NaCl-PbO体系中氯化物与氧化铅的摩尔比为1-5:1-6；H3BO3-PbO或H3BO3-Na2O体系中硼酸与氧化物的摩尔比为2-5:1-5；Na2O-PbO体系中氧化钠与氧化铅的摩尔比为1-5:0.1-6。
所述的氯硼酸铷钠光学晶体在制备窗口、透镜和棱镜光学器件中的用途。
本发明所述的氯硼酸铷钠化合物，其化学式为RbNa2B6O10Cl；其采用固相反应法按下列化学反应式制备氯硼酸铷钠化合物:
(1)Rb2CO3+Na2CO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+2CO2↑
(2)Rb2O+Na2CO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+CO2↑
(3)2RbNO3+Na2CO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+CO2↑+2NO2↑+1/2O2↑
(4)2RbOH+Na2CO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+19H2O↑+CO2↑
(5)Rb2CO3+Na2CO3+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl+2CO2↑
(6)Rb2O+Na2CO3+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl+CO2↑
(7)2RbNO3+Na2CO3+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl+CO2↑+2NO2↑+1/2O2↑
(8)2RbOH+Na2CO3+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl+1H2O↑+CO2↑
(9)Rb2CO3+Na2O+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+CO2↑
(10)Rb2O+Na2O+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑
(11)2RbNO3+Na2O+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+2NO2↑+1/2O2↑
(12)2RbOH+Na2O+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+19H2O↑
(13)Rb2CO3+Na2O+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl+CO2↑
(14)Rb2O+Na2O+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl
(15)2RbNO3+Na2O+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl+2NO2↑+1/2O2↑
(16)2RbOH+Na2O+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl+1H2O↑
(17)Rb2CO3+2NaNO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+CO2↑+2NO2↑+1/2O2↑
(18)Rb2O+2NaNO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+2NO2↑+1/2O2↑
(19)2RbNO3+2NaNO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+4NO2↑
(20)2RbOH+2NaNO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+19H2O↑+2NO2↑
(21)RbCl+Na2CO3+6H3BO3→RbNa2B6O10Cl+9H2O↑+CO2↑
(22)RbCl+Na2O+6H3BO3→RbNa2B6O10Cl+9H2O↑
(23)RbCl+Na2C2O4+6H3BO3→RbNa2B6O10Cl+9H2O↑+2CO2↑
(24)RbCl+2NaNO3+6H3BO3→RbNa2B6O10Cl+9H2O↑+2NO2↑
(25)RbCl+2NaOH+6H3BO3→RbNa2B6O10Cl+10H2O↑
(26)RbCl+Na2CO3+3B2O3→2RbNa2B6O10Cl+2CO2↑
(27)RbCl+Na2O+3B2O3→2RbNa2B6O10Cl
(28)RbCl+Na2C2O4+3B2O3→RbNa2B6O10Cl+2CO2↑
(29)RbCl+2NaNO3+3B2O3→RbNa2B6O10Cl+2NO2↑
(30)RbCl+2NaOH+3B2O3→RbNa2B6O10Cl
所获晶体具有较宽的透光波段，硬度较大，机械性能好，不易碎裂和潮解，易于加工和保存等优点。采用本发明所述方法获得的化合物氯硼酸铷钠光学晶体可用于制备窗口、透镜和棱镜光学器件。例如：用在红外探测器和飞行器中的窗口、头罩或整流罩等；用于显微镜和望远镜中的凸透镜；用于潜望镜，双目望远镜等仪器中改变光的进行方向的三棱镜。
附图说明
图1为本发明RbNa2B6O10Cl粉末的X-射线衍射图；
图2为本发明RbNa2B6O10Cl晶体的结构图；
图3为本发明RbNa2B6O10Cl的晶体照片；
图4为本发明窗口使用示意图，其中1为保护盖，2为法兰底座，3为晶体材料(窗口)，4为第一密封圈，5为第二密封圈，6为外旋压圈；
图5为本发明用于透镜的原理示意图；
图6为本发明棱镜使用示意图。
具体实施方式
实施例1：
按反应式：Rb2CO3+Na2CO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+2CO2↑合成RbNa2B6O10Cl化合物：
将Rb2CO3、Na2CO3、NaCl、H3BO3按摩尔比1:1:2:12称取原料，放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，缓慢升温至350℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至500℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至650℃，恒温72小时，取出经研磨得到氯硼酸铷钠化合物单相多晶粉末，再对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与氯硼酸铷钠RbNa2B6O10Cl单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
反应式中的碳酸铷可以用硝酸铷，氧化铷，氢氧化铷替换，碳酸钠可以用氧化钠、草酸钠，氢氧化钠，碳酸氢钠或硝酸钠替换，氯化钠可由氯化铷替换，硼酸可由氧化硼替换；
