人工晶体学报第４０卷
管理想的衬底材料¨。。
从熔体中生长蓝宝石单晶的方法主要有提拉法、导模法、坩埚下降法、泡生法等，其中泡生法是生长大尺寸蓝宝石单晶最常用的方法。其主要特点是晶体向熔体内生长，可以一直长到距坩埚壁１０—３０ｉＴｉｍ的位置，在整个生长过程中晶体不被提拉出坩埚。晶体内温差小，从而有效地减小了残余应力，防止晶体开裂，并降低了位错密度旧Ｊ。由于蓝宝石生长过程不可视，无法对生长过程进行实时观测，给晶体质量控制带来了障碍。利用计算机数值模拟可以方便、快捷地对晶体生长过程进行优化仿真，并提供无法通过观察和测量得到的信息，大大降低了实验成本和周期。本文采用数值模拟和对比分析的方法，对泡生法生长蓝宝石单晶的热场进行改进和优化。目的是通过优化泡生炉内的热场，减小结晶前沿的温度梯度，降低晶体内部由于温度梯度过大而产生的缺陷，并减小加热器功耗，从而获得更高的产率和更好的晶体质量。
２模型简化与边界设定
２．１物理模型和数学描述
本文采用常用的坩埚外径为２５０ｌｌｌｍ的泡生法单
晶炉［４】。物理模型采用简化的二维轴对称模型，如图
１。数值模拟采用俄罗斯ＳＴＲ公司开发的晶体生长专
业模拟软件ＣＧＳｉｍ，该软件用于泡生法蓝宝石单晶的
生长模拟和实验验证已被大量文献所报道＂引。
模拟过程考虑了晶体、熔体和坩埚内的能量守恒，
高温熔体内的湍流流动，以及半透明晶体内的镜面辐
射热交换。由于长晶过程十分缓慢，故模拟过程设为
稳态。长晶过程由以下守恒方程决定：
熔体内的连续性方程：Ｘ７?ＰⅡ＝０
图１炉体结构简图
Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｕｒｎａｃｅ
（１）
熔体内的动量守恒方程：‘ｐ面ｄｕ＝一Ｖｐ＋Ｖ?（２９。行专）＋ｐ归（ｒｏ—ｒ＞ｇ（２）
晶体和熔体内的能量守恒方程：ｐｑｉｄＴ＝Ｖ?（Ａ甜Ｖｒ）一Ｖ?’ｑ。其它固体区域的热平衡方程：Ｖ?（ＡＶＴ）一ｑ＝０
固体表面问的辐射换热：ｇ≯‘＝Ｅｋ盯Ｚ＋（１一占。）吼ｉｎ（３）（４）（５）
式中Ｍ?流体速度，ｐ一密度，ｇ一重力矢量，Ｐ一压强，ｑ，一净辐射通量，卢一热膨胀系数，｜ｓ－应变张量，ｑ－比热，ｎ温度，％一晶体熔点，ｐ耐一有效动力粘度，Ａ．导热率，ｑ一内热源发热量，９ｉｎ、ｇｏＵｔ一流进和流出表面｜ｊ｝的辐射通量，ｇ。?表面ｋ的发射率，盯．斯蒂芬?波尔兹曼常数。
２．２边界条件
籽晶与籽晶夹头的对流换热条件：轴对称条件：
结晶区的热边界条件：
＿Ａｃ警＝以丁一Ｔｏ）
塑：０
一Ｏｒ
吐警砘（Ｍ。…，
（６）
（７）
（８）
固液界面处的热平衡条件：一Ａ。凡ｉ（ＶＴ）。一Ａｍｎｉ（ＶＴ）。＝日，Ｔ＝Ｌ（９）式中Ａｏ－晶体导热系数，Ａｈｉ－－熔体导热系数，危。一籽晶夹与籽晶的对流换热系数，ｈＩ－坩埚外壁的对流换热系数，ｇ，．辐射换热，日一相变潜热，％－籽晶夹内冷却水温度，Ｌ一坩埚外壁温度，咒一蓝宝石晶体的熔点２３２３Ｋ，下标ｃ
和ｍ分别代表晶体和熔体。
第１期
汪传勇等：泡生法生长蓝宝石单晶的热场改进与模拟优化
２．３生长参数
计算中采用的生长参数见表ｌ。
表１模拟计算中所采用的生长参数
Ｔａｂｌｅ１
Ｇｒｏｗｔｈ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ
ｐｍｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
Ｖａｌｕｅ１１２１２５１００
３００
３００
Ｉｎｔｅｒｎａ【ｃｒｕｃｉｂｌｅｍｄｉｕ＆／ｔｏｎｉＥｘｔｅｒｎａｌｅｍｃｉｂｌｅｒａｄｉｕｓ／ｎ＇ｍｌ
Ｃｒｙｓｔａｌｒａｄｉｕｓ／ｒａｍ
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｏｆｔｈｅｆｕｒｎａｃｅｗａｌｌ／ＫＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅ
ｃｏｏｌｉｎｇ
ｗａｔｅｒ／Ｋ２．４物性参数
计算中所用到的蓝宝石晶体的热物性参数见表２。
表２蓝宝石晶体的热物性参数‘’１
Ｔａｂｌｅ２
ＴｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓａｐｐｈｉｒｅａｎｄＭｏ【’】
Ｔｈｅｒｒａｏｐｈｙｓｉｃａｌ
ｐａｍｍｅｔｅ８
Ｍｅｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔ／Ｋ
Ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
ｏｆ
ｍｅｌｔ／Ｗ?Ｉｌｌ’ｌ?Ｋ一１
Ｄｅｎｓｉｔｙｏｆ
ｍｅＩｔ／ｋｇ?ｍ。
Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙｏｆ
ｍｅｌｔ
Ｈｅａｔ
ｃａｐａｃｉｔｙｏｆ
ｍｅｌｔ／Ｊ?ｋｇ’１?Ｋ’１
７１１ｌｅｍｕｄｅｘｐａｎｓｉｏｎ／１?Ｋ’１Ｄｙｎａｍｉｃ
ｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｍｅｌｔ／Ｐａ?８
Ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｒｙｓｔａｌ／Ｗ?ｍ’ｌ?Ｋ。１
Ｄｅｎｓｉｔｙｏｆ
ｃｑｓｔａｌ／ｋｇ?ｍ。
Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙｏｆｃｒｙｓｔａｌ
Ｈｅａｔｃａｐａｃｉｔｙ
ｏｆｅｒｙｓｔａｌ／Ｊ?ｋｓ－１?Ｋ。１
Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｈｅａｔ／Ｊ?Ｋ‘１
ＴｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＭｏ／Ｗ?ｍ～?Ｋ‘１
Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ
ｏｆＭｏ
３
热场改进与优化
晶体生长炉内的热场分布，对生长出的晶体质量至关重要。轴向和径向温度梯度过大或过小都不利于
生长优质单晶。一个合适的热场，要求固液界面上有一定的温度梯度，从而提供生长的驱动力，但温度梯度不能过大，过大的热应力会引起位错，甚至使已长出的晶体产生开裂¨引。本文分别对热屏形状、加热器位置和保温层厚度进行了改进，目的在于优化炉内热场分布，降低晶体内部轴向温度梯度，适度增大径向温度梯度，从而降低晶体内部热应力，促进凸界面的形成，提高晶体质量。
（１）对热屏的改进：改进前热屏水平放置，改进后采用４５。锥角；（２）加热器的改进：减小环形加热器半
图２改进前（左）和改进后（右）的对比图
径，使加热器更贴近坩埚；（３）保温厚度的改进：使炉Ｆｉｇ．２
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ
ｂｅｆｏｒｅ（１ｅｆｔ）ａｎｄａｆｔ盱（ｒｉｇｈｔ）ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
底和侧壁保温热屏加厚。图２示出改进前、后炉体结构的对比。
３．１
改进后晶体中的轴向温度梯度
在大直径蓝宝石单晶生长过程中，随着晶体表面积增大，散热加快。若轴向温度梯度过大，会使得热应力过大而导致晶体开裂。因此，生长大尺寸晶体时需加强上部保温，减小轴向温度梯度¨１｜。在对炉内顶部
泡生法生长蓝宝石单晶的热场改进与模拟优化
作者：汪传勇， 左然， Andrey Smirnov， Kirill Mazaev， WANG Chuan-yong， ZUO Ran，Andrey Smirnov， Kirill Mazaev
作者单位：汪传勇,左然,WANG Chuan-yong,ZUO Ran(江苏大学能源与动力工程学院,镇江,212013)，Andrey Smirnov,Kirill Mazaev,Andrey Smirnov,Kirill Mazaev(STR
Group,st.Petersburg 194156,Russia)
刊名：
人工晶体学报
英文刊名：JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS
