不同运动方式KDP单晶生长流动与物质输运数值分析

针对两种不同运动方式下的KDP单晶生长,进行了流动与物质输运模拟。分析和比较了不同运动方式下,晶面附近溶液流动及晶面过饱和度分布特征。研究了晶体尺寸对晶面过饱和度场的影响。结果表明:二维运动法中,晶面遭受的水动力学条件较为复杂,使得其过饱和度分布不如转晶法规则;二维运动法锥面过饱和度明显高于转晶法;单位周期内,转晶法晶面平均过饱和度存在较大波动,而二维运动法过饱和度随时间变化较小;总体上看,小尺寸晶体时,二维运动法晶面过饱和度梯度小于转晶法;大尺寸晶体时,二维运动法晶面过饱和度梯度大于转晶法。     

不同运动方式KDP单晶生长流动与物质输运数值分析

针对两种不同运动方式下的KDP单晶生长,进行了流动与物质输运模拟.分析和比较了不同运动方式下,晶面附近溶液流动及晶面过饱和度分布特征.研究了晶体尺寸对晶面过饱和度场的影响.结果表明:二维运动法中,晶面遭受的水动力学条件较为复杂,使得其过饱和度分布不如转晶法规则;二维运动法锥面过饱和度明显高于转晶法;单位周期内,转晶法晶面平均过饱和度存在较大波动,而二维运动法过饱和度随时间变化较小;总体上看,小尺寸晶体时,二维运动法晶面过饱和度梯度小于转晶法;大尺寸晶体时,二维运动法晶面过饱和度梯度大于转晶法.     

二维平移法小尺寸KDP单晶生长溶液流动与传质模拟

二维平移法是一种新型的晶体生长方法.在该方法中,晶体不再作正反转运动,而是沿着特定轨迹作周期性的平移运动.本工作对二维平移法小尺寸磷酸二氢钾(KDP)单晶生长过程进行了数值模拟研究,获得了不同平移速度、不同平移距离以及不同迎流角度下晶体附近溶液流动与晶面过饱和度分布.结果表明:增加平移速度,晶面过饱和度随之增加,但流场结构并无明显变化;增大平移距离,晶面的过饱和度反而降低,标准差则有逐渐增大的趋势,这不利于提高过饱和度均匀性;不同迎流角度下,柱面的过饱和度分布差异较大,对流的不对称性也更加明显,当迎流角度为45°时,对晶体生长更有利.此外,台阶推移结果表明,不均匀的过饱和度会造成台阶弯曲和聚并,二维平移法更利于台阶稳定推移,有望提高形貌稳定性和晶体质量.     

L-丙氨酸掺杂下KDP晶体成核特性及生长实验研究

通过实验测定了L-丙氨酸掺杂下KDP溶液的亚稳区和诱导期,根据经典成核理论计算了晶体成核的热力学和动力学参数,分析了L-丙氨酸对KDP溶液成核特性的影响。结果表明,随着掺入的L-丙氨酸浓度的增大,KDP的溶解度减小,亚稳区变宽,诱导期变长,溶液更加稳定。采用吊晶法进行了KDP晶体生长实验,发现其(100)面法向生长速度随掺杂浓度增大而减小,在过饱和度σ>0.04时,晶体(100)面的生长以二维成核生长机制为主。     

KDP/KD*P晶体生长过程中柱面扩展的研究

目前在KDP/KD*P晶体的实际生长过程中,仍以传统降温法为主.在传统降温速度的基础上适当提高降温速度,可以加快KDP/KD*P晶体的生长速度,但与此同时有可能产生柱面扩展.为此,我们对不同生长环境下的KDP/KD*P晶体生长过程中柱面扩展进行了一系列研究.实验中所用KDP原料和去离子水均与生长大口径KDP晶体相同,其它各项条件也尽量模拟大口径KDP晶体生长过程中的实际情况.在晶体生长实验过程中通过研究不同条件下KDP/KD*P晶体的柱面扩展情况来研究柱面扩展对KDP/KD*P晶体光学质量影响的共同特点.通过分析和研究实验数据及晶体生长过程,我们认为在正常生长条件下引起柱面扩展的主要因素有两个溶液的过饱和度和籽晶柱面存在的缺陷.扩展部分的晶体的光学质量与本体部分差别较大,扩展部分对光的透过率在紫外部分下降很快,明显低于本体部分在这一波段的透过率.本体部分和扩展部分对光的透过率在其它波段差别不十分突出.     