将合成的氯硼酸铷钠RbNa2B6O10Cl化合物与助熔剂NaCl-H3BO3按摩尔比1:3进行混配，其中NaCl与H3BO3的摩尔比为1:2，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，以温度30℃/h的升温速率将其加热至800℃，恒温30小时，得到氯硼酸铷钠混合熔液；
再将混合熔液降温至750℃,此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度0.5℃/h的速率缓慢降至温度650℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度10℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的RbNa2B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，在温度740℃先在混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面中，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度730℃；
再以温度2℃/天的速率降温，以10rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长结束后，使晶体脱离液面，以温度10℃/小时的速率降至室温，即可获得尺寸为30mm×25mm×20mm的氯硼酸铷钠(RbNa2B6O10Cl)晶体。
实施例2：
按反应式：Rb2O+Na2CO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+CO2↑合成RbNa2B6O10Cl化合物：
将Rb2O、Na2CO3、NaCl、H3BO3按摩尔比1:1:2:12直接称取原料，将称取的原料与助熔剂H3BO3-Na2O按摩尔比1:4进行混配，其中H3BO3与Na2O的摩尔比为3:1，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度780℃，恒温20小时，得到混合熔液；
再将混合熔液降温至750℃,此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度0.5℃/h的速率缓慢降至650℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度10℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的RbNa2B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在温度740℃的混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度730℃；
再以温度1℃/天的速率缓慢降温，以10rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度20℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为30mm×22mm×20mm的化合物氯硼酸铷钠(RbNa2B6O10Cl)晶体。
反应式中的氧化铷可以用硝酸铷，碳酸铷，氢氧化铷替换，碳酸钠可以用氧化钠、草酸钠，氢氧化钠，碳酸氢钠或硝酸钠替换，氯化钠可由氯化铷替换，硼酸可由氧化硼替换。
实施例3：
按反应式：Rb2CO3+Na2CO3+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl+2CO2↑合成RbNa2B6O10Cl化合物：
将Rb2CO3、Na2CO3，NaCl和B2O3按摩尔比1:1:2:6直接称取原料，将称取的原料与助熔剂Na2O-PbO按摩尔比1:3进行混配，其中Na2O与PbO的摩尔比为1:2，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度750℃，恒温20小时，得到混合熔液；
将混合熔液降温至730℃，此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至630℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度8℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的RbNa2B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在温度720℃的混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度710℃；
然后以温度2℃/天的速率缓慢降温，以50rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度60℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为30mm×25mm×15mm的RbNa2B6O10Cl晶体。
反应式中的碳酸铷可以用硝酸铷，氧化铷，氢氧化铷替换，碳酸钠可以用氧化钠、草酸钠，氢氧化钠，碳酸氢钠或硝酸钠替换，氯化钠可由氯化铷替换，氧化硼可由硼酸替换；
实施例4：
按反应式：Rb2O+Na2CO3+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl+CO2↑合成RbNa2B6O10Cl化合物：
将Rb2O、Na2CO3、NaCl、B2O3按摩尔比1:1:2:6直接称取原料，将称取的原料与助熔剂NaCl-PbO按摩尔比1:6，进行混配，其中NaCl与PbO摩尔比为2:3，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度720℃，恒温20小时，得到混合熔液；
将混合熔液降温至700℃，此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至630℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度8℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的Na3B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在温度690℃的混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度680℃；
再以温度3℃/天的速率缓慢降温，以5rpm的转速旋转籽晶坩埚，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度30℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为23mm×20mm×10mm的RbNa2B6O10Cl晶体。
反应式中的氧化铷可以用硝酸铷，碳酸铷，氢氧化铷替换，碳酸钠可以用氧化钠、草酸钠，氢氧化钠，碳酸氢钠或硝酸钠替换，氯化钠可由氯化铷替换，氧化硼可由硼酸替换；