年，卷(期)：2011,40(1)
参考文献(11条)
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本文读者也读过(8条)
1.李金权.苏小平.那木吉拉图.黎建明.张峰翊.李楠.杨海.LI Jin-quan.SU Xiao-ping.NAMu-jilatu.LI Jian-min .ZHANG Feng-yi.LI Nan.YANG Hai气体湍流对泡生法生长蓝宝石单晶温场的影响[期刊论文]-人工晶体学报2008,37(1)
2.汪传勇泡生法蓝宝石单晶生长的热场分析与数值模拟研究[学位论文]2011
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4.李真.CHEN Zhen-qiang.陈宝东.LI Zhen.CHEN Zhen-qiang.CHEN Bao-dong泡生法高质量蓝宝石晶体的研究[期刊论文]-人工晶体学报2008,37(4)
5.孙广年.于旭东.沈才卿.SUN Guang-nian.YU Xu-dong.SHEN Cai-qing泡生法生长高质量蓝宝石的原理和应用[期刊论文]-宝石和宝石学杂志2007,9(4)
6.邹宇琦.梁宇.周海涛.黄万霞.叶宁.ZOU Yuqi.LIANG Yu.ZHOU Hai-tao.HUANG Wan-xia.YE NingΦ125 mm光学级蓝宝石晶体生长[期刊论文]-人工晶体学报2009,38(5)
7.纪秀峰蓝宝石晶体生长工艺及设备[期刊论文]-电子工业专用设备2011,40(7)
Bo SAPMAC法生长蓝宝石晶体的温场设计、工艺分析与控制[期刊论文]-无机材料学报2007,22(2)本文链接：https://www.doczj.com/doc/712519476.html,/Periodical_rgjtxb98201101016.aspx
泡生法与提拉法最大的区别 作者：Mark浏览次数：90日期：2011年6月27日17:20 摘要： 相信很多新手都会疑问：泡生法和提拉法的最大区别在哪里，因为无论从长晶过程以及长晶设备来看，两者的区别都不是很大，这里我为大家稍微讲述两者的区 别。提拉法 在一定温度场、提拉速度和旋转速度下，熔体通过籽晶生长，形成一定尺寸的单晶。其优点有：通过精密控制温度梯度、提拉速度、旋转速度等，可以获得优质大单晶； .可以通过工艺措施降低晶体缺陷，提高晶体完整性； .通过籽晶制备不同晶体取向的单晶； .容易控制。 提拉法的缺点是： .由于使用坩埚，因此，容易污染； .对于蒸气压高的组分，由于挥发，不容易控制成分； .不适用于对于固态下有相变的晶体。
提拉法晶体生长装置示意图 上图介绍了提拉法的过程示意图，也许可以帮助您了解提拉法的机理与过程。 泡生法 泡生法（Kyropoulos method）的原理与提拉法类似。首先原料熔融，再将一根受冷的籽晶与熔体接触，如果界面的温度低于凝固点，则籽晶开始生长。为了使晶体不断长大，就需要逐渐降低熔体的温度，同时旋转晶体，以改善熔体的温度分布。也可以缓慢地(或分阶段地)上提晶体，以扩大散热面。晶体在生长过程中或生长结束时不与坩埚壁接触，这就大大减少了晶体的应力，不过，当晶体与剩余的熔体脱离时，通常会产生较大的热冲击。
泡生法与提拉法的最大区别在于，泡生法是利用温度控制生长晶体，生长时只拉出晶体头部，晶体 部分依靠温度变化来生长，而拉出颈部的同时，调整加热电压以使得熔融的原料达到最合适的生长温度范围。 泡生法晶体生长装置示意图 对于泡生法，最大的难点个人认为是气泡的问题，通常从顶部生长晶体很容易引入气泡造 成晶体质量缺陷，其次钼系统的损耗和高温下的变形也是提高了生长成本和生长难度。 但相信从事这些方法的顶级厂商对于这些问题都有相应的解决方法，其实生长宝石的方法有很多，由于宝石的加工难度大，所以针对不同产品采取不同方法差距很大，直径小于50mm，质量要求不高的火焰法是绝对首选，而大尺寸平板，导模法最有优势，泡生法在体材料方面无人能敌，而热交换法在生长过程中稳定，易控制，重复性好，不宜产生气泡问题，但其成本和生长周期一直是高居不下.
