CN108499966A - Kdp晶体的清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种KDP晶体的清洗方法，包括以下步骤：惰性气体保护下，将KDP晶体浸入清洗液中静置1.5‑2.5h，然后依次采用频率为35‑45kHz、90‑110kHz和170‑190kHz的超声波对其进行清洗，清洗时间分别为0.5‑1.5h、0.5‑1.5h和0.5‑1.5h，清洗过程中超声功率为4‑6kW。采用本发明的清洗方法清洗KDP晶体表面，可有效去除KDP晶体表面的污染物，经过本发明清洗方法清洗后的KDP晶体表面光滑洁净，不会产生断裂性划痕。

Description

KDP晶体的清洗方法
技术领域
本发明属于晶体表面清洗方法技术领域，具体涉及一种KDP晶体的清洗方法。
背景技术
KDP(磷酸二氢钾)晶体具有优异的非线性光学性质，是大型激光装置中实现倍频激光转换所必需的光学元件，广泛应用于强激光光学领域。由于大口径KDP晶体价格昂贵，且其自身质软易碎易潮解，目前都是采用手工擦拭的方法对其表面进行洁净。然而手工擦拭会在KDP晶体表面留下大量的断裂性划痕等表面缺陷，大幅降低KDP晶体的抗激光损伤能力，严重影响其在强激光系统中的应用，因此必须寻求一种新的表面洁净方法来替代手工擦拭。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种KDP晶体的清洗方法，该方法可有效去除KDP晶体表面的污染物，且不会在KDP晶体表面留下断裂性划痕。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种KDP晶体的清洗方法，包括以下步骤：
惰性气体保护下，将KDP晶体浸入含水量低于300ppm的清洗液中静置1.5-2.5h，然后依次采用频率为35-45kHz、90-110kHz和170-190kHz的超声波对其进行清洗，清洗时间分别为0.5-1.5h、0.5-1.5h和0.5-1.5h，清洗过程中超声功率为4-6kW。
进一步地，清洗液为二氯甲烷、异戊烷和苯中的一种。
进一步地，清洗液温度为18-22℃。
进一步地，清洗时依次采用频率为40kHz、100kHz和180kHz的超声波对进行清洗，清洗时间分别为1h、1h和1h。
进一步地，清洗过程中超声功率为5kW。
进一步地，所用惰性气体为氮气或氩气。
本发明提供的KDP晶体的清洗方法，具有以下有益效果：
(1)由于KDP是水溶性晶体，对清洗液的含水量提出了很高要求，本发明使用的清洗液的含水量极低，在低含水量的清洗液中，依据超声波衰减理论公式对清洗溶剂提出的黏度低、密度高、声速高的要求，筛选出三种清洗液具有最低的超声衰减，是适用于KDP晶体超声清洗的理想选择。
(2)KDP晶体表面加工所产生的颗粒污染物尺寸在垂直于晶体表面方向上分布不一致，贴近KDP晶体表面的颗粒污染物尺寸小(几个微米)，靠近空气的颗粒污染物尺寸大(上百微米)，因此必须针对不同深度的颗粒采用对应的频率进行高效去除。根据超声空化效应公式计算结合清洗液的性质以及其他参数，可在低频超声波作用下去除百微米尺寸的颗粒，可有效去除上层大尺寸颗粒污染物；其次，流体力学特性决定了低频超声波产生的高流速会导致清洗物(KDP晶体)表面形成较厚的粘滞边界层，在40kHz时其厚度可达3微米左右，对于晶体近表面的微米级别颗粒污染物而言，会被掩埋于该边界层中而无法被去除。采用180kHz超声波可将该粘滞边界层的厚度降至约1微米，从而将晶体近表面的颗粒污染物暴露于超声能量场中，达到完全去除的目的；此外，由于这两个频率之间的跨度较大，选取100kHz作为过渡频率，对中等尺寸的颗粒物进行针对性去除。因此本发明中搭配由低到高的超声频率可针对性的去除KDP晶体表面的颗粒污染物。
(3)本发明的清洗方法同时适用于大口径KDP晶体的清洗和小口径KDP晶体的清洗，采用本发明的清洗方法清洗KDP晶体表面，可有效去除KDP晶体表面的污染物，经过本发明清洗方法清洗后的KDP晶体表面光滑洁净，不会产生断裂性划痕。
具体实施方式
实施例1
一种KDP晶体的清洗方法，包括以下步骤：
