提拉法生长蓝宝石晶体的工艺特征及晶体质量检测

论述了蓝宝石晶体生长条件，稳定的提拉法生长工艺方法，及光学质量的测试。     

挥发物沉积对蓝宝石晶体生长影响的数值模拟及实验研究

采用泡生法生长蓝宝石晶体的过程中,不可避免地存在挥发物沉积。通过不同炉次的实验研究,并结合FLUENT的三维数值模拟结果,分别分析了上保温钼屏、锅盖及加热器表面的挥发物沉积对晶体生长的影响。为减少挥发物的形成,采用更高纯度的Al2O3原料,及靠近高温区的钼屏采用钨屏代替的方式,以降低挥发物的形成。经过调整后生长出75 kg的完整晶体,挥发物沉积得到有效控制。     

熔融法蓝宝石晶体退火特性研究

研究了蓝宝石(-αAl2O3)晶体热退火前后光学均匀性的变化,发现适当温度下退火可以降低晶体的内应力,提高晶体质量,从而提高晶体的光学均匀性。结果表明,采用自制内绕式钼丝炉在1 890℃下退火即可有效消除部分内应力,晶体经任意切割均无出现炸裂现象。     

飞秒激光在蓝宝石晶体表面加工微细结构的实验研究

由于蓝宝石晶体具有很高的硬度和耐磨蚀性,很难进行机械和化学腐蚀加工。笔者利用波长780 nm、频率1 kHz和脉冲宽度164 fs的飞秒脉冲激光在蓝宝石晶体表面进行了微细结构加工的实验研究。采用飞秒激光静态照射蓝宝石晶体表面,通过飞秒激光烧蚀孔的直径和脉冲能量的关系,计算了飞秒激光烧蚀蓝宝石晶体的两种烧蚀状态下的烧蚀阈值和有效烧蚀半径。通过直线扫描实验,在不同实验条件下在蓝宝石晶体表面加工微槽,获得微槽的宽度和深度与飞秒激光主要参数之间的关系。研究结果表明,微槽的加工表面可通过增加扫描次数而得到明显的提高,且扫描次数的增加对微槽的宽度和深度基本无影响。利用聚焦的飞秒激光束沿着轨迹扫描,在蓝宝石晶体表面加工出比较清洁的微小结构,可以为实现微结构的精密加工提供指导。     

五溴甲苯晶体生长的实验研究

在293.15～323.15 K温区范围内,分别通过称重法和Polythermal法对五溴甲苯在氯仿中的溶解度与结晶亚稳区宽度进行了测量与分析,利用多项式、Apelblat方程与λ-h方程等拟合方法对溶解度数据进行了关联,以溶液降温法对五溴甲苯在氯仿中的晶体生长进行了探索.结果表明：1）五溴甲苯在氯仿中溶解度的温度系数为正,3种溶解度拟合模型均获得了较好的关联结果,关联系数在0.94左右;2）在313.15 K以上的温区中,该样品溶解度温度系数较大,亚稳区宽度也较宽,易于溶液降温法生长单晶;3）生长出了长1.2 cm、宽0.2 cm的晶体,金相显微镜的结果显示该晶体表面无晶界出现.     

Fe^3＋在蓝宝石中作用的研究

蓝宝石中存在着一定的Ｆｅ＾３＋,已经被国内外许多学者所证实,在前人研究的基础上,从结构和颜色贡献等方面对Ｆｅ＾３＋在蓝宝石中的作用进行了探讨,指出Ｆｅ＾３＋在蓝宝石中有不同的存在方式,存在方式不同,对颜色的贡献不同。     

泡生法生长蓝宝石晶体的气泡缺陷研究

研究了泡生法生长蓝宝石单晶过程中,单晶内的气泡的产生、分布形态以及形成原因等。结果表明,原料的纯度、固液界面的稳定性是决定气泡分布的关键因素,其中固液界面的稳定性又取决于合理的生长工艺条件,尤其是晶体的生长速率和合适的温场设计。     