优化处理笔记： 一、优化处理的概念 ?定义：优化处理(Enhancement and Treatment of Gemstone)是指除切磨和抛光以外，用于改善珠宝玉石的外观(颜色、净度或特殊现象)、耐久性或可用性的所有方法。 ?优化处理可进一步划分为优化(Enhancement)和处理(Treatment)两类。 ?优化是指“传统的、被人们广泛接受的使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化处理方法”。市场上不予声明当做天然宝石出售。 ?常见：热处理、漂白、浸蜡（除绿松石）、浸无色油、染色（玉髓玛瑙） ?处理是指“非传统的，尚不被人们接受的优化处理方法”，如染色处理、辐照处理、表面扩散处理等。属于处理的宝石在市场出售时，必须声明其经过人工处理的真实性。 ?常见：染色、漂白（翡翠）、浸有色油、浸蜡（绿松石）、充填（玻璃、塑料或其它聚合物等硬质材料充填）、辐照、扩散、覆膜、高温高压处理等 一、热处理 ? 1.原理： ?热处理是通过高温条件下改变色素离子的含量和价态，调整晶体内部结构，消除部分内含物等内部缺陷，来改变宝石的颜色和透明度。 ?经常通过产生氧化或还原环境以增强稳定效果。 ? 2.作用： ①改色 ②产生星光 ③去除丝光，提高宝石的透明度和净度 ④诱发裂隙，产生晕彩 ⑤对辐照处理所产生的不必要色心加以去除 ⑥净化 鉴别： ①放大观察：内部包体熔化、晶体圆化，周围裂隙发育 ②颜色出现不均匀的扩散晕或色块。 ③光谱：热处理的蓝色蓝宝石在台式分光镜下观察，缺失450nm吸收带， ④荧光：某些热处理的蓝色蓝宝石在短波紫外光下显示弱的淡绿色或淡蓝色荧光。 ⑤已切磨好的样品表面会产生一些凹凸不平的麻坑。为了消除麻坑而进行的第二次抛 光时，常出现双腰棱、多面腰棱现象。 二、表面扩散处理 方法：在一定的温度下，将磨好的刻面或弧面宝石放入同种物质的粉末中，并加入致色元素，这些元素可向宝石内扩散，以改进宝石的颜色或增加光学效应。 ?用Cr做致色剂时可产生红色扩散层； ?用Fe、Ti做致色剂时可产生蓝色扩散层；用Cr、Ni做致色剂可产生橙黄色扩散层。 2、举例：红宝石、蓝宝石的表面扩散
宝石的优化处理 宝石的优化处理是通过改变宝石的颜色、光学效应或韧度改善宝石外观的过程,它不包括宝石的切磨和抛光 对于优化处理的宝石些已经被市场所接受,可以当作天然宝石出售。例如,斯里兰卡灰白色蓝宝石经加热处理变为蓝宝,坦桑尼亚褐色黝帘石经热处理变为蓝色黝帘石无色黄玉经辐射处理变为蓝色黄玉,以及玛瑙经过染色和熔烧呈现出各种颜色等些处理宝石需注明出售也能被市场接受。如,辐射处理的蓝色钻石,注油的红宝石和祖母绿,染色的翡翠和石英岩等。而一些经处理后带有有害物质的宝石,则不能被公众接受。如带有放射性残余的黄玉等 近年来,随着优质珍贵宝石资源的枯竭,随着新技术新材料的发展,改善宝石品级、丰富宝石市场越来越重要,宝石优化处理工作成为宝石科研的重要课题 常用的宝石优化处理方法有表面处理、染色处理、热处理、辐射处理等 一、表面处理 在透明宝石底部涂上一层颜色或贴上一小块彩色箔,然后采用封闭式背面镶嵌以改善宝石的颜色。在不透明或半透明宝石表面涂上一层蜡,以增加宝石的光泽和色彩