硫酸盐掺杂对KDP晶体生长的影响

SO2-4是KDP原料中一种常见的杂质离子,通过传统降温法和“点籽晶”快速生长法研究了掺杂K2SO4的KDP晶体的生长.实验表明,硫酸根低浓度掺杂时可提高溶液的稳定性,促进晶体的生长,造成柱面扩展;高浓度时溶液稳定性遭到破坏,出现杂晶,晶体生长速度变慢,晶体出现开裂,柱面发生“楔化”.     

添加剂DTPA对KDP晶体快速生长及性能的影响研究

在添加1×10^-4 (mol/mol KDP) 二乙烯三胺五乙酸(DTPA)的溶液中, 利用“点籽晶”快速生长法生长了KDP晶体. 实验发现, 添加少量DTPA即可使不同饱和温度下的KDP生长溶液的亚稳区宽度均得到提高. 利用激光偏振干涉装置研究了不同浓度的DTPA对KDP晶体(100)面生长动力学的影响. 发现随DTPA掺杂量增加, 临界过饱和度(死区)一直降低, 生长速度则是先增加经过一个最大值后减小. 表征了晶体的光学透过率和晶体内部的杂质金属离子含量, 发现掺杂1×10^-4 (mol/mol) DTPA大幅提高了快速生长的KDP晶体在紫外区的透过率, 并有效地减少了进入晶体内部的杂质金属离子含量.     

金属离子对KDP晶体生长的影响

回顾了过去几年人们对金属离子对KDP晶体生长影响的研究进展,并报道了我们对Fe3+和Sn4+在不同条件对KDP晶体生长影响的定量研究结果.在低过饱和度下,Fe3+掺杂浓度＜3.0×10-5可以提高溶液的稳定性,并且对KDP晶体的生长形态和光学质量基本没有影响.同时,研究发现即使少量Sn4+的加入都可以显著地提高溶液的稳定性,但Sn4+掺杂浓度为1.0×10-5时,晶体就已经严重楔化.     

KDP晶体柱面生长速率实时测量研究

KDP晶体生长速率高精度地实时测量有助于研究各种因素对晶体生长的影响. 本文用激光偏振干涉法实现了对KDP晶体柱面生长速率和死区的实时测量, 精度达到0.01μm/min. 籽晶 尺寸等实验条件影响测量的结果, 小尺寸(约2mm×2mm)的晶体更有利于死区的表征, 溶解阶段造成的晶体表面位错坑是出现干扰测量的“异常”现象的根源.     

简立方晶体（001）晶面生长的蒙特卡罗模拟

通过对简立方晶体(001)晶面生长的蒙特卡罗模拟,获得了不同晶体表面热粗糙度,不同过饱和度,不同平均扩散距离以及不同表面尺寸下晶体生长速率;同时,应用舍维数法,计算了表面分形维数;并对表面形貌及描述表面特性的相关参量作了分析.结果表明,法向生长模式和二维核生长模式,包括单核和多核生长模式,都可能出现,其主要取决于热粗糙度和过饱和度的大小.晶体生长速率与表面的微观特性紧密相关,如扭折、台阶、台面和吸附基元的百分比.     

实时控制过饱和度降温法生长KDP晶体

用变压器型电导仪实现了ＫＤＰ晶体生长过程中溶液的浓度和过饱和度的实时测量与控制,测量精度±０．０３ｇ ＫＤＰ／１００ｇ Ｈ_２Ｏ（±０．１０％相对过饱和度）,控制精度与测量精度相当．过饱和度实时控制系统提供了一种方法,可以研究在不同工艺条件生长ＫＤＰ晶体时,过饱和度与晶体生长和性能的关系．用分析纯原料生长ＫＤＰ晶体,发现随着过饱和度的增大,晶体的生长速度加快,晶体的均匀性降低．过饱和度实时控制系统可以使ＫＤＰ晶体在相对恒定的过饱和度下生长,提高了晶体生长的均匀性,抑制了生长层和散射颗粒的产生,有利于提高晶体的光学透过率和光伤阈值．     

