NaBi(WO_4)_2晶体生长与开裂研究

钨酸铋钠 [分子式 :NaBi(WO4) 2 简称NBW ]是一种性能优良的闪烁晶体 .本工作采用提拉法生长出直径为 45mm ,高为 3 5mm的大尺寸NBW晶体 ,对生长的晶体中存在的开裂现象进行了研究 ,从理论上讨论了晶体中的热应力和热应变与晶体尺寸、温度梯度、提拉速度和转速等生长工艺参数之间的关系 .实验研究发现 ,晶体开裂与生长速度过快、转速过大、晶体冷却速率过快所造成的热应力有关 .并给出了制备无开裂优质NBW晶体的最佳生长工艺参数     

高温闪烁晶体Ce:YAlO3开裂现象的分析

对提拉法生长的Ce;YAIO3(简称为Ce：YAP)晶体的开裂现象进行了研究,认为引起开裂的主要内在因素是YAP晶体热膨胀系数的各向异性。研究了Ce：YAP晶体的[010],[101],[121]等几个主要方向在30～800℃范围内的热膨胀系数曲线。结果表明：沿[010]和[101]方向的膨胀系数相差最大。通过对晶体中热应力分布的计算,得出晶棱显露处为应力集中点,指出晶体容易产生开裂的方向是[010]和[101]。通过对晶体的显微形貌观察发现,晶体中存在微裂纹。晶体的各向异性热膨胀系数,晶体生长过程中大的温度梯度以及快的降温速率等是Ce：YAP晶体产生开裂的主要原因。     

温度不均匀引起KDP晶体开裂的实验与模拟

KDP(KH_2PO_4)晶体内部温度不均匀可能导致其开裂。采用降温实验和有限元计算研究了直径为30~40 mm的KDP晶体内部温度分布、应力与开裂的关系。结果表明:晶体开裂发生在降温早期(10~150 s),晶体主裂纹平行于(100)面或(001)面,表面裂纹遍布于晶体的多个表面,高宽比大的晶体更倾向于产生(001)面裂纹。模拟发现,当晶体内温差超过4℃时,其内部最大热应力接近晶体断裂强度,晶体有开裂的可能。4个晶体样品开裂时刻的应力分别为4.76、5.36、7.69、5.74 MPa,与断裂强度6.67 MPa相当;应力最大值出现在晶体底面棱中点或柱面棱中点,与晶体实际开裂的起始点一致。     

NaBi(WO4)2晶体生长与开裂研究

钨酸铋钠[分子：NaBi(WO4)2简称NBW]是一种性能优良的闪烁晶体,本工作采用提法生长出直径为45mm,高为35mm的大尺寸NBW晶体,对生长的晶体中存在的开裂现象进行了研究,从理论上讨论了晶体中的热应力和热应变与晶体尺寸,温度梯度,提拉速度和转速等生长工艺参数之间的关系,实验研究发现,晶体开裂与生长速度过快,转速过大,晶体冷却速率过快所造成的热应力有关,并给出了制备无开裂优质NBW晶体的最佳生长工艺参数。     

掺镱钇铝石榴石激光晶体生长与开裂

采用提拉法生长了掺杂5%(摩尔分数)Yb3+的Yb:Y3Al5O12(Yb:YAG)晶体,并对晶体生长工艺进行了研究。从理论上分析了生长速率、转速、热应力、晶体尺寸对晶体开裂的影响。确定的最佳工艺条件为:晶体放肩和等径生长速率分别为0.8mm/h和1mm/h;转速为15r/min;轴向温度梯度为0.01～0.05℃/mm。所得晶体的最佳直径为15～25mm。     

大尺寸BaF_2晶体开裂的研究

本文指出了大尺寸(φ100mm)BaF_2单晶生长过程中的开裂因素,分析了大尺寸BaF_2单晶生长时能允许的最大轴向温度梯度,降温速率以及由于热应力引起的最大合成应变。相应地改善了温场,确定了最佳晶体生长工艺,采用坩埚下降法生长出了无开裂的φ100mm的完整晶体。     

钨钼复合热屏对泡生法生长蓝宝石晶体质量的影响

热场结构决定了晶体生长的热量、质量传输条件和晶体生长环境。利用专业晶体生长模拟软件CGSim,用数值模拟技术分析了晶体的温度场和应力场,研究了全钼热屏和钨钼复合热屏热场结构对蓝宝石晶体生长的影响。结果表明:钨钼复合热屏能够提供均匀的温度场,降低了晶体内部轴向和径向温度梯度以及晶体表面温度梯度,减小晶体内的热应力,晶体质量明显提高。     

包裹体作用下的人造金刚石单晶的破裂

使用Diashape形貌分析系统,通过分析晶体的透光性和纯净度对人造金刚石所含包裹体的情况进行分级.选取包裹体含量中等的金刚石晶体,一部分在静压强度仪上施压致其开裂;另一部分通过高温煅烧致其开裂.使用超声波将已开裂晶体震开,通过分析断面形貌和成分,分析包裹体致金刚石晶体破裂失效的原因.试验发现,无论是受压,还是受热,金刚石的开裂面均平行于(111)晶面.包裹体与晶体的界面是应力集中的位置,也是裂纹源.晶体受压开裂是由于包裹体与晶体的弹性模量不同;而晶体受热之后的破裂失效,则是由于膨胀系数的不同所致.     

蓝宝石晶体吸收系数对晶体内温度及热应力分布的影响

针对工业用热交换法蓝宝石晶体生长炉,建立了二维全局传热数值模型,采用离散坐标辐射模型对晶体内辐射传热进行了模化,研究了晶体吸收系数对晶体内部温度及热应力分布的影响规律。研究表明:在内辐射的作用下,大的轴向温度梯度及热应力区域集中在晶体底部1 cm的范围内,并且随着吸收系数(1.9~1 900 m~(–1))增大,晶体底部的最大轴向温度梯度及热应力呈现先增大后减少的趋势。     

Nd∶KGd(WO_4)_2激光晶体生长

以K2 W2 O7为助熔剂 ,采用熔盐顶部籽晶 (TSSG)法生长出尺寸为 2 3mm× 2 0mm× 19mm的Nd∶KGd(WO4) 2 激光晶体 .比较了K2 WO4和K2 W2 O7两种助熔剂的性能及对晶体生长的影响 ,认为K2 W2 O7熔点较低可以有效地降低晶体生长温度 ,有利于控制晶体生长和生长环境 .进行了KGd(WO4) 2 -KNd(WO4) 2 系统二元相图的研究 ,认为两者互溶性好 ,有利于晶体生长 ,并且Nd3+ 易于以化学剂量比取代Gd3+ .采用XRD、偏光显微镜及TG -DTA对晶体性能进行了研究 ,实验表明所生长的晶体为高温相的 β -Nd∶KGW .用光学显微镜对晶体表面裂纹、生长条纹、生长丘、生长台阶和包裹物等缺陷进行了观察 ,认为它们形成的原因是由于晶体生长工艺不稳定 ,温度梯度过大 ,拉速和降温速率过快