KDP晶體潮解機(jī)理及材料溶解可加工性試驗(yàn)研究.pdf

1、KDP作為一種優(yōu)質(zhì)的非線性光學(xué)晶體，在慣性約束聚變固體激光驅(qū)動器、強(qiáng)激光武器和核武器設(shè)備等激光和非線性光學(xué)領(lǐng)域都具有廣泛應(yīng)用，但由于其具有軟脆、易潮解、對溫度變化敏感等特點(diǎn)，給高質(zhì)量的加工要求帶來了極大的困難，目前被公認(rèn)為最難加工的光學(xué)零件之一。 為了探索軟脆功能晶體材料KDP的超精密加工新方法，本文從KDP晶體易潮解的性質(zhì)出發(fā)，研究晶體潮解的機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上試驗(yàn)用不同的加工方法加工晶體，分析比較各工藝條件對加工表面質(zhì)量的影響

2、。 本文首先通過模擬不同的溫濕環(huán)境，觀察KDP晶體在各種環(huán)境中的潮解情況，用拉曼散射光譜方法分析了潮解后生成產(chǎn)物成分，用X射線衍射的方法分析了產(chǎn)物晶體類型，用高倍三維光學(xué)顯微鏡觀測了晶體潮解后微觀三維形貌，在總結(jié)大量潮解情況基礎(chǔ)上，給出潮解程度的衡量指標(biāo)。結(jié)果表明，KDP晶體在一定的潮濕空氣中發(fā)生潮解，潮解初期以潮解點(diǎn)的形式存在，潮解過程屬于物理溶解過程，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，潮解后晶體表面產(chǎn)物是KH<,2>PO<,4>鹽，這些潮解點(diǎn)

3、是由析出的不同方向的單晶堆積而成的圓形小凸包，直徑約幾微米甚至十幾微米，高度約1微米，而嚴(yán)重潮解后會在晶體表面產(chǎn)生不規(guī)則形貌的腐蝕坑。 其次，以溫度、相對濕度和表面粗糙度為參考變量，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，研究其對晶體潮解速率的影響，結(jié)果表明，當(dāng)相對濕度達(dá)到臨界值后晶體發(fā)生潮解，隨著溫度和相對濕度的升高，潮解速度加快，而且有越來越快的趨勢，表面質(zhì)量越差的晶體，越會先發(fā)生潮解。 最后，基于材料溶解的原理進(jìn)行晶體材料加工新方法的探索

4、，分別采用去離子水、酒精和二氧化硅混合溶膠為拋光液拋光晶體，比較工藝參數(shù)變化對材料去除率和加工表面質(zhì)量的影響，并從理論上對化學(xué)方法拋光晶體的試驗(yàn)可行性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，用去離子水進(jìn)行拋光時材料去除率大，十分喜人，但表面質(zhì)量不高，用現(xiàn)有的加工條件能得到表面粗糙度約為50nm的晶體，但通過改善試驗(yàn)條件，有提高表面質(zhì)量的可能性。而用酒精和二氧化硅混合溶膠為拋光液進(jìn)行拋光時，發(fā)現(xiàn)加工后的晶體表面粗糙度可達(dá)5nm，說明此法加工軟脆晶體時可行。