專利名稱：一種大尺寸磷酸二氫鉀晶體翻轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及晶體生長(zhǎng)裝置。
背景技術(shù)：
KDP晶體是應(yīng)用廣泛的光電功能晶體材料，采用水溶液方法生長(zhǎng)具有優(yōu)良的電光、非線性和壓電性能，它的特點(diǎn)是大尺寸的單晶生長(zhǎng)比較容易、晶體光學(xué)質(zhì)量好、激光損傷閾值高，因而在激光技術(shù)中被廣泛用于制作倍頻、調(diào)制開關(guān)和偏轉(zhuǎn)器等光學(xué)元器件。
隨著激光核聚變的發(fā)展，上世紀(jì)九十年代中期之后，由于ICF系統(tǒng)的升級(jí)和激光輸出能量的提高，對(duì)KDP晶體材料的光學(xué)質(zhì)量(主要是激光破壞閾值)，晶體的數(shù)量和尺寸都提出新的需求。在單晶尺寸方面，由于KDP變頻元件由列陣拼接改為單塊晶體元件制作方式，特別是二倍頻KDP晶體采用I類相位匹配形式，例如美國(guó)LLNL的“諾瓦級(jí)”裝置的通光口徑為320×320mm2，而“諾瓦升級(jí)”的通光口徑擴(kuò)大到400×400mm2。根據(jù)計(jì)算，長(zhǎng)成一塊尺寸為430×430×600mm3的大尺寸KDP晶體的自身重量達(dá)到300～400公斤。現(xiàn)有在我國(guó)采用傳統(tǒng)溶液降溫法生長(zhǎng)大尺寸KDP晶體為了避免生長(zhǎng)溶液中的機(jī)械雜質(zhì)、有機(jī)雜質(zhì)和金屬離子雜質(zhì)對(duì)晶體生長(zhǎng)和晶體質(zhì)量的影響，多采用籽晶向下生長(zhǎng)的技術(shù)，如附圖a中所示，KDP籽晶7用四個(gè)螺釘9固定在載晶板5上，再用晶桿6固定在晶體生長(zhǎng)槽頂部，設(shè)定降溫程序，籽晶便向下成錐生長(zhǎng)成KDP晶體10。因?yàn)樯L(zhǎng)溶液中的機(jī)械雜質(zhì)、有機(jī)雜質(zhì)和金屬離子雜質(zhì)比重大，晶體生長(zhǎng)過程中在重力場(chǎng)的作用下，晶體生長(zhǎng)槽底部的雜質(zhì)濃度很大，籽晶在生長(zhǎng)槽頂部向下生長(zhǎng)可以減少雜質(zhì)對(duì)晶體生長(zhǎng)和晶體質(zhì)量的影響。但是采用這種晶體生長(zhǎng)方式在晶體出槽過程中很容易因自身重量和內(nèi)部應(yīng)力而發(fā)生開裂，特別是隨著晶體尺寸的增大，晶體內(nèi)部的應(yīng)力也更大，更容易發(fā)生開裂。現(xiàn)在防止開裂的措施一般是對(duì)生長(zhǎng)的晶體進(jìn)行退火處理，即將生長(zhǎng)溶液轉(zhuǎn)移出槽后緩慢降溫直至達(dá)到環(huán)境溫度。晶體從晶架上卸下后是采取錐對(duì)坐在一泡沫塑料墊層的支架上的方法，這樣整個(gè)晶體的重量壓在晶體錐頭上，而錐頭在生長(zhǎng)過程中是不受力的。隨著晶體尺寸的擴(kuò)大一塊大晶體重量將達(dá)到300～400公斤，這對(duì)錐頭肯定是一個(gè)很大的壓力，可能晶體自重就產(chǎn)生應(yīng)力開裂，因此除了要解決因溫差而產(chǎn)生的應(yīng)力還必須解決晶體重量產(chǎn)生的應(yīng)力。以往的做法就是用吊釣吊住晶體，使晶體受到一個(gè)向上的力以減輕重力對(duì)錐頭的壓力。這種讓晶體半坐半吊的方式很難做到很精確，吊釣太高了晶體坐不到下方的基座而脫落，太低了則全部重量包括缸蓋的重重也壓在晶體上，晶體很容易開開裂。晶體在出槽、放置和切割過程中經(jīng)常發(fā)生開裂是一個(gè)需要進(jìn)一步研究的問題，否則會(huì)嚴(yán)重影響晶體的成品率。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，大尺寸KDP晶體柱面平放在平臺(tái)上則不會(huì)發(fā)生因晶體自身重量而開裂，因此要將晶體退火出槽后旋轉(zhuǎn)90°后，柱面接觸臺(tái)面平放，而且有利于晶體的后續(xù)切割。

發(fā)明內(nèi)容
本新型實(shí)用的目的在于設(shè)計(jì)一種大尺寸KDP晶體翻轉(zhuǎn)裝置，該設(shè)備適用于水溶液方法培養(yǎng)向下生長(zhǎng)的大尺寸KDP晶體，防止大尺寸KDP晶體在出槽、放置和切割過程中發(fā)生開裂。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種大尺寸磷酸二氫鉀晶體翻轉(zhuǎn)裝置，由箱體1、泡沫塑料墊層2、可拆卸轉(zhuǎn)動(dòng)軸3、三角支架4和螺栓8組成，其特征在于箱體1是由五塊不銹鋼板用螺栓8連接成長(zhǎng)方體，開口尺寸通過旋轉(zhuǎn)螺栓8來調(diào)節(jié)箱體1的尺寸；箱體1內(nèi)襯泡沫塑料墊層2根據(jù)KDP晶體的外形設(shè)計(jì)；可拆卸轉(zhuǎn)動(dòng)軸3使箱體1與三角支架4相連接。
