氟硼酸鋇鈉雙折射晶體及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種氣測酸頓軸雙折射晶體及其制備方法和應用，特別是一種用于紅 外-深紫外波段的分子式為化3B32炬3〇e) 2?的氣測酸頓軸雙折射晶體及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 雙折射現象是光在非均勻的介質晶體中傳播時表現出來的重要特性之一，可W用 光的橫波性質來解釋。光在非均質體巧日立方系W外的晶體）中傳播時，除了個別特殊的方 向（沿光軸方向）外，會改變其振動特點，分解為兩個電場矢量振動方向互相垂直，傳播速度 不同，折射率不等的兩束偏振光，該種現象稱為雙折射，該樣的晶體稱為雙折射晶體。兩束 光中其中一束遵守折射定律的稱為0光（ordinary ray、尋常光)，其折射率用n。表示，另一 束不遵從折射定律的稱為e光（extraordinary ray、非常光)，其折射率用n。表示，該兩束 光都是偏振光。由于晶體材料各向異性，該兩束折射光線的夾角大小與光波的傳播方向W 及偏振狀態有關。產生雙折射現象的晶體可分為單軸晶體和雙軸晶體，稱為單軸晶體的材 料屬于H、四或六方晶系，稱為雙軸晶體的材料屬于H斜、單斜或正交晶系，方便使用的雙 折射材料是單軸晶體。利用雙折射晶體的特性可W得到線偏振光，實現對光束的位移等，從 而使得雙折射晶體成為制作光隔離器、環形器、光束位移器、光學起偏器和光學調制器等光 學元件的關鍵材料。
[0003] 常用的雙折射材料主要有方解石晶體、金紅石晶體、LiNb化晶體、YV04晶體、 a-BaB2〇4晶體W及MgFs晶體等。然而方解石晶體主要W天然形式存在，人工合成比較困 難，一般尺寸都比較小，雜質含量比較高，無法滿足大尺寸光學偏光元件的要求，而且易于 解離，加工比較困難，晶體利用率低，普通方解石晶體只能使用于350nm W上波段，紫外光 學級方解石晶體獲得困難，其使用波段也無法達到深紫外區（<250nm)。金紅石也主要W天 然形式存在，人工合成比較困難，且尺寸較小，硬度大，難W加工。LiNb化晶體易于得到大尺 寸晶體，但雙折射率太小。YV化是一種性能良好的人工雙折射晶體，但是它的透過范圍是 400-5000皿，不能用于紫外區，而且由于YV04烙點高，必須使用鑲巧巧進行提拉生長，且生 長的氣氛為弱氧氣氛，從而在生長時存在鑲元素的變價問題，從而使得晶體的質量下降，不 易獲得高質量的晶體。a-BaB2〇4由于存在固態相變，很容易在晶體生長過程中開裂。MgFs 晶體的透過范圍是ll〇-8500nm，它是一種應用于深紫外很好的材料，但是它的雙折射率太 小，不適合用作制造格蘭棱鏡，只能用于洛匈棱鏡，且光速分離角小，器件尺寸大，使用不 便。本發明提供的NasBas化〇e)2F雙折射晶體的透過范圍寬（180-3300皿)，并且雙折射率 大（0. 090-0. 240)，且可用于紫外深紫外波段（180-350nm)。
【發明內容】
[0004] 本發明的一個目的在于提供一種氣測酸頓軸雙折射晶體，該晶體化學式為 化3B32化〇e) 2?，分子量為459. 37，屬于六方晶系，空間群為P6 (3) /m，晶胞參數為a = 7. 3490(6)A，C = 12. 6：340(2)A，V = 590.93(12)A3, Z=2,其透過范圍寬 180-3300nm，并且 雙折射率大0. 090-0. 240,且能用于紫外深紫外波段180nm-350nm。
[0005] 本發明的另一目的在于提供NasBas炬3〇e)2F雙折射晶體的制備方法。
[000引本發明的再一目的在于提供崎8曰2化0e) 2F雙折射晶體的應用。
[0007] 本發明所述的一種氣測酸頓軸雙折射晶體，該晶體化學式為NasBas化〇e)2F，分 子量為459. 37,屬于六方晶系，空間群為P6 (3) /m,晶胞參數為a = 7. 3490㈱A, C = 12. 6340 (2) A，V = 590. 93(12) A'\ 2=2。
[0008] 所述氣測酸頓軸雙折射晶體的制備方法，采用化合物高溫烙體法生長晶體或加入 助溶劑生長晶體，具體操作步驟按下進行：