实施例5：
按反应式：Rb2CO3+Na2O+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+CO2↑合成RbNa2B6O10Cl化合物：
将Rb2CO3、Na2O、NaCl、H3BO3按摩尔比1:1:2:12直接称取原料，将称取的原料与助熔剂H3BO3-PbO按摩尔比1:6进行混配，其中H3BO3与PbO摩尔比为2:1，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度700℃，恒温30小时，得到混合熔液；
将混合熔液降温至680℃，此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至600℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度8℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的RbNa2B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在温度670℃的混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度660℃；
然后以温度3℃/天的速率缓慢降温，以15rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度15℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为23mm×22mm×20mm的RbNa2B6O10Cl晶体。
反应式中的碳酸铷可以用硝酸铷，氧化铷，氢氧化铷替换，氧化钠可以用碳酸钠、草酸钠，氢氧化钠，碳酸氢钠或硝酸钠替换，氯化钠可由氯化铷替换，硼酸可由氧化硼替换；
实施例6：
按反应式：Rb2CO3+Na2O+2NaCl+6B2O3→2RbNa2B6O10Cl+CO2↑合成RbNa2B6O10Cl化合物：
将Rb2CO3、Na2O、NaCl、B2O3按摩尔比1:1:2:6直接称取原料，将称取的原料与助熔剂NaCl-H3BO3按摩尔比1:2进行混配，其中NaCl与H3BO3摩尔比为2:3装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度780℃，恒温50小时，得到混合熔液；
将混合熔液降温至750℃，此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至650℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度8℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的RbNa2B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在温度740℃的混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度730℃；
再以温度5℃/天的速率降温，以30rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度35℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为28mm×21mm×20mm的RbNa2B6O10Cl晶体。
反应式中的碳酸铷可以用硝酸铷，氧化铷，氢氧化铷替换，氧化钠可以用碳酸钠、草酸钠，氢氧化钠，碳酸氢钠或硝酸钠替换，氯化钠可由氯化铷替换，氧化硼可由硼酸替换。
实施例7：
按反应式：RbCl+Na2CO3+6H3BO3→RbNa2B6O10Cl+9H2O↑+CO2↑合成RbNa2B6O10Cl化合物；
将RbCl、Na2CO3、H3BO3按摩尔比1:1:6称取原料放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，缓慢升温至350℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至500℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至650℃，恒温72小时，取出经研磨得到氯硼酸铷钠化合物单相多晶粉末，再对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与氯硼酸铷钠RbNa2B6O10Cl单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
然后将合成的RbNa2B6O10Cl化合物与助熔剂H3BO3-PbO按摩尔比1:4，进行混配，其中H3BO3与PbO摩尔比为2:3，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度690℃，恒温40小时，得到混合熔液；
将混合熔液降温至670℃，此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至600℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度8℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的RbNa2B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在温度670℃的混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度660℃；
再以温度3℃/天的速率缓慢降温，以10rpm的转速旋转籽晶坩埚，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度15℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为28mm×22mm×15mm的RbNa2B6O10Cl晶体。
反应式中的氯化铷可以用氯化钠替换，碳酸钠可以用氧化钠、草酸钠，氢氧化钠，碳酸氢钠或硝酸钠替换，硼酸可由氧化硼替换。
实施例8：
按反应式：Rb2CO3+2NaNO3+2NaCl+12H3BO3→2RbNa2B6O10Cl+18H2O↑+CO2↑+2NO2↑+1/2O2合成RbNa2B6O10Cl化合物：
将Rb2CO3、NaNO3、NaCl、H3BO3按摩尔比1:2:2:12放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，缓慢升温至350℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至500℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至650℃，恒温72小时，取出经研磨得到氯硼酸铷钠化合物单相多晶粉末，再对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与氯硼酸铷钠RbNa2B6O10Cl单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
