[实用新型]重复生长大尺寸α-硫酸镍单晶的装置

说明书

技术领域:

本实用新型属于一种溶液法单晶生长的装置，尤其是涉及到一种可重复使用的用来生长大尺寸α-硫酸镍单晶的装置。

背景技术:

硫酸镍晶体是一种优良的紫外滤波材料，具有紫外光谱透过率高（>85%），带宽窄（200~320nm），其它波段吸收强的特点。它作为一种特殊的滤波材料广泛地应用于紫外光滤波器和传感器系统中，在信息、化学、生物医学及军事等各个领域都有着重要的应用价值。如在信息领域，采用硫酸镍晶体用作滤波器可以获得纯净的紫外光谱，避免其它波长谱线的干扰；在化学领域尤其是光化学催化或反应领域，不同波长的紫外光对特定反应的促进作用同样明显；在生物医学方面常用的紫外光源是汞灯中紫外最强的254nm和365nm谱线，这二条谱线对生物体所起的作用是不同的，前者能引起蛋白质及类脂体结构的变化，破坏细胞核酸的新陈代谢；后者能加速细胞的分裂生长，促进有机体维生素的合成。由于NSH晶体吸收365nm的紫外光，且254nm波段光谱的透过率比普通滤光片高，因而可作为获得纯净紫外光谱的理想滤光材料。因此，随着LED紫外光源的发展和普及，紫外光在信息、化学、生物医学等各个领域的应用将越来越普遍，作为紫外光滤波材料的硫酸镍晶片的应用也将越来越普遍。目前与硫酸镍晶体生长相关的文章中，常用烧杯或锥形瓶做晶体生长装置。烧杯由于蒸发面较大，晶体生长过程中容易产生多晶形核，不利于大尺寸硫酸镍晶体的生长；而锥形瓶虽然能避免表面的多晶形核，但是当晶体长到足够大的尺寸后，将其从容器中取出而不破坏晶体则成了一件不容易的事。通常为了保证晶体的完整性而将锥形瓶小心地敲碎，而不能实现容器在生长α-硫酸镍单晶过程中重复使用。这种状况既造成了资源的浪费，又使晶体生长过程变的复杂，增加了硫酸镍晶体的生长成本，因此设计出一种能重复使用于生长大尺寸α-硫酸镍单晶的装置具有重要的意义。

发明内容:

本实用新型的目的就是针对现有的实验装置在实验和实际生产中的不足等问题，为市场提供一种既能有效简化生产步骤，又能提高实验和生产效率的可重复使用于生长大尺寸α-硫酸镍单晶的装置。

本实用新型的技术方案是：该装置呈圆锥形烧瓶状，由瓶座和瓶肩两部分组成，瓶肩的下口为设置了锥形圆环插槽的双层结构，与瓶座的上口相配合而形成一体。所述瓶座既可采用玻璃材质制作，也可以采用塑料材质制作，瓶肩采用塑料材质制作而成，两者垂直高度基本相同。

其工作原理为：在实验、生产过程中，随着溶液的不断蒸发，水蒸汽在锥形壁上冷凝液化，液化后的水蒸汽沿容器壁流入溶液中。由于装置内上半部分溶液的温度比下半部分溶液的温度低，当溶液过饱和后，如果没有冷凝水蒸气的回流，由于容器壁的形核作用，在溶液上表面与容器壁交界处就会先形成大量的硫酸镍微晶，从而使大尺寸硫酸镍晶体的生长失败。容器壁冷凝水蒸汽的回流则避免了溶液上表面与容器壁交界处硫酸镍微晶的形成，从而使硫酸镍晶体从容器底部自发形核生长并长大至目标尺寸。待晶体长大到超过锥形瓶瓶口尺寸时，可将装置的上下两部分分开，这样就可以顺利地将长好的大尺寸硫酸镍晶体取出并进行后处理，简单方便，而且该装置还可以重复使用。

本实用新型的有益效果在于：由于采用锥形结构，能够确保晶体在反应容器底部的溶液中自发形核并生长，形成所需要的高光学质量的大晶体，并避免了在溶液表面与容器壁交界处大量硫酸镍微晶的形成。整个生长装置分为可拆卸的两部分，可以方便地取出生长的大尺寸硫酸镍晶体。该装置的使用既可节约大量资源，又为产品的后处理节约了大量时间，实验和生产效率得到大幅度提升。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型使用状态示意图。

图中：1为瓶座，2为瓶肩，3为上口，4为下口，5为锥形圆环插槽。

具体实施方式:

如图1所示，可重复生长大尺寸α-硫酸镍单晶的装置呈圆锥形烧瓶状，瓶体是由瓶座1和瓶肩2两部分组成，瓶肩2的下口4为设置了锥形圆环插槽5的双层结构，与瓶座1的上口3相配合而形成一体。所述瓶座1既可采用玻璃为材料制作，也可以采用塑料材料制作而成（确保内壁光滑），瓶肩2采用塑料为材料制作而成，两者垂直高度基本相同。实施本实用新型时，将瓶座1的上口3插入瓶肩2双层下口4的锥形圆环插槽5内，使其成为一只普通圆锥形烧瓶，为了保证两者连接处的紧密性，可以用透明胶带在外连接处缠绕将其密封好（如图2所示）。采用分析纯的NiSO₄·6H₂O 商品试剂为原料, 二次蒸馏水为溶剂, 根据其溶解度曲线配制56℃左右的饱和溶液，使其在水浴恒温的状态下蒸发形成过饱和状态。待达到一定的过饱和度后，溶液即在圆锥形烧瓶底部自发形核并逐渐生长成大尺寸晶体，适当控制溶液的蒸发速度可使晶体生长速度明显加快。使溶液在装置底部生长的硫酸镍单晶表面光滑、透光性好、具有规则的几何外形。待晶体长大到超过锥形瓶瓶口尺寸时，小心地倒出装置中的母液，然后将瓶座1与瓶肩2两部分分开，即可得到高光学质量的大尺寸α-硫酸镍单晶。这样就可以顺利地将长好的大尺寸硫酸镍晶体取出并进行后处理，简单方便，而且该装置还可以重复使用。