[0009] a、將含軸、含頓、含測和含氣化合物按摩爾比軸：頓：測：氣=3:2:6:1混合研磨， 裝入笛金巧巧中，加熱至溫度82(TC得混合烙體，恒溫1-100小時；
[0010] 或將含軸、含頓、含測和含氣化合物按摩爾比軸：頓：測：氣=3:2:6:1中加入助 烙劑，混合研磨，裝入笛金巧巧中，加熱至溫度82(TC得混合烙體，恒溫1-100小時；
[0011] b、在混合烙體表面或烙體中生長晶體：先將步驟a中的混合烙體降溫至 803-816C，再將巧晶固定在巧晶桿上，從巧晶桿頂部下巧晶至混合烙體表面或烙體中，W 0- 10化/min的轉速旋轉巧晶或巧巧，同時W 〇-15mm/h的速度向上提拉晶體；
[0012] 或先將步驟a中加入助烙劑的混合烙體降溫至700-795C，再將巧晶固定在巧 晶桿上，從巧晶桿頂部下巧晶至混合烙體中，W 〇-l(K)r/min的旋轉速率旋轉巧晶桿，W 0. 1-5C /d的速率緩慢降溫，同時W 〇-15mm/h的速度向上提拉晶體；
[0013] C、待單晶生長到所需尺度后，加大提拉速度，使晶體脫離烙體液面，W溫度 1- 10(TC A的速率降至室溫，然后緩慢從爐膛中取出，即可得到軸頓測氧氣雙折射晶體。
[0014] 步驟a中所述的含軸化合物為純度99. 9%的氧化軸、氨氧化軸、氯化軸、漠化軸、氣 化軸、碳酸軸、硝酸軸或偏測酸軸；所述的含頓化合物為純度99. 9%的氧化頓、氨氧化頓、氯 化頓、漠化頓、氣化頓、碳酸頓或硝酸頓；所述的含測化合物為純度99. 9%的測酸或氧化測； 所述的含氣化合物為純度99. 9%的氣化軸或氣化頓。
[0015] 步驟a中助烙劑為純度99. 9%的氣化軸、氧化軸、氯化軸、氧化測、偏測酸軸、氣化 頓、氯化頓、漠化軸或測酸。
[001引步驟a中NasBas化0e)2F與助烙劑的摩爾比為1:0. 2-4。
[0017] 所述氣測酸頓軸雙折射晶體，該晶體用于紅外-深紫外波段，為負單軸晶體， ne<n。，透過范圍 180-3300皿，雙折射率為 0.090 (3300nm)-0.240 (180nm)之間。
[0018] 所述氣測酸頓軸雙折射晶體在制備制作偏振分束棱鏡的應用。
[0019] 所述的偏振分束棱鏡為格蘭型棱鏡、渥拉斯頓棱鏡、洛匈棱鏡或光束分離偏振器。
[0020] 制備NagBag化〇e) 2?的化學方程式為：
[0021 ] NaF+NagCOg+SBaCOg+GHgBOg - ^3832 炬3〇6) 2尸+〔化 t +&0 個
[0022] NaF巧化0H巧BaC〇3+細3BO3 一化sBa]炬306) 2F+C化 t +&0 個
[0023] NaF巧化C1 巧BaC〇3+6H3B〇3 一化sBa]炬306) 2F+C化 t +&0 t +肥 1 個
[0024] NaF巧NaBr+2BaC〇3+6H3B〇3 一化sBa]炬306) 2F+C化 t +&0 t +HBr 個
[00巧]NaF+2化0+2Ba(N〇3)2+細3BO3 一化sBa]炬306) 2F+N02 t +&0 個
[0026] NaF+NagCOg+SBaO+GHsBOg+O. BBaFg 一化sBa]炬3〇6) 2尸+〔化 t +&0 t +HF 個
[0027] NaF+NagCOg+SBa (OH) 2+6H3BO3+O. 4B203 - ^3833 炬3〇6) 2尸+〔化個 +&〇 個
[002引 NaF+Na2C03巧BaCls+e&BOs+NaCl 一化sBa]炬3〇6) sF+C化 t +&0 t +肥 1 個
[0029] NaF+Na2C〇3+2BaBr2+6H3B〇3+2NaB〇2 一化sBa]炬306) 2F+C化 t +&0 t +皿r 個
[0030] NaF+Na2C〇3+2BaBr2+6H3B〇3+2. 5NaN〇3 一化sBa]炬3〇6) sF+C化 t +&0 t +皿r t +N02 個
[0031] NaF+Na2C〇3+2BaBr2+6H3B〇3+3NaBr 一化sBa]炬3〇e)2F+C〇2 t +&0 t +皿r 個
[0032] NaF+NagCOg+SBaBrg+GHgBOg+SNaBr 一 ^3832 炬3〇6) 2F+CO2