然后将合成的RbNa2B6O10Cl化合物与助熔剂NaCl-PbO按摩尔比1:4，进行混配，NaCl与PbO摩尔比为2:1，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度760℃，恒温45小时，得到混合熔液；
将混合熔液降温至730℃，此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至650℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度8℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的RbNa2B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在温度730℃的混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度720℃；
再以温度2℃/天的速率缓慢降温，以60rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度80℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为29mm×22mm×15mm的RbNa2B6O10Cl晶体。
反应式中的碳酸铷可以用硝酸铷，氧化铷，氢氧化铷替换，硝酸钠可以用碳酸钠、草酸钠，氢氧化钠，碳酸氢钠或碳酸钠替换，氯化钠可由氯化铷替换，硼酸可由氧化硼替换。
实施例9：
按反应式：RbCl+Na2C2O4+3B2O3+1/2O2→RbNa2B6O10Cl+2CO2↑合成RbNa2B6O10Cl化合物：
将RbCl、Na2C2O4、B2O3按摩尔比1:1:3放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，缓慢升温至350℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至500℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至650℃，恒温72小时，取出经研磨得到氯硼酸铷钠化合物单相多晶粉末，再对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与氯硼酸铷钠RbNa2B6O10Cl单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
将合成的Na3B6O10Cl化合物与助熔剂Na2O-PbO按摩尔比1:5进行混配，其中Na2O与PbO摩尔比为2:1，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度760℃，恒温50小时得到混合熔液；
将混合熔液降温至740℃，此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至660℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度8℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的RbNa2B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在温度730℃的混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度720℃；
然后以温度3℃/天的速率降温，以50rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度70℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为25mm×21mm×16mm的RbNa2B6O10Cl晶体。
反应式中的氯化铷可由氯化钠替换，草酸钠可以用碳酸钠、氧化钠，氢氧化钠，硝酸钠或碳酸氢钠替换，氧化硼可由硼酸替换。
实施例10：
按反应式：RbCl+2NaNO3+6H3BO3→RbNa2B6O10Cl+9H2O↑+2NO2↑+1/2O2合成RbNa2B6O10Cl化合物：
将RbCl、NaNO3、H3BO3按摩尔比1:2:6放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，缓慢升温至350℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至500℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至650℃，恒温72小时，取出经研磨得到氯硼酸铷钠化合物单相多晶粉末，再对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与氯硼酸铷钠RbNa2B6O10Cl单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
将合成的RbNa2B6O10Cl化合物与助熔剂H3BO3-Na2O按摩尔比1:4进行混配，其中H3BO3与Na2O摩尔比为5:2，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度770℃，恒温20小时得到混合熔液；
将混合熔液降温至740℃，此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至640℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度8℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的RbNa2B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在温度730℃的混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度720℃；
然后以温度2℃/天的速率降温，以28rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度25℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为30mm×20mm×15mm的RbNa2B6O10Cl晶体。
反应式中氯化铷可由氯化钠替换，硝酸钠可以用碳酸钠、草酸钠，氢氧化钠，氧化钠，碳酸氢钠或碳酸钠替换，硼酸可由氧化硼替换。
实施例11：
按反应式：RbCl+2NaNO3+3B2O3→RbNa2B6O10Cl+2NO2↑+1/2O2↑合成RbNa2B6O10Cl化合物：
