[发明专利]水溶液晶体一体化生长炉

说明书

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，具体地说是一种水溶液生长法培育晶体的一体化晶体生长装置。

背景技术

KDP类晶体是20世纪40年代发展起来的一类优良的非线性光学晶体材料，由于综合性能优良,而被广泛地应用于激光变频、电光调制和光快速开关等高科技领域,是大功率激光系统的首选材料。目前从水溶液中生长KDP晶体的方法主要有降温法、流动法和溶剂蒸发法。

如图9所示，为水浴育晶装置，是利用降温法生长KDP晶体的一种常用的装置。如图所示，此装置是将育晶器62放置到水槽61内，并通过设置于水槽61内的温控系统和搅拌器控制育晶器62内的温度。降温法的基本原理是利用物质较大的正溶解度温度系数，在晶体生长的过程中逐渐减低温度，使析出的溶质不断在籽晶上生长。

如图10所示，为流动法生长装置，如图所示，此装置包括生长槽71、溶解槽72和过热槽73，且所述生长槽71、溶解槽72和过热槽73的底部均设置有加热装置，并控制所述生长槽71、溶解槽72和过热槽73内的温度依次升高。所述生长槽71与溶解槽72连通，所述溶解槽72与过热槽73连通，所述过热槽73与生长槽71连通。所述溶解槽72的底部放置有晶体原料，且所述溶解槽72与过热槽73之间设置有过滤器75。所述过热槽73与生长槽71之间设置有循环泵74。在工作的过程中，晶体在生长槽71内不断生长，随着生长槽71内的晶体不断生长，析出溶质后变稀的溶液回流到溶解槽72内，然后溶解槽72底部的晶体原料不断溶解形成饱和溶液，且形成的饱和溶液经过过滤器75进入到过热槽73内，然后通过循环泵74再进入生长槽71内。流动法的基本原理是利用溶解槽72与生长槽71之间的温度差所造成的过饱和度，而使溶质析出。

如图11所示，为蒸发法生长装置，如图所示，此装置通过在育晶缸内设置冷凝装置82，所述冷凝装置82内设置有冷却器83，所述冷却器83为一U型弯管，其中一个口为冷水进水口，另一个口为出水口。这样在加热装置的作用下，育晶缸内的水分蒸发，在冷却器83处形成冷凝水低落到冷凝器82内，然后通过虹吸管81吸入到量筒84内。蒸发法的基本原理是通过蒸发水分以减少溶剂的方法，使溶液达到饱和状态以析出晶体。

如图12为溶液状态图，图中L1为溶解度曲线，即为饱和曲线，L2为过饱和曲线，且所述溶解度曲线和过饱和曲线将坐标系分为三个区域，即为M1、M2和M3。所述M1和M2均为饱和溶液区，其中M1为饱和溶液区中的不稳区，会自发的发生结晶现象，M2为饱和溶液区中的亚稳区，不会发生自发结晶，如将籽晶放入溶液中，晶体就会在籽晶上生长。所述M3为不饱和溶液区，即为稳定区，不可能发生结晶现象。因此，从溶液中生长晶体都是在亚稳区进行的。

综合溶液状态图和上述各生长方法分析如下：

降温法：由于降温法是通过在晶体生长的过程中逐渐减低温度，使析出的溶质不断在籽晶上生长。因此，为了使溶液始终处于亚稳区，并维持适宜的过饱和度，就必须掌握合适的降温速率，精准控制温度，存在着温度控制困难的问题。

流动法：首先就装置本身而言存在着结构复杂的问题；其次，由于流动法是利用溶解槽与生长槽之间的温度差所造成的过饱和度，而使溶质析出，为了使生长槽内的溶液始终处于亚稳区，就必须控制好生长槽、溶解槽和过热槽之间的温度梯度，和由过热槽进入生长槽的溶液的流量，且所述温度梯度和流量之间存在关联性，因此存在着温度梯度和流量难以控制的问题。

蒸发法：由于蒸发法是通过蒸发水分以减少溶剂的方法，使溶液达到饱和状态以析出晶体。因此，为了使溶液始终处于亚稳区，并维持适宜的过饱和度，就必须精确控制水分的蒸发量。

发明内容

针对传统的从水溶液中生长KDP晶体的方法存在的结构复杂、温度难以控制等问题，本发明提供水溶液晶体一体化生长炉，可以避免上述问题的发生。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

水溶液晶体一体化生长炉，包括生长缸、储料仓、定量滴定器、温控系统和晶体生长总承；

所述生长缸为内壁光滑的密闭容器，所述生长缸内壁的上部设有一个环状的集水槽，并在集水槽底部引出一出水管，在所述出水管上设置有流量控制计；

在生长缸外部固定一环形的储料仓，并在所述储料仓和生长缸之间形成一个密闭的空间，所述空间内填充晶体生长所需的原料，所述储料仓顶部具有一投料用并对所述空间进行密封的压盖，所述压盖中设置稀释皿，所述稀释皿上设置有密封盖并形成一个密闭的稀释用腔体；