System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置及方法制造方法及图纸_技高网
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一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置及方法制造方法及图纸

技术编号:43877509 阅读:6 留言:0更新日期:2024-12-31 19:00
本发明专利技术公开了一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置及方法,涉及人工晶体生长技术领域,包括生长溶液池,还包括设置于生长溶液池两侧的溶液管,设置于生长溶液池与溶液管的连接处设置有泵,能上下移动的托台机构,设置于托台机构的上方且两端与溶液管相连通的剪切流通道,设于托台机构的四周侧面的隔离罩。本发明专利技术可实现整个晶面形成理论中的“可逆剪切流”,适用于从几厘米到几十厘米不同口径的晶体,同时由于晶体固定在晶体托台上,未在溶液中运动,可最大程度减少由于机械运动带来的晶体开裂问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人工晶体生长,具体为一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置及方法


技术介绍

1、溶液晶体生长是制备晶体材料的一种重要方法,也是目前生长大口径非线性光学晶体的唯一方法。溶液晶体生长过程中,对流物质输运是晶体生长的重要环节,直接影响晶体的生长速率和生长质量。对流一方面可显著提高晶/液相界面的物质输运,让晶体的生长速率有数量级的提升[1];另一方面对流可诱发包裹物缺陷产生[2],使得晶体的性能或使用寿命下降[3]。在实际晶体生长过程中,通过晶体作相对运动,产生强制对流,强化生长界面传质过程,是实现晶体快速生长的必要措施之一。旋转晶体法,即:生长过程中,使晶体正转、停、反转运动,是最广泛采用的一种晶体运动方式。但该方法晶面上存在着易形成包裹物的迎着液流的滞止区和背向液流的对流涡胞区,这些区域的存在会显著地降低晶体的生长质量。设计出既可充分利用对流的强化传质效果,又可避免对流不利影响的晶体生长方式是快速生长出高质量晶体的关键所在。

2、溶液晶体生长是伴随着邻位台阶在晶面铺展,形成一层一层晶面的过程。大量的研究表明,对流对晶体生长质量的影响实质是对流物质输运影响了晶面的形貌稳定性。晶面形貌失稳将诱发液相包裹物形成,并最终导致晶体质量下降[4]。理论分析表明[5],“可逆剪切流”(平行于晶面且流体可以立即180度转向流动),可以使晶面形貌始终保持稳定。若将该理论和晶体生长实际相结合,在生长过程中创造出理想状态下的“可逆剪切流”,从理论上讲可在保证晶体生长速度的同时,生长出具有极高质量的晶体。

3、本专利技术从调控晶体生长对流传质过程入手,通过特殊设计的溶液供给方式,在晶/液相界面近似形成理论中的“可逆剪切流”,以实现高质量晶体的生长。

4、公开号为cn103060888a的专利申请提供一种晶体作三维运动的溶液中生长晶体的方法,提出了一种晶体作特殊运动的晶体生长方法,该方法可以提高晶面的溶质分布均匀性,一定程度上利于晶体质量的提高,但是无法形成“可逆剪切流”,由于采用擎晶杆固定,不适合于大口径晶体的生长。

5、公开号为cn113604882a的专利申请提供一种kdp类晶体溶液交替流生长方法,提出通过喷流在晶面附近形成交替流,以用于kdp晶体的快速高质量生长。该方法可以在喷嘴附近区域部分实现交替流,但无法在整个晶面实现全覆盖;同时在应用过程需布置数十上百个小孔径喷嘴,存在喷嘴流量不均,喷嘴堵塞等问题。

6、本专利技术基于前期研究,提出利用窄缝在晶面形成高速剪切流,同时通过周期性改变流向的方式,最终实现晶面形成理论中最有利于晶体生长的“可逆剪切流”,从而实现快速生长高质量晶体。

7、[1].wilcox w r.influence of convection on the growth of crystals fromsolution[j].journal of crystal growth,1983,65(1-3):133-142.

8、[2].vekilov p g,alexander j id,rosenberger f.nonlinear response oflayer growth dynamics in the mixed kinetics-bulk-transport regime[j].physicalreview e,1996,54(6):6650.

9、[3].woods b w,runkel m j,yan m,et al.investigations of laser damagein kdp using light-scattering techniques[c]//laser-induced damage in opticalmaterials:1996.international society for optics and photonics,1997,2966:20-31.

10、[4].van enckevort w j p,janssen-van rosmalen r,klapper h,et al.growthphenomena of kdp crystals in relation to the internal structure[j].journal ofcrystal growth,1982,60(1):67-78..