将RbCl、NaNO3、B2O3按摩尔比1:2:3放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，缓慢升温至350℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至500℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至650℃，恒温72小时，取出经研磨得到氯硼酸铷钠化合物单相多晶粉末，再对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与氯硼酸铷钠RbNa2B6O10Cl单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
将合成的RbNa2B6O10Cl化合物与助熔剂H3BO3-PbO按摩尔比1:5进行混配，其中H3BO3与PbO摩尔比为3:2，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度700℃，恒温30小时得到混合熔液；
将混合熔液降温至650℃，此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至550℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有聚集物，再以温度8℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的RbNa2B6O10Cl籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在温度640℃的混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降至温度630℃；
然后以温度2℃/天的速率降温，以28rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度25℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为30mm×20mm×15mm的RbNa2B6O10Cl晶体。
反应式中氯化铷可由氯化钠替换，硝酸钠可以用碳酸钠、草酸钠，氢氧化钠，氧化钠，碳酸氢钠或碳酸钠替换，氧化硼可由硼酸替换。
实施例12：
将实施例1-11所得任意的Na3B6O10Cl晶体，用于制备窗口(如图4所示)，红外窗口材料可用在红外探测器和飞行器中的窗口、头罩或整流罩等；用于制备透镜，透镜可用于制备显微镜和望远镜中的凸透镜等(凸透镜的原理如图5所示)；用于制备棱镜(如图6所示)。用RbNa2B6O10Cl晶体加工一个棱镜，改变光的进行方向，通过棱镜，能使物像看起来向棱镜顶的方向移动。
Claims (6)
1.一种化合物氯硼酸铷钠光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为RbNa2B6O10Cl，分子量391.76，属正交晶系，空间群P212121，晶胞参数为a = 8.3251(3)Å，b = 9.6543(3) Å，c =12.7544(4)Å，Z = 4，V = 1025.11(6)Å3。
2.根据权利要求1所述的化合物氯硼酸铷钠光学晶体的制备方法，其特征在于采用固相反应法合成化合物及高温熔液法生长晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb:Na:Cl:B = 1:2:1:6称取放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，缓慢升温至350℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至500℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至650℃，恒温72小时，取出经研磨得到氯硼酸铷钠化合物单相多晶粉末，再对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与氯硼酸铷钠RbNa2B6O10Cl单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
b、将步骤a得到的单相多晶粉末与助熔剂混合均匀，以温度1-30℃/h的升温速率加热至温度650-850℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，其中氯硼酸铷钠化合物单相多晶粉末与助熔剂的摩尔比为1:1-12；
或直接按摩尔比为1:1-12称取氯硼酸铷钠和助熔剂的原料，再将氯硼酸铷钠的原料与助熔剂均匀混合，以温度1-30℃/h的升温速率加热至温度650-850℃，恒温5-80小时，得到混合熔液；
c、将步骤b中的混合熔液降至温度550-750℃，将籽晶杆下端伸入混合熔液液面下，以温度0.5-10℃/h的速率缓慢下降温度5-100℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆下端聚集有聚集物，再以温度0-12℃/h的速率降至室温，获得氯硼酸铷钠籽晶；
d、将盛有步骤b制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从晶体生长炉顶部下籽晶，先预热籽晶5-60分钟，将籽晶下至接触混合熔液表面或下至混合熔液中进行回熔，恒温5-60分钟，以温度1-60℃/h的速率降至温度530-730℃；
e、再以温度0.1-5℃/天的速率缓慢降温，以0-60rpm转速旋转籽晶杆进行晶体的生长，待单晶生长到所需尺度后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度1-80℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可得到氯硼酸铷钠光学晶体。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤a所述含铷化合物为碳酸铷、硝酸铷，氧化铷或氢氧化铷；含钠化合物为碳酸钠、氧化钠，草酸钠，硝酸钠，氢氧化钠或碳酸氢钠；含氯化合物为氯化铷或氯化钠；含硼化合物为硼酸或氧化硼。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤b所述助熔剂为NaCl-H3BO3、H3BO3-Na2O、Na2O-PbO、NaCl-PbO或H3BO3-PbO。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于助熔剂NaCl-H3BO3体系中NaCl与H3BO3的摩尔比为1-5:1-6；NaCl-PbO体系中氯化物与氧化铅的摩尔比为1-5:1-6；H3BO3-PbO或H3BO3-Na2O体系中硼酸与氧化物的摩尔比为2-5:1-5；Na2O-PbO体系中氧化钠与氧化铅的摩尔比为1-5:0.1-6。
6.根据权利要求1所述的氯硼酸铷钠光学晶体在制备窗口、透镜和棱镜光学器件中的用途。
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