CN2937162Y - 一种大尺寸磷酸二氢钾晶体翻转装置 - Google Patents

Abstract

一种大尺寸磷酸二氢钾晶体翻转装置涉及晶体生长装置。该设备由箱体、泡沫塑料垫层、可拆卸转动轴、三角支架和螺栓组成。很容易实现大尺寸KDP晶体的90°翻转，防止大尺寸KDP晶体在出槽、放置和切割过程中因自身重量发生开裂，有利于晶体的后续切割。用绝热的泡沫塑料垫层保温，可以防止晶体出槽后与环境温差而造成的应力开裂。该装置制造工艺简单，造价低。

Description

一种大尺寸磷酸二氢钾晶体翻转装置

技术领域

本实用新型涉及晶体生长装置。

背景技术

KDP晶体是应用广泛的光电功能晶体材料，采用水溶液方法生长具有优良的电光、非线性和压电性能，它的特点是大尺寸的单晶生长比较容易、晶体光学质量好、激光损伤阈值高，因而在激光技术中被广泛用于制作倍频、调制开关和偏转器等光学元器件。

随着激光核聚变的发展，上世纪九十年代中期之后，由于ICF系统的升级和激光输出能量的提高，对KDP晶体材料的光学质量(主要是激光破坏阈值)，晶体的数量和尺寸都提出新的需求。在单晶尺寸方面，由于KDP变频元件由列阵拼接改为单块晶体元件制作方式，特别是二倍频KDP晶体采用I类相位匹配形式，例如美国LLNL的“诺瓦级”装置的通光口径为320×320mm²，而“诺瓦升级”的通光口径扩大到400×400mm²。根据计算，长成一块尺寸为430×430×600mm³的大尺寸KDP晶体的自身重量达到300～400公斤。现有在我国采用传统溶液降温法生长大尺寸KDP晶体为了避免生长溶液中的机械杂质、有机杂质和金属离子杂质对晶体生长和晶体质量的影响，多采用籽晶向下生长的技术，如附图a中所示，KDP籽晶7用四个螺钉9固定在载晶板5上，再用晶杆6固定在晶体生长槽顶部，设定降温程序，籽晶便向下成锥生长成KDP晶体10。因为生长溶液中的机械杂质、有机杂质和金属离子杂质比重大，晶体生长过程中在重力场的作用下，晶体生长槽底部的杂质浓度很大，籽晶在生长槽顶部向下生长可以减少杂质对晶体生长和晶体质量的影响。但是采用这种晶体生长方式在晶体出槽过程中很容易因自身重量和内部应力而发生开裂，特别是随着晶体尺寸的增大，晶体内部的应力也更大，更容易发生开裂。现在防止开裂的措施一般是对生长的晶体进行退火处理，即将生长溶液转移出槽后缓慢降温直至达到环境温度。晶体从晶架上卸下后是采取锥对坐在一泡沫塑料垫层的支架上的方法，这样整个晶体的重量压在晶体锥头上，而锥头在生长过程中是不受力的。随着晶体尺寸的扩大一块大晶体重量将达到300～400公斤，这对锥头肯定是一个很大的压力，可能晶体自重就产生应力开裂，因此除了要解决因温差而产生的应力还必须解决晶体重量产生的应力。以往的做法就是用吊钓吊住晶体，使晶体受到一个向上的力以减轻重力对锥头的压力。这种让晶体半坐半吊的方式很难做到很精确，吊钓太高了晶体坐不到下方的基座而脱落，太低了则全部重量包括缸盖的重重也压在晶体上，晶体很容易开开裂。晶体在出槽、放置和切割过程中经常发生开裂是一个需要进一步研究的问题，否则会严重影响晶体的成品率。根据实践经验，大尺寸KDP晶体柱面平放在平台上则不会发生因晶体自身重量而开裂，因此要将晶体退火出槽后旋转90°后，柱面接触台面平放，而且有利于晶体的后续切割。