山东蓝宝石的优化处理研究

报道了山东蓝宝石的部分物理—化学性质和优化处理结果。中子活化分析得出，平均全铁含量约为１％，钛约为０．０４％。穆斯堡尔谱学分析表明，大多数铁处于二价态。高压电子显微镜分析给出四种原生包体：钛铁矿ＦｅＯＴｉＯ２，假板钛矿Ｆｅ２ＴｉＯ５，钙钛矿ＣａＴｉＯ３及非晶态相。优化处理实践证明，经高温氧化处理后，山东蓝宝石的品质能够得到显著改善，表现为透明度提高，颜色变浅。相应的部分内在变化为Ｆｅ２＋／Ｆｅ３＋值降低，非晶态相初晶化，钛铁矿ＦｅＯＴｉＯ２消失，析出钛酸铝Ａｌ２ＴｉＯ５和铁铝氧化物Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３。要获得纯正的蓝色，须严格控制处理温度和相应的氧分压，尽量使Ｆｅ２＋／Ｆｅ３＋值趋近于１。为获得优质蓝宝石，应对黑色本底作深入研究。     

溶液中晶体生长的流体力学问题研究

实验表明，晶液间相对运动速率将影响蔗糖晶体的生长速率，并且，当相对运动速率大于临界值时，其运动方向特对晶体表面生长台阶的形成产生影响。论文提出了相关的教学模型，并对结晶表面的变化情况进行了机理探讨。     

一水甲酸锂钠晶体的培养和pH值对晶体生长的影响

本文介绍一水甲酸锂钠单晶体的生长条件．测定了甲酸锂、甲酸钠、水三组分相图．确定了甲酸锂与甲酸钠克分子比等于１：１的水溶液为适宜的培养液组成配比．还测定了一水甲酸锂钠在水中的溶解度曲线．实验表明,ｐＨ值对一水甲酸锂钠晶形的影响是明显的．ｐＨ＞７时,能使溶液稳定,容易获得优质的单晶体．     

山东蓝宝石原生矿研究

山东蓝宝石原生矿的形成与第三纪火山活动密切相关,其形成方式有两种：①在火山活动中,玄武质岩浆捕虏先前形成的蓝宝石并将其带至地表;②在玄武岩形成过程中分异结晶而成。含矿橄榄玄武岩和碧玄岩含大量深源包体和巨晶矿物。     

有限元法用于晶体生长形态的研究

给出了一种新的椭圆型有限元网格生成方程,该方程综合考虑了网格的平滑性、正交性和适应性,并被成功地地研究各向异性生长晶体的自由生长过程的形态。该方法也可被推广应用春他的自由界面问题中,同时,根据选取不同形式的生长动力学方程研究了各向异性晶体的自由生长过程,得到了与一般理论相一致的结果。     

神秘的海蓝宝石

本文介绍了海蓝宝石的物理化学性质,进而归纳出海蓝宝石的鉴别方法,然后分析了海蓝宝石在当今市场上的收藏价值与升值潜力,最后对其丰富的精神内涵进行了概括。     

晶体生长温控仪的程控化改造

对提拉法晶体生长中所使用的温度控制仪器ＤＷＴ七０ 二精密温度自动控制仪进行程序化改造．改装后的程序化控制系统对本拉晶工艺适用,方便,降低了操作人员的劳动强度,改善了晶体的质量     

蓝宝石的光学吸收谱研究

对蓝宝石光学吸收谱10个吸收带的特征作了详细讨论,结果表明,在所有不同颜色的蓝宝石样品中和在每个样品的不同偏振方向上,由光谱拟合求得的各带的峰位和带宽都基本不变,差别仅表现在带的强度上。通过聚类分析,这些带被分为5类,分别被命名为a,b,c,d和e,对它们的指派结果是:a带(a_1,a_2和a_3)为Fe~(3+)的自旋禁戒d-d跃迁;b带(b_1和b_2)和c带分别为Fe~(2+)/Ti~3+)交换耦合对和Fe~(2+)/Fe~(3+)交换耦合对跃迁;d带(d_1和d_2)为Ti~(3+)的自旋允许d-d跃迁;e带(e_1和e_2)则为Fe~(2+)的自旋禁戒d-d跃迁。     

蓝宝石镜面加工工艺的研究

通过对蓝宝石(超硬材料)的磨削、研磨、抛光工艺中的设备、工具、辅料、清洗、环境等方面的改进,使蓝宝石表面质量明显提高,成品的缺角不良品率由6％降至0．5％,同时,还降低了加工成本、提高了生产效率。     

蓝宝石核心壳层吸收边缘的研究

利用电子能量损失光谱学研究了蓝宝石核心壳层吸收边缘。对吸收边缘的贡献来自三个方面,从核心壳层到离化末态的跃迁;弹性后向散射平面波以及价壳层分子轨道。我们分别使用平面波离化末态模型,弹性反向散射模型以及推广的休克尔理论对其进行了计算。理论计算结果与试验结果符合较好。