KDP晶体生长习性与快速生长研究

发现由五氧化二磷合成的KDP晶体生长原料中含有大量还原性亚磷酸盐杂质．实验表明,亚磷酸盐对晶体锥面生长有显著的抑制作用．低浓度时造成柱面扩展,在高浓度时则使整个晶体的生长速度变慢．这种原料以适当方法提纯后,用“点籽晶”技术进行快速生长实验,平均生长速度达到13．7mm／天．     

硫酸盐掺杂导致KDP晶体开裂的研究

采用传统降温法生长了掺杂不同浓度的SO42-离子KDP晶体,研究分析了晶体的宏观缺陷及开裂形式,从晶体生长角度初步分析了硫酸盐掺杂导致KDP晶体开裂的主要原因。实验表明,随着SO42-离子掺杂浓度的增大,KDP晶体的主要开裂形式是垂直于生长层{101}面的裂纹;晶体中裂纹存在的区域都分布有大量层层平行于生长层的母液包藏。随着SO42-离子掺杂浓度的进一步增大,晶体内包藏呈云雾状分布,裂纹不规则,晶体质量严重下降,透明度降低。     

转速对KDP晶体成帽影响的数值模拟研究

本研究选择有限容积法, 采用Fluent软件对KH₂PO₄(KDP)晶体在不同转速下成帽过程的温度场及速度场分布进行了数值模拟。晶体转速较低(9 r/min)时, 晶体附近温度分布比较均匀, 相应的晶体只出现一个帽区, 但温度较高, 成帽较慢; 晶体转速较高(55和77 r/min)时, 温度分布也比较均匀, 所以晶体也只有一个帽区, 此时温度较低, 成帽较快; 晶体转速介于两者之间时, 温度分布出现扰动, 晶体成帽同时出现两个或多个帽区, 成帽速度介于两者之间。在所模拟晶体转速范围内, 较高转速77 r/min是晶体帽区恢复的最优转速。     

旋转射流冲击凸台换热特性的数值模拟

运用重整化(RNG)的κ-ε模型对半封闭板内带旋流的射流冲击凸台的传热及流动进行仿真,研究了旋转射流冲击凸台时的流场特性以及凸台表面、侧壁和平板上的传热特性.分析了旋流强度(旋转数)、流动Re数、冲击高度H/D对传热与流动的影响.结果表明,不同Re数下旋流会削弱驻点处的冲击作用,从而使得驻点处的传热Nu数减小.在雷诺数Re=25 000时,在旋转数0相似文献   

不同过饱和度下DKDP晶体生长和缺陷的研究

过饱和度是影响DKDP晶体生长和质量的关键因素. 本文采用“点籽晶”快速生长技术在不同的过饱和度下从氘化程度为75%的溶液中生长DKDP晶体并选取部分样品进行同步辐射X射线形貌术和粉末X射线衍射测试. 研究了不同过饱和度下DKDP晶体的生长和缺陷. 实验证明, DKDP晶体可以在的过饱和度下实现快速生长, 但晶体的缺陷随着过饱和度的增大而增加.     

Study on characteristic parameters influencing laser-induced damage threshold of KH(2)PO(4) crystal surface machined by single point diamond turning

It has fundamental meaning to find the elements influencing the laser-induced damage threshold (LIDT) of KH(2)PO(4) (KDP) crystal and to provide suitable characterization parameters for these factors in order to improve the LIDT of KDP. Using single-point diamond turning (SPDT) to process the KDP crystal, the machined surface quality has important effects on its LIDT. However, there are still not suitable characteristic parameters of surface quality of KDP to correspond with the LIDT nowadays. In this paper, guided by the Fourier model theory, we study deeply the relationship between the relevant characteristic parameters of surface topography of KDP crystal and the experimental LIDT. Research results indicate that the waviness rather than the roughness is the leading topography element on the KDP surface machined by the SPDT method when the LIDT is considered and the amplitude of micro-waviness has greater influence on the light intensity inside the KDP crystal within the scope of dangerous frequencies between (180?μm)(-1) and (90?μm)(-1); with suitable testing equipment, the characteristic parameters of waviness amplitude, such as the arithmetical mean deviation of three-dimensional profile S(a) or root mean square deviation of three-dimensional contour S(q), are able to be considered as suitable parameters to reflect the optical quality of the machined surface in order to judge approximately the LIDT of the KDP surface and guide the machining course.