專(zhuān)利名稱(chēng)：磷酸二氫鉀孿晶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磷酸二氫鉀(KDP)孿晶的制備方法，它主是要是一種采用水溶液 降溫法人工培養(yǎng)孿晶的方法，屬無(wú)機(jī)晶體材料制備工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，有關(guān)"負(fù)折射率"人工媒質(zhì)的研究成為一個(gè)引人注目的前沿領(lǐng)域，并引 發(fā)了許多的可能應(yīng)用。在一定入射角范圍內(nèi)，孿晶界面對(duì)光波有等效負(fù)折射和全透射現(xiàn)象。 由此，我們可以自主設(shè)計(jì)孿晶結(jié)構(gòu)，使孿晶界面實(shí)現(xiàn)全角度內(nèi)的等效負(fù)折射現(xiàn)象，并盡可能 地補(bǔ)償晶體的色散和雙折射，以實(shí)現(xiàn)超透鏡的應(yīng)用。同時(shí)，我們還可以?xún)?yōu)化孿晶結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn) 濾波、波分復(fù)用、角色散、色散補(bǔ)償、電光調(diào)制器件等用途，其應(yīng)用前景非常的有潛力。自然 界天然孿晶比較少，質(zhì)量也不高；采用"光膠"方法，將兩塊定向切割的單晶制成的孿晶不完 美，對(duì)光波有一定散射。目前，沒(méi)有找到有關(guān)KDP孿晶培養(yǎng)方法的報(bào)道。因此，我們借鑒KDP 單晶生長(zhǎng)技術(shù)，以磷酸二氫鉀為原料，對(duì)人工培養(yǎng)定向?qū)\晶進(jìn)行探索。按照孿晶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 要求，我們采用水溶液降溫法培養(yǎng)兩光軸成相應(yīng)角度的定向KDP孿晶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前自然然孿晶稀少，質(zhì)量不高，而用"光膠"技術(shù)制成的孿 晶，其界面不完美，對(duì)光波有一定的散射，故特提出一種新的人工培養(yǎng)孿晶的工藝方法。
本發(fā)明的磷酸二氫鉀(KDP)孿晶的制備采用了磷酸二氫鉀(KDP)水溶液降溫結(jié)晶 的制取方法。 本發(fā)明一種磷酸二氫鉀孿晶的制備方法，主要采用水溶液降溫法，該方法具有以 下的制備過(guò)程和步驟 a.將外形完整的磷酸二氫鉀(KDP)晶體切掉兩錐頂，剩下的部分切取兩段，用細(xì) 砂紙將這兩段晶體按既定角度方向磨好，再用細(xì)砂紙磨去晶體表面的微晶，兩段晶體磨成 大小相同，接著用細(xì)軟的絲綢拋光晶體。將磨出的大小相同的對(duì)應(yīng)面重合，把上下兩頂磨 平，再沿xy平面內(nèi)矩形的對(duì)角線將籽晶磨掉一半，即把與欲形成的孿晶界面沿上述對(duì)角線 相正交的面磨大； b.磨好后將晶體拋光，然后將處理好的兩段晶體，使其兩錐面接觸，兩錐面處在一 條支線上，并以yz平面為底豎直粘貼到有機(jī)玻璃板上； c.配制好磷酸二氫鉀(KDP)飽和溶液溶質(zhì)KDP為分析純經(jīng)過(guò)一次重結(jié)晶的提純 產(chǎn)品，溶劑為三次蒸餾水；先測(cè)出KDP溶液飽和溫度；隨后用微孔濾膜過(guò)濾溶液，再加熱該 溶液提高至原飽和溫度之上15t:的溫度，在該溫度下預(yù)熱48小時(shí)，然后將溶液溫度下降到
高出原飽和溫度5t:的溫度，此時(shí)才放入上述的粘好的晶體，控制生長(zhǎng)條件，使晶體生長(zhǎng)； d.等放入的晶體稍溶后，將溶液溫度下降到原飽和溫度，并按設(shè)計(jì)的程序降溫，使 晶體在溶液中良好生長(zhǎng)；最后取出晶體，用過(guò)濾紙吸干晶體表面的溶液，最終制得兩光軸成 40°的磷酸二氫鉀孿晶。
2、如權(quán)利要求1所述的一種磷酸二氫鉀孿晶的制備方法，其特征在于所述的溶質(zhì) KP —次重結(jié)晶的提純過(guò)程為 a.按照飽和溶液的溶解度公式計(jì)算在一定溫度下，一定溶液中能溶解的溶質(zhì)質(zhì) 量，稱(chēng)取和量取相應(yīng)的溶質(zhì)溶液，一起放入育晶瓶，在一定的溫度下以300轉(zhuǎn)/分鐘的速度 攪拌溶液，使溶質(zhì)慢慢溶解； b.用孔徑為0. 22微米的微孔濾膜過(guò)濾飽和溶液，再在一定的溫度下蒸發(fā)；在重結(jié) 晶的過(guò)程中采取"去頭去尾"的方法，即重結(jié)晶最初析出的晶體和最后的母液都不要，只取 中間部分。