11、[5].schulze t p,davis s h.shear stabilization of morphologicalinstability during directional solidification[j].journal of crystal growth,1995,149(3-4):253-265.


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置及方法,在晶体生长过程中,可实现整个晶面形成理论中的“可逆剪切流”。

2、为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案如下:

3、一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置,包括生长溶液池,还包括设置于生长溶液池两侧的溶液管,设置于生长溶液池与溶液管的连接处设置有泵,能上下移动的托台机构,设置于托台机构的上方且两端与溶液管相连通的剪切流通道,设于托台机构的四周侧面的隔离罩。

4、进一步的,所述溶液管和剪切流通道均为矩形,且剪切流通道的高度为1-3cm。

5、进一步的,所述托台机构包括晶体托台以及输出端与晶体托台相连的电机。

6、进一步的,托台机构与隔离罩之间留有1-3cm的预留间隙。

7、进一步的,托台机构设置于生长溶液池的上方,且其下端位于生长溶液池中。

8、进一步的,托台机构位于生长溶液池内的部分用聚四氟乙烯材料进行密封和隔离。

9、利用上述所述的装置在溶液中生长晶体的方法,包括:

10、s1:在生长溶液池中配制晶体生长所需的饱和溶液,并在晶体生长过程中通过缓慢降温使溶液的饱和度保持恒定;

11、s2:打开生长溶液池一侧的泵,饱和溶液通过溶液管输送至剪切流通道,流过晶体切片表面,工作3min后,停止工作10s,然后转变饱和溶液流向工作3min,然后停止工作10s,如此交替反复连续运行;

12、s3:在晶体的生长过程中,托台机构在电机的作用下向下运动,使晶体表面始终与剪切流通道下表面在同一水平位置。

13、与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:

14、(1)采用本专利技术提供的装置及方法进行晶体生长,可移在整个晶面形成理论中的“可逆剪切流”。

15、(2)本专利技术可适用于从几厘米到几十厘米不同口径的晶体,同时由于晶体固定在托台,未在溶液中运动,可最大程度减少由于机械运动带来的晶体开裂问题。

16、(3)本专利技术提供的晶体生长装置结构简单,采用本专利技术提供的装置进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置,包括生长溶液池(4),其特征在于,还包括设置于生长溶液池(4)两侧的溶液管(3),设置于生长溶液池(4)与溶液管(3)的连接处设置有泵,能上下移动的托台机构(5),设置于托台机构(5)的上方且两端与溶液管(3)相连通的剪切流通道(2),设于托台机构(5)的四周侧面的隔离罩(6)。

2.根据权利要求1所述的一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置,其特征在于,所述溶液管(3)和剪切流通道(2)均为矩形,且剪切流通道(2)的高度为1-3cm。

3.根据权利要求1所述的一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置,其特征在于,所述托台机构(5)包括晶体托台(8)以及输出端与晶体托台(8)相连的电机(9)。

4.根据权利要求2或3所述的一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置,其特征在于,托台机构(5)与隔离罩(6)之间留有1-3cm的预留间隙(7)。

5.根据权利要求4所述的一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置,其特征在于,托台机构(5)设置于生长溶液池(4)的上方,且其下端位于生长溶液池(4)中。

6.根据权利要求5所述的一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置,其特征在于,托台机构(5)位于生长溶液池(4)内的部分用聚四氟乙烯材料进行密封和隔离。

7.利用权利要求1~6任一项所述的装置在溶液中生长晶体的方法,其特征在于,包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置,包括生长溶液池(4),其特征在于,还包括设置于生长溶液池(4)两侧的溶液管(3),设置于生长溶液池(4)与溶液管(3)的连接处设置有泵,能上下移动的托台机构(5),设置于托台机构(5)的上方且两端与溶液管(3)相连通的剪切流通道(2),设于托台机构(5)的四周侧面的隔离罩(6)。

2.根据权利要求1所述的一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置,其特征在于,所述溶液管(3)和剪切流通道(2)均为矩形,且剪切流通道(2)的高度为1-3cm。

3.根据权利要求1所述的一种利用可逆剪切流在溶液中生长晶体的装置,其特征在于,所述托台机构(5)包括晶体托台(8)以...

【专利技术属性】
技术研发人员:周川李明伟尹华伟刘杭杜阳晔
申请(专利权)人:宜宾学院
类型:发明
国别省市:

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