这是一些古老的改色方法,现在有时仍在使用,将浅黄色钻石亭部涂以一弹层蓝色以消色彩:在玻璃仿制品背部涂以不透明涂料增加亮度,将绿松石表面进行蜡处理以改 鉴定时用放大镜仔细观察不难发理各种处理的痕迹,这些处理一旦被去除,将会使宝善光和颜色石的外观发生变化 二、染色处理 这种处理方法常用于多孔的材料或含相当多裂纹和裂隙的宝石,染料可以渗透进宝石被孔隙和裂缝中。 染料可以是有机染料或无机的化合物,前者通过溶剂的挥发而致色,后者经过化学反的孔或裂中应而沉淀,无机染色通常着色耐久,面有机染色颜色鲜艳但会退色 市场上大多数祖母绿都经过油浸染处理,有时是有色油注入其裂隙之中,改善了祖母绿的清晰度和颜色。石英岩、大理岩,玛瑙玉等常染成各种鲜艳的颜色,染色大量出现常常以假乱真,灰玉翻和一些多孔的蛋白石在糖溶液中煮过,经浓硫酸处理后,除去糖中的氢和氧,所剩下的是均匀的黑色的碳,使宝石变为黑玉和黑蛋白石。也可用硝酸银将珍珠染成黑色。 染色处理的品种很多,仔细观察时可能会发现颜色的分布与裂隙和孔度有关,吸收酸银将珍珠染成黑色光谱和紫外荧光可能显示染色剂的存在,查尔斯滤色镜和热针等也可能会发现疑点三、加热处理和扩散处理 加热处理是在高温条件下改变色离子的含量和价态,调整晶
末法时代善知识难逢，明师难遇，到处是外表光鲜，言行不一的邪师，到处是以盲引盲，招徒蓄众的邪魔，学佛人如果不能明辨正邪，有所定见，就容易人云亦云，沾染魔见，走火入魔，陷自己于万劫不复的地步，这一点大家千万不可轻忽。其实，末法时代学佛最安全最保险的方法就是——“以古为师”，以志节高超，名耀千古的历代祖师大德为师，以祖师大德的珍贵开示作为我们修行的座右铭。 忍之为德，持戒苦行所不能及 对于自己的起心动念，要时时保持觉察、觉照，难忍能忍、难行能行,及时地把错误的想法转成正确的想法,如此，才能清净三业，圆满福慧。修习忍辱，借假修真,以达究竟。初修习“忍辱”时，因要与自己的习气背道而驰，心中一定会有百般的难受，能够勉强自己忍下来，这就是“伏忍”；忍了一次，二次……久而久之，就能驾驭自己的习气、烦恼，对逆境、顺境都能甘心甘受，这就是达到“柔顺忍”的境界；若自己能够进一步保持不动的心，不落入是非善恶的相对境界，契悟到诸法实相，这念心安住在不生不灭，就是成就“无生法忍”；更进一步契入佛果，达到究竟寂灭的境界，就是“寂灭忍”。 在皈依的方式上，首应发大誓愿，然后精进修行。大誓愿即四弘誓愿，是依观察四谛的真实，怜愍一切，起大悲心： 众生无边誓愿度：观察世间诸苦的逼迫，欲令一切众生出离苦海，即“未度苦谛，令度苦谛”。烦恼无尽誓愿断：观察诸苦都由烦恼所招感，欲令一切众生永断烦恼，同获解脱，即“未解集谛，令解集谛”。 法门无量誓愿学：为了自行化他，应遍学一切法门，即“未安道谛，令安道谛”。 佛道无上誓愿成：自行化他的究竟在于证得涅盘安乐的境界，即“未证灭谛，令证灭谛”。此发四弘誓愿，又名发菩提心，若此愿心不发，则道业将不坚固，容易退失疑悔。依此大愿心的驱使，沉浸于“法”的喜悦中，精进修行五门：布施、持戒、忍辱、精进、止观大论云：秦言知者，知过去、未来、现在，众生、非众生数，有常、无常等，一切诸法，
宝石优化处理及方法 摘要： 宝石由于其特殊的魅力，一直为人们所喜爱，随着科技的进步，人们生活水平的日益提高，人们对宝石的需求量越来越大。由于自然界的资源有限，宝石新矿床的发展速度远远低于社会的需求量，完美无瑕的天然产出品极少。由于天然资源的局限，使供需发生矛盾，决定了人们必须要对那些质量不好的天然宝石进行改善，以满足社会对天然宝石的需求。因此，宝石优化处理有着非常重要的意义。常用的宝石优化处理方法有热处理法、扩散处理法、辐照处理法、化学处理法、物理处理法。 