本發(fā)明方法的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)如下 (1)本發(fā)明用來(lái)生長(zhǎng)孿晶的兩段晶體是由同一單晶切割下來(lái)的，具有同樣的晶質(zhì) 和光子性能，而且去除了兩錐頂。
(2)本發(fā)明在工藝上借鑒了磷酸二氫鉀(KDP)單晶的生長(zhǎng)工藝。 (3)本發(fā)明以?xún)?yōu)質(zhì)的外形完整的磷酸二氫鉀(KDP)單晶為原料；晶體生長(zhǎng)工藝簡(jiǎn)
單，且比較成熟，能生長(zhǎng)出高質(zhì)量、大尺寸的孿晶。


圖1 (a)和(b)分別為本發(fā)明制備KDP孿晶時(shí)籽晶處理的平面圖和立體物圖(圖 中虛線表示晶體切割方向，虛點(diǎn)線表示面磨大方向，圖中選擇錐面2和錐面2'作為要相對(duì) 接的兩個(gè)面)。 圖2(a)和(b)分別為KDP晶體進(jìn)一步處理圖的平面圖和立體圖(圖中兩塊晶體
光軸夾角為40。，虛點(diǎn)線表示沿一條直線上磨平，錐面2和錐面2'相對(duì)接)。 圖3 (a)和(b)分別為上述處理好的孿晶籽晶在xy矩形橫截面沿對(duì)角線切割并磨
削成一半后的平面圖和立體圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖把本發(fā)明實(shí)施例更進(jìn)一步詳細(xì)敘述如下 1、培養(yǎng)KDP單晶①用提純后的KDP原料按溶解度公式在燒杯中配制高于室溫
8t:的KDP飽和液溶若干，稍過(guò)熱后注入大小適中的培養(yǎng)皿中，用表面皿蓋好，讓其在室溫
下冷卻結(jié)晶，八小時(shí)候挑選出尺寸較大、外形較好的"晶芽"用不銹鋼鑷子取出并用濾紙吸
干表面，為了讓晶芽長(zhǎng)的大點(diǎn)，通常把表面皿掀開(kāi)一條縫來(lái)控制蒸發(fā)；②上述的晶芽還不夠
大，不可直接用于KDP孿晶生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，為此把晶芽當(dāng)成籽晶，繼續(xù)培養(yǎng)成可供實(shí)驗(yàn)使用的單
晶。最終生長(zhǎng)技術(shù)培養(yǎng)出優(yōu)質(zhì)、橫截面積較為理想、外形完整的KDP單晶； 2、將KDP單晶切掉兩錐頂，選擇兩個(gè)要相對(duì)粘貼的特定面，剩下的部分切取兩段，
用細(xì)砂紙將這兩段晶體按既定角度方向磨好(如圖1所示)，再用細(xì)砂紙磨去晶體表面微小
雜晶，切割下來(lái)的兩段晶體磨成大小相同的兩段，相對(duì)粘貼的兩面磨成大小相同的兩錐面
(面2和2')，最后用細(xì)軟的絲綢拋光晶體。 3、將兩晶體的面2和面2'重合，并將上下兩頂面磨平(圖2)，并在兩塊晶體接觸 面按圖示對(duì)籽晶進(jìn)行處理，即把與欲形成的孿晶界面沿橫截面對(duì)角線相正交的面磨大(圖 3)。處理好的兩段晶體，兩錐面接觸，兩錐面處在一條直線上，以yz面為底面豎直粘貼到有機(jī)玻璃板上。4、按公式S = 4. 04X 10—3T2+0. 356T+13. 6(式中S的單位為g腳/100ml水，溫度T
的單位為。C )配制48t:的KDP飽和溶液； 5、測(cè)KDP溶液飽和溫度，測(cè)得飽和溫度為47. 8°C ; 6、用孔徑為0. 22 ii m的微孔濾膜過(guò)濾溶液； 7、本實(shí)驗(yàn)將溶液溫度升高到62. 8t:，在62. 8。C下，溶液預(yù)熱48小時(shí)，這是本實(shí)驗(yàn) 條件比較理想的參數(shù)； 8、將溶液溫度下降到52. 8°C，放入粘好的晶體(晶體在放入溶液前先放入空的充
晶器內(nèi)緩慢升溫，升溫到52.8t:，待上1小時(shí)后，再將晶體放入溶液)； 9、等晶體稍溶后，將溶液溫度下降到47. 8°C ;按設(shè)計(jì)的程序降溫，使晶體在溶液中
