孙国利
- 作品数：4 被引量：1H指数：1
- 供职机构：北京玻璃研究院更多>>
- 相关领域：理学更多>>
- 生长钨酸铅晶体开裂现象的分析
- 2000年
- 目前 ,钨酸铅晶体已被选为欧洲核子中心 (CERN)的CMS实验的精密电磁量能器 (EMC)的探测材料。CMS实验对晶体的光输出、辐照性能、透过率及尺寸要求很高 ,要求尺寸为 2 3mm×2 3mm× 2 30mm× 2 6mm× 2 6mm。目前 ,对钨酸铅晶体的研究已取得了很大的进展。但是在生长技术方面还存在一定问题。利用下降法和提拉法生长钨酸铅晶体经常遇到的问题是开裂问题。由于开裂而影响晶体尺寸 ,使其不能达到CMS实验的要求。提拉法生长钨酸铅晶体 :晶体开裂主要与温场、籽晶方向、提拉速度有关。实验表明 ,最佳温场 :轴向温梯 30℃～ 40℃ /cm ,径向温梯越小越好 ,一般不大于 5℃ /cm。用a轴方向的籽晶生长出的晶体其形状不易控制且易开裂 ,而用c轴方向的籽晶生长出的晶体不易开裂。生长速率对晶体的完整性有较大的影响。最大生长速率取决于晶体中的温梯大小 ,提高晶体中的温梯可提高生长速率 ,但晶体中的温梯太大将会引起过高的热应力、引起位错密度增加、甚至晶体开裂。此外 ,开裂还与晶体旋转速率有关。晶体旋转搅拌熔体 ,不但有利于熔体中溶质混合均匀 ,通过晶体旋转来控制固液界面的形态 ,还可以提高晶体散热速率。下降法生长钨酸铅晶体 :主要开裂的部位有 4处 :A型 ,晶体下部距籽晶 2 0～ 30mm处开裂 ;B型 。
- 孙国利郑连荣韦瑾范宇红
- 关键词：钨酸铅引上法晶体生长开裂布里奇曼法
- 下降法生长钨酸铅晶体中光散射中心的研究被引量：1
- 2000年
- 钨酸铅晶体因其优异的闪烁性能和低廉的成本而颇受人们重视 ,欧洲核子研究中心(CERN)已将其作为建造大型强子对撞机 (LHC)的精密电磁量能器 (ECAL)的首选闪烁晶体。但在生长过程中 ,由于原料非同成份挥发形成的过剩组分、熔体中的杂质和熔解于熔体中的气体以及晶体生长工艺优化不够而导致PWO晶体光散射中心得以形成。该缺陷降低了PWO晶体的透过率 ,这必然也会降低晶体的光产额。本文详细论述了PWO晶体光散射中心的类型、分布特点、产生原因以及消除方法。光散射中心主要由气态包裹体和固态包裹体构成。经观察发现 ,该缺陷在晶体中的分布主要有两个部位 :1 .籽晶熔接线附近。我们常常发现晶体在该部位炸裂。在开裂面上发现有粒径在 0 .1～1 .5mm之间、浑圆状、黄色 褐色的固态包裹体。若原料配比或熔体局部偏离化学计量比时 ,易形成成份为Pb2 WO5 或WO3 的包裹体。在冷却过程中发生相变 ,使晶体该部位出现微裂纹 ,从而使晶体变得易于开裂。2 .从晶体顶部至下 1 0 0mm处。主要为气态包裹体俗称气泡 ,沿晶体生长轴方向呈串珠状分布。常常呈黄色 ,使晶体看上去发黄。气态包裹体是导致PWO晶体朦胧或形成散射雾芯的主要原因。由于生长炉的高温区位于坩埚中部 ,这个部位的烧结体首先熔化成熔体 。
- 孙国利郑连荣韦瑾范宇红
- 关键词：钨酸铅晶体包裹体布里奇曼法
- 消除下降法生长钨酸铅晶体宏观缺陷的工艺研究被引量：1
- 2000年
- 钨酸铅晶体因具有高密度 ,低成本 ,快的衰减时间及耐辐射等特点 ,引起了高能物理界的关注 ,已被看作是一种很有竞争力的探测器材料。它已被选为欧洲核子中心 (CERN)的CMS实验的精密电磁量能器 (EMC)的探测材料。CMS实验对晶体的光输出、辐照性能、透过率及尺寸要求很高 ,要求尺寸为 2 3mm× 2 3mm× 2 30mm× 2 6mm× 2 6mm。对晶体的光输出、辐照性能及透过率要求很高 ,因此必须改进工艺提高晶体的结构完整性。我们采用下降炉 ,采用硅碳棒加热 ,利用在大气气氛中进行晶体生长 ,加籽晶定向减少晶体的开裂 ,生长速度控制在 0 .4～ 1 .0mm/h之间 ,采用 4N原料 ,得到了 2 3mm× 2 3mm× 2 30mm× 2 6mm× 2 6mm的晶体。我们发现晶体的缺陷主要集中在晶体生长的初期和末期。主要有包裹物、气泡、散射颗粒等。通过研究界面稳定的条件下 ,最大生长速率的变化 ,分析了缺陷形成的原因。并通过设计相关实验 ,证实了我们的分析 ,提出较为合理的工艺改进方案。经过实验 ,我们已生长出无气泡 ,无包裹物 ,无开裂的满意尺寸晶体 ,其透过率在 35 0nm处为 1 0 % ;在 42 0nm处为 5 0 %。光输出及辐照性能都有显著提高。
- 郑连荣孙国利韦瑾范宇红陈刚任绍霞
- 关键词：布里奇曼法闪烁晶体
- 钨酸铅晶体冷加工工艺研究
- 2000年
- 钨酸铅晶体的优越性主要体现在高密度 ( 8.2 8g/cm3 )、短的辐射长度 ( 0 .89cm)、小的莫莱尔半径 ( 2 .1 9cm)和短的衰减时间。作为西欧大型强子对撞机 (LHC)中精密电磁量能器的唯一候选材料 ,近几年来受到国内外学者的普遍关注。PWO晶体属CaWO4型结构 ,有两个解理面( 0 1 1 )和 ( 1 0 1 )。其机械性能较差、脆性大、易解理、抗热震性差。CMS实验对PWO晶体的尺寸及外形要求比较严格。长度要求为 2 30mm。晶体外形主要由两个相互垂直的面、一个斜面和一个复合斜面构成。其中的垂直面和单斜面加工时容易控制 ,加工难度主要为复合斜面。故加工符合CMS要求的PWO晶体的难度不但来自于晶体本身特点 ,而且在于其要求的形状难于控制。1 晶体外形的控制 经过不断摸索 ,我们分别使用内圆切割机和万能铣床都可加工出形状符合CMS要求的晶体。在使用内圆切割机时 ,用石膏和粘性很好的胶粘固定晶体。这样就消除了在早期的实验中 ,由于晶体固定差而产生的诸如擦痕、凹槽等局部缺陷。采用新工艺切出的晶体具有很好的表面光洁度和平坦性 ,尺寸误差小于 1 0 0 μm。这些都极有利于接下来的抛光工序 ,从而节约了大量的人力和物力。我们使用万能铣床也加工出形状符合CMS要求的晶体。主轴转速最高为 :1 5 0 0r/min(因抖动?
- 孙国利张长森刘铮丁小东
- 关键词：钨酸铅晶体晶体加工抛光
