KDP晶體蒸發(fā)成核的數(shù)值模擬和實驗研究.pdf

1、成核和生長是溶液晶體生長的兩個重要環(huán)節(jié)。對生長階段，人們已提出多個晶體生長的理論模型；而對于成核階段，由于用肉眼，甚至用先進的儀器也難以觀測，人們對成核的研究遠不及對生長的研究。經典成核理論一直沿用至今，但其中的一些假設和計算結果的正確性還是值得研究的，需要進一步的工作去驗證和改進。
　　 磷酸二氫鉀（KDP）晶體是一種優(yōu)良的非線性光學晶體。作為目前唯一可大范圍用于慣性約束核聚變（ICF）的非線性光學晶體，對KDP晶體的研究既有

2、實際應用價值，又有重要的科學意義。另外，KDP晶體形態(tài)簡單，易于從水溶液中生長，使其成為研究晶體生長機理的理想對象。
　　 本文主要通過數(shù)值模擬和實驗的方法對成核過程進行了研究，主要工作包括以下幾個方面：
　　 ①運用Fluent軟件，在不同條件（溶液初始濃度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、基底）下，對蒸發(fā)過程中液滴內溶液濃度分布進行了初步模擬。通過分析數(shù)值模擬結果，判斷外部條件對液滴蒸發(fā)過程的影響，并選出利于實現(xiàn)“蒸發(fā)成核法”的

3、基底。
　　 ②實驗采用了一種新方法—“蒸發(fā)成核法”對成核進行研究。“蒸發(fā)成核法”的基本思路是：用微型注射器將一定濃度的溶液微滴注射到基底上，讓溶劑在一定的環(huán)境溫度和環(huán)境濕度下自然蒸發(fā)，溶質成核結晶，結晶后隨即使用原子力顯微鏡（AFM）進行觀察。首先，通過改變液滴的溶液濃度，判斷“蒸發(fā)成核法”的可行性。在實驗中得到了nm 尺度的晶核，確定了“蒸發(fā)成核法”的有效。將所得晶核的形狀及尺寸與經典成核理論進行了對比研究。另外，也發(fā)現(xiàn)了大