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ADP溶液稳定性及晶体生长的实验研究

作　者: 郭晋丽
导　师: 李明伟
学　校: 重庆大学
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: ADP晶体 pH值诱导期生长速度生长机制
分类号: O795
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 41次
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内容摘要

磷酸二氢铵(ADP)是KDP型晶体家族中的一员,作为大尺寸晶体应用于人们的生产实践中由来已久。由于其具有激光倍频效应、电光效应、压电效应等多种特殊功能,所以关于ADP晶体的研究应用一直为人们所关注。对于其研究的热点,主要在于:在保证晶体质量的前提下尽量提高晶体的生长速度、缩短其生长周期、降低成本。近年来,随着人们对ADP晶体特性的深入了解以及对其新用途的开发,ADP晶体在人类生活中也起着越来越重要的作用,所以对其研究也持续不断。不过对于其成核方面虽然前人已经做了一些研究,但是pH值改变后ADP过饱和溶液成核诱导期方面的实验研究及相关计算尚未见有文献报道。另外,到目前为止,通过测量生长速度以对不同pH值下ADP晶体(100)面生长动力学和生长机制的研究尚未见有文献报道。鉴于以上原因,本课题对ADP晶体的生长情况进行实验研究,主要做了以下几个方面的工作:①在30℃到60℃范围内,利用称重法对不同pH值条件下ADP溶液的溶解度进行了实验测定,并给出了相应的溶解度曲线。最后对实验结果进行了分析和解释。②研究了不同pH值下、不同温度的ADP过饱和溶液的成核过程,利用全程摄像的方法测定了不同情况下ADP过饱和溶液的诱导期,讨论了pH值、温度和过饱和比S等因素对诱导期的影响。并根据经典均匀成核理论,针对ADP溶液均匀成核的状况计算出了不同pH值和温度下的固-液界面张力、临界成核半径等成核参数。并通过对上述成核参数的分析,对改变pH值后溶液稳定性加强的微观原因进行了估计。最后通过对计算得到的表面熵因子与理论的比较,确定了ADP晶体的微观生长机制。③对40℃、不同pH值和过饱和度下ADP晶体(100)面的法向生长速度进行了测定。同时,利用实验数据计算出了不同pH值下、二维成核生长机制控制晶体生长时的台阶棱边能。我们也运用原子力显微镜(AFM)非实时观察了不同过饱和度、不同pH值下生长的ADP晶体(100)面的微观形貌,发现与正常pH值相比,在较低的过饱和度下,pH=2.5和pH=5.0的溶液中生长的晶体晶面上就出现了二维核。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
主要符号表  8-9
1 绪论  9-16
  1.1 研究背景及研究意义  9-12
    1.1.1 ADP 晶体简介  10-11
    1.1.2 ADP 晶体的研究意义  11-12
  1.2 课题的研究现状  12-14
    1.2.1 ADP 晶体成核过程的研究现状  12-13
    1.2.2 ADP 晶体生长的研究现状  13-14
  1.3 研究内容及特色  14-16
    1.3.1 本课题的研究内容  14-15
    1.3.2 本课题的主要特色  15-16
2 晶体成核与生长动力学理论  16-27
  2.1 晶体成核理论  16-23
    2.1.1 相变的基本条件  16-17
    2.1.2 相变驱动力  17-20
    2.1.3 成核类型  20-23
  2.2 生长动力学理论  23-26
    2.2.1 邻位面生长  23-24
    2.2.2 奇异面的生长  24-26
    2.2.3 粗糙界面的生长  26
    2.2.4 晶体生长速度的各向异性  26
  2.3 小结  26-27
3 不同pH 值下 ADP 溶解度的测定  27-31
  3.1 实验试剂  27
  3.2 实验仪器及设备  27-28
  3.3 不同pH 值下ADP 溶解度的测定  28-30
    3.3.1 实验步骤  28-29
    3.3.2 实验结果与讨论  29-30
  3.4 小结  30-31
4 ADP 过饱和溶液的成核研究  31-44
  4.1 溶液的成核诱导期  31-32
  4.2 ADP 溶液诱导期的测定  32-38
    4.2.1 测定方法  32
    4.2.2 实验试剂  32
    4.2.3 实验装置  32
    4.2.4 实验步骤  32-33
    4.2.5 结果与讨论  33-38
  4.3 固-液界面张力的计算  38-39
  4.4 其它成核参数的计算  39-41
  4.5 表面熵因子的计算  41-42
  4.6 小结  42-44
5 不同pH 值下 ADP 晶体生长  44-54
  5.1 引言  44
  5.2 实验  44-46
    5.2.1 实验试剂  44
    5.2.2 实验设备  44
    5.2.3 实验步骤  44-46
  5.3 结果与讨论  46-53
    5.3.1 不同pH 值下ADP 晶体（100）面生长速度与过饱和度的关系  46-47
    5.3.2 低过饱和度下（100）面的生长机制  47-49
    5.3.3 高过饱和度下（100）面的生长机制  49-51
    5.3.4 不同生长条件下ADP 晶体（100）面的微观形貌  51-53
  5.4 小结  53-54
6 结论与展望  54-56
  6.1 主要结论  54-55
  6.2 后续研究工作的展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-60
附录  60
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  60
  B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目  60

ADP溶液稳定性及晶体生长的实验研究

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