发明内容

本新型实用的目的在于设计一种大尺寸KDP晶体翻转装置，该设备适用于水溶液方法培养向下生长的大尺寸KDP晶体，防止大尺寸KDP晶体在出槽、放置和切割过程中发生开裂。

本发明设计的一种大尺寸磷酸二氢钾晶体翻转装置，由箱体1、泡沫塑料垫层2、可拆卸转动轴3、三角支架4和螺栓8组成，其特征在于：箱体1是由五块不锈钢板用螺栓8连接成长方体，开口尺寸通过旋转螺栓8来调节箱体1的尺寸；箱体1内衬泡沫塑料垫层2根据KDP晶体的外形设计；可拆卸转动轴3使箱体1与三角支架4相连接。

大尺寸KDP晶体翻转装置由箱体1、泡沫塑料垫层2、可拆卸转动轴3、三角支架4和螺栓8组成。除泡沫塑料垫层外，其它部分均为不锈钢。箱体1是由五块不锈钢板用螺栓8连接成长方体，开口尺寸根据KDP晶体的具体尺寸而通过旋转螺栓8来调节，使晶板可以架在箱体1上，分担一部分晶体重量，而且晶体翻转后，放在平台上可将箱体1拆卸将晶体取出。泡沫塑料垫层2根据KDP晶体的外形设计，使其能紧密地贴在KDP晶体上，当箱体1竖直时靠其与KDP晶体四个柱面的磨擦力分担大部分晶体重量，使晶体的锥面受到的压力大大减少，起到保温和缓冲作用。可拆卸转动轴3与箱体1连接处就比晶体的重心高一些，防止装入晶体后箱体1左右摇晃，而且翻转晶体时由于晶体重心靠近支点使转动力矩大大减少，起到省力的效果。可拆卸转动轴3根据晶体尺寸调节其间距。三角支架4利用三角形的稳定性支撑住所有的重量。

本实用新型的设计具有的有益效果是：(1)很容易实现大尺寸KDP晶体的90°翻转，防止大尺寸KDP晶体在出槽、放置和切割过程中因自身重量发生开裂，有利于晶体的后续切割。(2)用绝热的泡沫塑料垫层保温，可以防止晶体出槽后与环境温差而造成的应力开裂。(3)制造工艺简单，造价低。

附图说明

附图是一种大尺寸磷酸二氢钾晶体翻转装置示意图，其中：a为主视图，b为侧视图；1为箱体、2为泡沫塑料垫层、3为可拆卸转动轴、4为三角支架、5为载晶板、6为晶杆、7为KDP籽晶、8为螺栓、9为螺钉和10为大尺寸成KDP晶体。

具体实施方式

晶体生长槽中有一块尺寸为450×500×600mm³KDP晶体，重量约为300公斤，生长溶液转移出槽后缓慢降温直至达到环境温度，准备出槽。调节螺栓8将箱体1的开口尺寸设定500×550mm²，在里面放入50mm厚的泡沫塑料垫层2根据KDP晶体的外形设计。用吊车慢慢吊起晶体生长槽盖子与晶体，将晶体缓缓装入箱体1，卸掉盖子，晶板支5在箱体1外沿，将箱体1沿转动轴旋转90°，KDP晶体由竖直转为水平放置，将箱体1放在一平台上，待晶体温度与环境温度相一致，拆卸三角支架4、转动轴3和箱体1的螺栓8，KDP晶体靠柱面接触泡沫塑料垫层2平放在箱体1的一块不锈钢板上，抬到切割机平台上切割，KDP晶体没有开裂。

Claims (1)

1.一种大尺寸磷酸二氢钾晶体翻转装置，该装置由箱体(1)、泡沫塑料垫层(2)、可拆卸转动轴(3)、三角支架(4)和螺栓(8)组成，其特征在于：箱体(1)是由五块不锈钢板用螺栓(8)连接成长方体，开口尺寸通过旋转螺栓(8)来调节箱体(1)的尺寸；箱体(1)内衬泡沫塑料垫层(2)根据KDP晶体的外形设计；可拆卸转动轴(3)使箱体(1)与三角支架(4)相连接。

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