晶体生长的边界层效应—兼论光学实时观察法晶体生长技术

晶体生长边界层模型起源于流体动力学边界层模型，但两者又不完全相同．晶体生长边界层模型有两方面的含义：（1）在固-液界面处的、垂直于界面的、由杂质和组份构成的质量流决定晶体生长速度；（2）在界面附加溶液一侧的质量浓度流，其浓度分布是决定界面稳定性的基本参数．特征扩散长度是表征垂直于界面的质量流的一个重要参数．对熔体晶体生长而言，理论估计此值在0．04～0．4cm之间．光学实时观察法晶体生长技术是一种研究晶体生长过程的新颖方法．它能有效地区分扩散-平流和扩散-对流两种不同的生长状态，其实验测得的KNbO3熔体生长的特征扩散长度值为0．01～0．1cm之间．应用此方法实时观察到胞状结构的形成和发展，也证实了界面附近的质量浓度流是决定界面稳定性的一个重要参数．     

微重力条件下熔体中对流过程的数值模拟

微重力条件下生长优质晶体遇到的最大问题是要控制晶体生长的条件，抑制由于重大的减弱而引起的熔体中的热毛细时流。但是，用实验来解决这些问题费用高，周期也长，而且有时完全用实验来模拟也是很困难的。用数值计算方法来模拟微重力条件下熔体中的对流过程是空间晶体生长研究的一个重要的方向，计算结果对控制空间生长晶体和抑制熔体中的对流有指导意义。对微重力条件下熔体中对流发生、发展的过程进行了数值研究。以有限差分法研究了沿上表面为自由表面的水平区域不同边界条件下的熔体中的对流过程。     

高温氧化物熔体中表面张力对流效应研究实验

利用高温实时光学观察方法,实时地观察了高温氧化物熔体中的表面张力对流效应．稳态的热毛细对流流线呈轴对称形式,非稳态的热毛细涡流运动伴随熔液温度呈周期性变化,同时还观察到另一种由熔体自由表面的弯月面曲率的变化引起的非稳态的热毛细对流现象．最后测定了相对熔液温度下非稳态热毛细对流的振荡频率．     

高温熔体晶体生长的三维实时观察实验装置

最近开发了三维光学实时观察法,应用透视魔镜法实时观察并记录透明晶体的生长和溶解过程,最高使用温度为1000℃配合三维观察,设计并制造了一套独特的生长炉和坩埚,有二组互相垂直的光路可同时实时观察晶体生长过程,并通过CCD摄像头进行同步记录.应用这组设备,观察并记录了KCl枝蔓晶的生长过程．     

溶质表面张力对流模型及其对空间实验的解析

空间高温实时观察装置（SHITISOI）被用于观察和记录在Li₂B₄O₇溶体中KNbO₃胞状结晶的整个生长过程,并对胞状结晶生长过程中浮力对流和表面张力对流的影响进行了研究．首次观察到空间条件下,Li₂B₄O₇溶体中稳态表面张力对流图像,它呈镜面对称的抛物线状．由于表面张力对流的作用,KNbO₃胞晶生长且充满了整个的溶体．而在地面上,由于浮力抑制表面张力,降低了胞晶在流体中的生长速度,使溶质KNbO₃胞晶在Li₂B₄O₇溶体中分布不均匀,本文还提出了胞状结晶生长理论的模型．这个模型的主要特点是表面张力对流起始于KNbO₃胞晶的界面上;这是由于KNbO₃溶质扩散速率减少而引起的KNbO₃溶质表面张力梯度．本模型的预言和实验所观察的现象吻合得比较好,这说明该理论模型是合理、可靠的．     

晶体生长三维实时观察技术研究

最近建立一套用干晶体三维实时观察的装置,主要分为光学观察部分,晶体生长部分,结果处理部分．采用二目观察法记录晶体生长和流体运动．设计并制造适于Ｂｒｉｄｇｍａｎ法晶体生长的生长炉和坩埚．初步观察到ＮａＮＯ_３晶体的固液界面形貌,并通过图像处理软件还原为三维真实图像．     

空间微重力环境下蛋白质晶体生长的研究进展

空间微重力环境可消除或减弱常重力场下溶液中存在的对流和沉降,为蛋白质晶体生长提供一个相对均一和稳定的环境,有利于得到尺寸更大、衍射分辨率更高的蛋白质晶体。通过对这些高质量空间晶体进行X射线衍射分析,可获得多种蛋白质的精细三维结构。从空间蛋白质晶体生长的发展历史、研究成果、生长机理、存在的问题与对策等方面总结了空间微重力环境下蛋白质晶体生长的研究进展,展望了空间蛋白质结晶的未来。     

晶体形态稳定性研究进展

综述了８０年代至今的晶体界面形态稳定性的研究方法和内容,主要包括晶体形态稳定性与生长机制的关系,实时观察法研究晶体形态稳定性,扩散效应下的晶体形态稳定性研究以及对流效应对晶体形态稳定性的影响．     

重力对流效应与晶体生长

本文应用高温实时观察法显示了二种对流状态：扩散一平流状态和扩散-重力对流状态,并测出它们的特征扩散长度为0.01～0.1cm．通过晶体旋转生长,计算了质量、热量和动量变换区厚度,数值分别为7．5×10^-3Cm;86×10^－2cm和44×10^－1.     

空间微重力条件下生长LiIO3,GaAs晶体的研究进展

综述了空间微重力环境下生长ＧａＡｓ，α－ＬｉＩＯ３晶体的研究进展，展望了其应用前景。     

晶体生长实时观测技术研究进展

综述了近些年来晶体生长过程中实时观测技术的方法和内容,主要包括显微镜观测和光学干涉法观测;展望了实时观测方法的未来发展方向.     

晶体生长的边界层效应—兼论光学实时观察法晶体生长技术

晶体生长边界层模型起源于流体动力学边界层模型，但两者又不完全相同，晶全生长边界层模型有两方面的含义：（１）在固－液界面处的、垂直于界面的，由杂质和组份构成的质量流决定晶体生长速度；（２）在界面附加溶度一侧的质量浓度流，其浓度分布是决定界面稳定性的基本参数。     

硅酸铋(BSO)晶体的空间生长

BSO晶体首次在飞船上进行了空间晶体生长.本文对空间和地面生长的BSO晶体进行了X射线摇摆曲线、位错腐蚀和透过率的测试.实验结果表明:在微重力环境下能明显提高BSO晶体的光学质量.     

光电探测中空间目标和恒星目标运动特性分析

地基大视场天文光电观测系统获取的序列图像中,空间目标和数目众多的恒星目标成像特性相似,两者的区别主要是其运动特性差异.以圆轨道空间目标为例,并忽略地球自转的影响,分析了低轨道空间目标在不同仰角处的运动特性;在建立地平坐标系和时角坐标系这两种天球坐标系的基础上,分析了恒星目标·在不同方位不同仰角处的运动特性;比较了空间目标和恒星目标在视场中运动特性的差异,结果表明恒星目标的运动体现为慢速运动,而空间目标表现为明显的运动特性,且在短时间内可以认为是匀速直线运动.     

空间和地面生长LiIO3晶体比热的对比研究

用差示扫描量热计（DSC）测定了空间和地面生长的碘酸锂晶体在-100～350℃温度范围内的比热，据此分别给出了相应的计算比热的经验方程．经验方程计算值和实验值之间的最大百分偏差＜±1％.结果显示，空间和地面生长LiIO3晶体的比热在测量温度范围内无明显差别．