kdp溶液稳定性及晶体生长实验的研究

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1、ExperimentalResearchofKDPSolutionStabilityandCrystalGrowthAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringbyFuDongSupervisor:Prof.MingweiLiMajor:ThermalEnergyEngineeringCollegeofPowerEngineeringof

2、ChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2008重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要KDP（磷酸二氢钾）晶体是20世纪40年代发展起来的一类优良的电光非线性光学材料，广泛的应用于激光变频、电光调制和光快速开关等高技术领域。KDP晶体具有较大的电光非线性系数、激光损伤阈值高的特性，特别是能够生长出满足大口径通光所需要的大尺寸单晶体。这是迄今任何非线性光学材料所不及的。大截面KDP类晶体是目前惟一可应用于激光核聚变中的非线性光学材料。由于ICF（inertialconf

3、inementfusion，惯性约束核聚变）的发展对KDP晶体质量、尺寸、数量上的新要求，近年来关于其研究的热点在于：在保证晶体质量的前提下尽量提高其生长速度、缩短生长周期、降低成本，以及如何提高生长晶体的质量。与此同时，人们通常采用水溶液降温法来生长KDP晶体，易于对晶体的生长形态和过程进行观察分析，是研究晶体生长的一个理想模型。本论文通过KDP晶体的生长实验，主要做了以下几个方面的工作：①介绍了KDP溶液亚稳区和溶解度的概念以及相关理论计算，在此基础上进行了KDP溶解度和溶液亚稳区宽度的测定实验，测

4、出了不同pH值条件下KDP的溶解度曲线和溶液的亚稳区。应用溶液稳定性的相关理论对实验结果做了分析和解释。②本文用目测法测定了KDP过饱和溶液的形核诱导期并考察了温度、过饱和度比对诱导期的影响。根据经典成核理论，利用诱导期数据计算了KDP过饱和溶液的固-液界面张力、临界晶核半径等成核参数，并与理论计算值进行比较。通过对界面熵因子的计算，进而对晶体生长机制进行了推测。③通过在不同的pH值溶液中进行KDP晶体生长实验，讨论了pH值对KDP晶体生长习性的影响机理。在pH值略高于KDP饱和溶液正常pH值的情况下，

5、晶体生长更快、质量更好。适合KDP晶体生长的溶液pH值区间为pH=4.5-5.0。关键词：KDP晶体，pH值，亚稳区，诱导期，晶体生长I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTThePotassiumdihydrogenthophosphate(KDP)crystalwasdevelopedsincethe40’softhetwentiethcentury;Itisoneofelectroopticsandnon-linearopticalmaterialsandhavingbeenbroadlya

6、ppliedtosomehightechnologyfieldssuchaslaserfrequencyconversion,electroopticsmodulated,raycelerityswitchandsoon.Itischaracterizedbyverybigelectrooptics,non-linearopticalcoefficient,highdamagethreshold,andinparticularly,thelarge-sizedsinglecrystalfortheray

7、togetacrosscanbegrown.Large-sizedKDPcrystalistheonlymaterialwhichcanbeusedinICF(inertialconfinementfusion)uptillnow.WiththedevelopmentofICFtechnology,morehigh-qualityandlarge-sizedKDPcrystalisinurgentneed.Recently,theinvestigationsonKDPcrystalgrowthfocus

8、on:improvingitsgrowthspeed,shorteningitsgrowthcycleandreducingitscostintheconditionsofmaintainingagoodcrystalquality.Meanwhile,KDPcrystalisusuallygrownbytemperaturecoolingmethodinsolution.Thecrystalgrowthprocessandmorpholo