关键字： 热处理扩散处理辐照处理化学处理物理处理 一、宝石优化处理的概念 天然宝石的优化处理是指除切磨和抛光以外，用于改善珠宝玉石的外观(颜色、净度或特殊现象)、耐久性或可用性的所有方法。它是宝石学研究的一个重要内容。 优化处理可进一步划分为优化(Enhancement)和处理(Treatment)两类。 优化是指“传统的、被人们广泛接受的使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化处理方法”，如加热处理、漂白、浸无色油以及玉髓玛瑙的染色等。市场上不予声明当做天然宝石出售。处理是指“非传统的，尚不被人们接受的优化处理方法”，如染色处理、辐照处理、表面扩散处理等。属于处理的宝石在市场出售时，必须声明其经过人工处理的真实性。 二、宝石优化处理的意义 由于自然界的资源有限，宝石新矿床的发展速度远远低于社会的需求量，完美无瑕的天然产出品极少。由于天然资源的局限，使供需发生矛盾，决定了人们必须要对那些质量不好的天然宝石进行改善，以满足社会对天然宝石的需求。 三、宝石优化处理的方法 （一）、热处理 根据宝石在热处理过程中内部变化的机理将热处理的原理分成以下几类详加说明：（1）、使宝石中致色元素改变而产生颜色的变化。
泡生法生长蓝宝石晶体中气泡引入原因 2011-08-07 19:53 当晶体的温度高于热力学零度时，原子吸收能量而运动. 运动形式是围绕一个平衡位置的振动(平衡位置与理想晶体的位置相当). 温度越高，平均热能越大，振动的幅度也越大. 由于热起伏，当某些原子的能量足够大时，甚至可以脱离开它的平衡位置，在原来的位置形成一个空位. 随着温度的降低，平衡空位数n 迅速减少，在1 273 K 时，空位浓度约为10 － 5数量级. 在更高的温度时，空位浓度可达10 － 3 ～10 － 4数量级(N 是空位可以占据的点阵格位数).通常，晶体中的空位浓度不能高于所在温度的平衡浓度. 蓝宝石晶体生长温度高达2 300 K，这时晶体中具有极高的空位浓度，随着晶体温度的降低允许的平衡浓度迅速减小，因而，晶体中的空位将处于过饱和状态，过饱和的空位可以向晶界和表面扩散，也可以通过位错的攀移而被吸收. 如果降温速度较快，这些空位不能通过扩散而消失，这样它们将聚集成团，从而形成空位团，空位团多为圆盘状或多面体空洞. 气泡形成的另一个原因是在晶体生长过程中，气体物质在固体和熔体内的分凝作用不同. 当晶体生长速率过快或晶体生长速率波动过大时，反应生成的气体很容易被捕获，从固液界面裹入到晶体中而保存下来，对平直界面而言，气体杂质进入晶体呈随机分布. 空腔的产生原因在于结晶过程中被捕获的有害杂质熔体或生长速率波动裹入的氧化铝熔体固化时体积收缩的结果. 氧化铝熔体密度大约为3. 175 g /cm3，晶体密度为3. 98 g /cm3，当晶体生长速率过快或晶体生长速率波动过大时，氧化铝熔体被裹入晶体中，由于熔体体积急剧收缩，必将在晶体中形成尺寸较大的空腔. 空腔的产生主要与晶体生长、提拉及旋转速率等工艺参数有关，该缺陷仅在最初的实验中出现，通过相关工艺的调整在后续的实验中基本得到解决. 固体包裹物产生的原因之一是在生长晶体的过程中有排杂现象，原料中杂质向边缘排放，坩埚中的杂质由边缘向中心扩散，当杂质浓度达到或超过杂质在熔体中的饱和浓度时析出，形成中心夹杂物少，边缘部分夹杂物多的放射型杂质群. 此种包裹物尺寸较小，多分布在晶体的底部，主要与氧化铝原料的纯度、坩埚材料的纯度及坩埚的致密度等有关.