将加工完成的KDP晶体倾斜10°后悬挂于清洗设备内，采用含水量低于300ppm的苯作为超声清洗介质；待有机溶剂温度稳定在20±2℃后，将KDP晶体浸入有机溶剂中静置2h，然后通入纯度为99.999％的氮气，依次开启频率为40kHz、100kHz和180kHz的超声波对KDP晶体进行表面洁净，超声功率5kW，每个频率超声清洗1h；清洗完成后，将KDP晶体静置悬挂于干燥室中，采用上述气体对其表面进行吹扫干燥，完全干燥后得到洁净完成的大口径KDP晶体。
超声清洗前KDP晶体表面覆满了加工产生的切屑和粉尘，超声清洗后(本发明提供的清洗方法)已被去除，去除率达到了99.1％，说明超声清洗能够针对KDP晶体加工产生的颗粒污染物实现高效的去除。
实施例2
一种KDP晶体的清洗方法，包括以下步骤：
将加工完成的KDP晶体倾斜10°后悬挂于清洗设备内，采用含水量低于300ppm的二氯甲烷作为超声清洗介质；待有机溶剂温度稳定在20±2℃后，将KDP晶体浸入有机溶剂中静置1.5h，然后通入纯度为99.999％的氮气，依次开启频率为35kHz、90kHz和170kHz的超声波对KDP晶体进行表面洁净，超声功率6kW，每个频率超声清洗0.5h；清洗完成后，将KDP晶体静置悬挂于干燥室中，采用上述气体对其表面进行吹扫干燥，完全干燥后得到洁净完成的KDP晶体。
超声清洗前KDP晶体表面覆满了加工产生的切屑和粉尘，超声清洗后(本发明提供的清洗方法)已被去除，去除率达到了98.7％，说明超声清洗能够针对KDP晶体加工产生的颗粒污染物实现高效的去除。
实施例3
一种KDP晶体的清洗方法，包括以下步骤：
将加工完成的KDP晶体倾斜10°后悬挂于清洗设备内，采用含水量低于300ppm的异戊烷作为超声清洗介质；待有机溶剂温度稳定在20±2℃后，将KDP晶体浸入有机溶剂中静置2.5h，然后通入纯度为99.999％的氮气，依次开启频率为45kHz、110kHz和190kHz的超声波对KDP晶体进行表面洁净，超声功率4kW，每个频率超声清洗1.5h；清洗完成后，将KDP晶体静置悬挂于干燥室中，采用上述气体对其表面进行吹扫干燥，完全干燥后得到洁净完成的KDP晶体。
超声清洗前KDP晶体表面覆满了加工产生的切屑和粉尘，超声清洗后(本发明提供的清洗方法)已被去除，去除率达到了98％，说明超声清洗能够针对KDP晶体加工产生的颗粒污染物实现高效的去除。
对比例
将与实施例1同批次加工完成的KDP晶体进行手工擦拭去除表面颗粒污染物，擦拭干净后与实施例1-3中清洗后的KDP晶体进行对比，经对比可知，手工擦拭的KDP晶体表面产生了大量的划痕，且对污染物的去除率明显低于本发明清洗的去除率，本发明超声清洗的KDP晶体表面则光滑洁净，说明超声清洗能够避免断裂性划痕的产生。

Claims (6)

1.KDP晶体的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
惰性气体保护下，将KDP晶体浸入含水量低于300ppm的清洗液中静置1.5-2.5h，然后依次采用频率为35-45kHz、90-110kHz和170-190kHz的超声波对其进行清洗，清洗时间分别为0.5-1.5h、0.5-1.5h和0.5-1.5h，清洗过程中超声功率为4-6kW。
2.根据权利要求1所述的KDP晶体的清洗方法，其特征在于，所述清洗液为二氯甲烷、异戊烷和苯中的一种。
3.根据权利要求1所述的KDP晶体的清洗方法，其特征在于，所述清洗液温度为18-22℃。
4.根据权利要求1所述的KDP晶体的清洗方法，其特征在于，清洗时依次采用频率为40kHz、100kHz和180kHz的超声波对进行清洗，清洗时间分别为1h、1h和1h。
5.根据权利要求1所述的KDP晶体的清洗方法，其特征在于，清洗过程中超声功率为5kW。
6.根据权利要求1所述的KDP晶体的清洗方法，其特征在于，所用惰性气体为氮气或氩气。
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张剑波等: "《清洗技术基础教程》", 31 July 2004, 中国环境科学出版社 *

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