Наукові та технологічні основи вирощування великогабаритних нелінійно-оптичних монокристалів KDP/DKDP з водяних розчинів - Автореферат

Ці кристали мають високу променеву міцність до впливу лазерних імпульсів і можуть бути отримані великогабаритних розмірів (маса кристала досягає сотні кілограм). В останні роки в США, Франції, Росії інтенсивно розроблялися технології швидкісного вирощування кристалів на крапковій затравці методом зниження температури. Концепція розвитку технології швидкісного вирощування великогабаритних монокристалів KDP і DKDP полягає: у виборі в якості базової технології методу рециркуляції розчинника для забезпечення вирощування кристалів при заданій постійній температурі; Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні завдання: Дослідити вплив комплексу фізико-хімічних властивостей розчинів на процеси стійкого швидкісного росту кристалів, оптичне поглинання, світлорозсіювання та обємну лазерну міцність великогабаритних кристалів KDP/DKDP; Наукова новизна отриманих результатів, полягає в таких уперше встановлених положеннях: Визначено вплив фізико-хімічних властивостей розчинів і комплексу технологічних факторів (температури кристалізації, РН-розчину, переохолодження розчину, домішкового складу) на процеси швидкісного вирощування та властивості вирощених кристалів: Виявлено значну відмінність дефектності кристалів, вирощених при різних температурах 35-45ОС і 60-80ОС, що проявляється в зниженні величини залишкових внутрішніх напружень, щільності дислокацій, у характері зміни геометрії дислокаційних ліній і морфології зростаючої поверхні, підвищенні оптичної однорідності та величини обємної лазерної міцності кристалів KDP, вирощених при підвищеній температурі кристалізації.На підставі вище викладеного, для забезпечення вирощування кристалів при заданій постійній температурі нами в якості базової технології вирощування був обраний метод рециркуляції розчинника. Необхідно було вирішити кілька важливих завдань для того, щоб конструкція установки дозволяла вирощувати кристали необхідної якості та необхідних розмірів: 1) збільшення пересичення розчину і, відповідно, швидкості вирощування в кілька разів (до 10 мм/добу) у порівнянні із традиційними (швидкість вирощування 0,5-1,0 мм/добу) методами вирощування, без зниження якості кристалів; 2) підвищення стійкості до масової спонтанної кристалізації сильно пересичених розчинів, обємом ~ 300 літрів; 3) забезпечення низького вмісту хімічних мікродомішок у первинних розчинах для вирощування та ультраочищення від механічних і колоїдних мікродомішок, що попадають у розчин з навколишнього середовища та з матеріалу деталей кристалізатора, що стикаються з гарячим розчином і його парами в процесі вирощування кристала. У результаті проведеної роботи створена базова конструкція дослідно-промислової установки для вирощування при температурі 80ОС великогабаритних кристалів KDP/DKDP методом рециркуляції розчинника, що дозволяє підвищити швидкість вирощування до 10 мм/добу без зниження якості кристалів (рис. Показано, що величина обємної лазерної міцності кристалів KDP зростає в 10 разів при зміні температури кристалізації від 35 до 80ОС. Підвищення вмісту домішок у кристалах приводить до збільшення щільності дефектів структури, і як наслідок, до зростання оптичного поглинання в кристалах.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