生長(zhǎng)； 10、晶體出槽，用過(guò)濾紙吸干晶體表面的溶液，最終制得兩光軸成40°的磷酸二氫 鉀孿晶。 實(shí)驗(yàn)生長(zhǎng)出清晰的孿晶界面，并且孿晶的機(jī)械性能較好。 在圖3(a)中將上一步處理好的晶體沿圖示(兩塊晶體接觸面圖)方向磨掉一半 后，即又將晶體磨出一個(gè){110}面，其原因是考慮到晶體自然結(jié)晶以z軸速度最快，而x與 y軸方向生長(zhǎng)速度受較弱的鍵合力與穩(wěn)定性影響，生長(zhǎng)非常緩慢，故人為地磨出一個(gè)自然結(jié) 晶中不可能生長(zhǎng)出來(lái)的{110}面(見(jiàn)圖3(b))，使其優(yōu)先生長(zhǎng)，恢復(fù)成四方柱的形狀，以達(dá)到 培養(yǎng)孿晶界面的目的。
權(quán)利要求
一種磷酸二氫鉀孿晶的制備方法，主要采用水溶液降溫法，該方法具有以下的制備過(guò)程和步驟a.將外形完整的磷酸二氫鉀(KDP)晶體切掉兩錐頂，剩下的部分切取兩段，用細(xì)砂紙將這兩段晶體按既定角度方向磨好，再用細(xì)砂紙磨去晶體表面的微晶，兩段晶體磨成大小相同，接著用細(xì)軟的絲綢拋光晶體。將磨出的大小相同的對(duì)應(yīng)面重合，把上下兩頂磨平，再沿xy平面內(nèi)矩形的對(duì)角線將籽晶磨掉一半，即把與欲形成的孿晶界面沿上述對(duì)角線相正交的面磨大；b.磨好后將晶體拋光，然后將處理好的兩段晶體，使其兩錐面接觸，兩錐面處在一條支線上，并以yz平面為底豎直粘貼到有機(jī)玻璃板上；c.配制好磷酸二氫鉀(KDP)飽和溶液溶質(zhì)KDP為分析純經(jīng)過(guò)一次重結(jié)晶的提純產(chǎn)品，溶劑為三次蒸餾水；先測(cè)出KDP溶液飽和溫度；隨后用微孔濾膜過(guò)濾溶液，再加熱該溶液提高至原飽和溫度之上15℃的溫度，在該溫度下預(yù)熱48小時(shí)，然后將溶液溫度下降到高出原飽和溫度5℃的溫度，此時(shí)才放入上述的粘好的晶體，控制生長(zhǎng)條件，使晶體生長(zhǎng)；d.等放入的晶體稍溶后，將溶液溫度下降到原飽和溫度，并按設(shè)計(jì)的程序降溫，使晶體在溶液中良好生長(zhǎng)；最后取出晶體，用過(guò)濾紙吸干晶體表面的溶液，最終制得兩光軸成40°的磷酸二氫鉀孿晶。
2. 如權(quán)利要求l所述的一種磷酸二氫鉀孿晶的制備方法，其特征在于所述的溶質(zhì)KP — 次重結(jié)晶的提純過(guò)程為a. 按照飽和溶液的溶解度公式計(jì)算在一定溫度下， 一定溶液中能溶解的溶質(zhì)質(zhì)量，稱(chēng) 取和量取相應(yīng)的溶質(zhì)溶液， 一起放入育晶瓶，在一定的溫度下以300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌溶 液，使溶質(zhì)慢慢溶解；b. 用孔徑為O. 22微米的微孔濾膜過(guò)濾飽和溶液，再在一定的溫度下蒸發(fā)；在重結(jié)晶的 過(guò)程中采取"去頭去尾"的方法，即重結(jié)晶最初析出的晶體和最后的母液都不要，只取中間 部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磷酸二氫鉀(KDP)孿晶的制備方法，它主是要是一種采用水溶液降溫法人工培養(yǎng)孿晶的方法，屬無(wú)機(jī)晶體材料制備工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法主要過(guò)程如下將外形完整的磷酸二氫鉀(KDP)單晶切掉兩錐頂，剩下部分切取兩段，按既定角度方向磨平，磨成大小相同的兩段晶體，將磨出的大小相同的對(duì)應(yīng)面相對(duì)接，再把上下兩頂磨平；然后再把欲形成的孿晶界面在接觸面沿對(duì)角線打磨，并進(jìn)行拋光；然后將兩段晶體的兩錐面接觸，使兩錐面處在一條直線上；以YZ平為底豎直粘貼到有機(jī)玻璃板上；然后把粘好的晶體放入KDP飽和溶液中，控制生長(zhǎng)條件，使晶體在其中生長(zhǎng)，最后生成兩共軸成40°的KDP孿晶。
文檔編號(hào)C01B25/30GK101708833SQ200910198198
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者劉燕紅, 龐宛文, 張惠芳, 徐軍, 王燕, 白麗華 申請(qǐng)人:上海大學(xué)