大尺寸KDP晶體翻轉(zhuǎn)裝置由箱體1、泡沫塑料墊層2、可拆卸轉(zhuǎn)動(dòng)軸3、三角支架4和螺栓8組成。除泡沫塑料墊層外，其它部分均為不銹鋼。箱體1是由五塊不銹鋼板用螺栓8連接成長(zhǎng)方體，開口尺寸根據(jù)KDP晶體的具體尺寸而通過旋轉(zhuǎn)螺栓8來調(diào)節(jié)，使晶板可以架在箱體1上，分擔(dān)一部分晶體重量，而且晶體翻轉(zhuǎn)后，放在平臺(tái)上可將箱體1拆卸將晶體取出。泡沫塑料墊層2根據(jù)KDP晶體的外形設(shè)計(jì)，使其能緊密地貼在KDP晶體上，當(dāng)箱體1豎直時(shí)靠其與KDP晶體四個(gè)柱面的磨擦力分擔(dān)大部分晶體重量，使晶體的錐面受到的壓力大大減少，起到保溫和緩沖作用?？刹鹦掇D(zhuǎn)動(dòng)軸3與箱體1連接處就比晶體的重心高一些，防止裝入晶體后箱體1左右搖晃，而且翻轉(zhuǎn)晶體時(shí)由于晶體重心靠近支點(diǎn)使轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大大減少，起到省力的效果。可拆卸轉(zhuǎn)動(dòng)軸3根據(jù)晶體尺寸調(diào)節(jié)其間距。三角支架4利用三角形的穩(wěn)定性支撐住所有的重量。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)具有的有益效果是(1)很容易實(shí)現(xiàn)大尺寸KDP晶體的90°翻轉(zhuǎn)，防止大尺寸KDP晶體在出槽、放置和切割過程中因自身重量發(fā)生開裂，有利于晶體的后續(xù)切割。(2)用絕熱的泡沫塑料墊層保溫，可以防止晶體出槽后與環(huán)境溫差而造成的應(yīng)力開裂。(3)制造工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低。


附圖是一種大尺寸磷酸二氫鉀晶體翻轉(zhuǎn)裝置示意圖，其中a為主視圖，b為側(cè)視圖；1為箱體、2為泡沫塑料墊層、3為可拆卸轉(zhuǎn)動(dòng)軸、4為三角支架、5為載晶板、6為晶桿、7為KDP籽晶、8為螺栓、9為螺釘和10為大尺寸成KDP晶體。
具體實(shí)施方式
晶體生長(zhǎng)槽中有一塊尺寸為450×500×600mm3KDP晶體，重量約為300公斤，生長(zhǎng)溶液轉(zhuǎn)移出槽后緩慢降溫直至達(dá)到環(huán)境溫度，準(zhǔn)備出槽。調(diào)節(jié)螺栓8將箱體1的開口尺寸設(shè)定500×550mm2，在里面放入50mm厚的泡沫塑料墊層2根據(jù)KDP晶體的外形設(shè)計(jì)。用吊車慢慢吊起晶體生長(zhǎng)槽蓋子與晶體，將晶體緩緩裝入箱體1，卸掉蓋子，晶板支5在箱體1外沿，將箱體1沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)90°，KDP晶體由豎直轉(zhuǎn)為水平放置，將箱體1放在一平臺(tái)上，待晶體溫度與環(huán)境溫度相一致，拆卸三角支架4、轉(zhuǎn)動(dòng)軸3和箱體1的螺栓8，KDP晶體靠柱面接觸泡沫塑料墊層2平放在箱體1的一塊不銹鋼板上，抬到切割機(jī)平臺(tái)上切割，KDP晶體沒有開裂。
權(quán)利要求1.一種大尺寸磷酸二氫鉀晶體翻轉(zhuǎn)裝置，該裝置由箱體(1)、泡沫塑料墊層(2)、可拆卸轉(zhuǎn)動(dòng)軸(3)、三角支架(4)和螺栓(8)組成，其特征在于箱體(1)是由五塊不銹鋼板用螺栓(8)連接成長(zhǎng)方體，開口尺寸通過旋轉(zhuǎn)螺栓(8)來調(diào)節(jié)箱體(1)的尺寸；箱體(1)內(nèi)襯泡沫塑料墊層(2)根據(jù)KDP晶體的外形設(shè)計(jì)；可拆卸轉(zhuǎn)動(dòng)軸(3)使箱體(1)與三角支架(4)相連接。
專利摘要一種大尺寸磷酸二氫鉀晶體翻轉(zhuǎn)裝置涉及晶體生長(zhǎng)裝置。該設(shè)備由箱體、泡沫塑料墊層、可拆卸轉(zhuǎn)動(dòng)軸、三角支架和螺栓組成。很容易實(shí)現(xiàn)大尺寸KDP晶體的90°翻轉(zhuǎn)，防止大尺寸KDP晶體在出槽、放置和切割過程中因自身重量發(fā)生開裂，有利于晶體的后續(xù)切割。用絕熱的泡沫塑料墊層保溫，可以防止晶體出槽后與環(huán)境溫差而造成的應(yīng)力開裂。該裝置制造工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低。
文檔編號(hào)C30B29/10GK2937162SQ20052014438
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者李國(guó)輝, 賀友平, 李征東, 莊欣欣, 蘇根博 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所