大慧宗杲禅师 临安府径山宗杲大慧普觉禅师，昭觉圆悟克勤禅师之法嗣，俗姓奚，宣城（今安徽境内）人。宗杲禅师天生英气勃勃，十二岁入乡校读书。一天，宗杲禅师因与同窗戏闹，本想拿砚台投击对方，不小心却误中教书先生的帽子，将帽子弄脏了。先生大怒，让他赔钱，并将他赶回家。这件事情激发了宗杲禅师出家的愿望，他说：“大丈夫读世间书，曷若究出世法？” 于是他便只身前往东山慧云院，从慧齐禅师出家。十七岁那年，宗杲禅师终于落发得度，并受了具足戒。此后，他遍阅诸家语录，尤其喜欢云门、睦州之语。一次，宗杲禅师偶然翻阅古云门录，心中忽然生起一种恍若旧习的感觉。在阅读五家语录的时候，宗杲禅师产生了一个疑问，就是“元（原）初只是一个达磨，何以有许多门庭耶？”带着这个疑问，宗杲禅师前往宣州，投广教绍珵（cheng）禅师座下请益。绍珵禅师是兴教坦禅师之法嗣，琅邪慧觉禅师之法孙。宗杲禅师此前曾经参究过雪窦重显禅师的拈古、颂古及古德悟道之因缘，因此，经绍珵禅师之指点，宗杲禅师很快便能洞达先德之微旨。绍珵禅师对此感到非常诧异，叹为“再来人也”。 不久，宗杲禅师便辞别绍珵禅师，四方游学。他先后参礼过大阳山元首座、洞山微和尚、大沩慕□禅师、开先智珣禅师等大德，终于通达了曹洞宗旨，最后又辗转来到宝峰湛堂文准禅师座下。湛堂文准是真净克文禅师之法嗣。文准禅师一见宗杲禅师，知其不凡，便让他充当自己的侍者。 一日，文准禅师为他指示入道捷径，宗杲禅师横机竞辩，口若悬河，连文准禅师亦不肯相让。于是文准禅师便呵斥他道：“汝曾未悟，病在意识领解，则为所知障！” 不久，文准禅师示疾。宗杲禅师问道：“某甲向后当见谁人？” 文准禅师道：“有个勤巴子（克勤禅师是四川人，故称勤巴子），我不识渠，汝可见之，当能办子事。若了不下，便可修行，看一大藏经，后身出来参禅，决是个善知识也。” 文准禅师圆寂后，宗杲禅师便谨遵师嘱，前往东京（开封）天宁寺参礼圆悟克勤禅师。 一日，克勤禅师升堂，举云门文偃禅师“东山水上行”之公案—— 有僧问云门禅师：“如何是诸佛出身处？”云门禅师道：“东山水上行。” 克勤禅师举完此公案，便令宗杲禅师下一转语。宗杲禅师苦苦参究了一年的时间，一共下了四十九个转语，均不契旨。 后来有一天，克勤禅师应邀赴一达官之府宅，升座说法，宗杲禅师亦随同前往。克勤禅师又举“东山水上行”之公案—— “僧问云门：‘如何是诸佛出身处？’云门云：‘东山水上行。’若是天宁（克勤禅师自指）即不然。若有人问：‘如何是诸佛出身处？’只向道：‘薰风自南来，殿阁生微凉。’” 宗杲禅师一听，忽然前后际断，虽然动相不生，却坐在净裸裸处。宗杲禅师于是把自己的感受告诉了克勤禅师。 克勤禅师道：“未也，子虽有得矣，而大法未明。” 一日，宗杲禅师又入室请益。
云南科技信息职业学院 宝石合成及优化处理学习报告 姓名：王桢 学号：11241060 2013年12月12日
宝石合成及优化处理学习报告 随着社会的进步和科学技术的发展，人工合成宝石的方法和手段也在不断增多和更新，有些宝石还可以用多种方法合成。目前，常用的人工合成宝石方法有以下几种：①焰熔法；②冷坩埚法，③晶体提拉法和导模法，④助熔剂法：⑤水热法，⑥高温超高压法；⑦化学沉淀法。 除上述主要方法外，还有一些其他方法，主要是指利用玻璃、陶瓷、塑料或其他工艺制，作人造宝石(如人造玻璃猫眼、人造夜光宝石及用玻璃等材质仿绿松石、仿欧泊、仿琥珀、仿珍珠等)、拼合宝石(蓝宝石拼合石、红宝石拼合石、拼合欧泊和石榴石拼合石等)和再造宝石(再造琥珀)的方法。各种人工合成宝石的方法各有其制作原理、生产工艺和设备的特点。能够生长的宝石晶体有些与天然宝石是相同的，但天然宝石中某些宝石晶体只能在特定的条件下形成，人工的方法尚不能代替。 现今用的最为广泛的是焰熔法，冷坩埚法（仅用于合成立方氧化锆），助溶剂法，水热法，化学沉淀法（CVD钻石薄膜）。 这里我就具体说下焰熔法。 焰熔法：早在1837年M．Gaudin(法国)用明矾加铬酸钾放入有炭黑层的黏土坩埚内熔化而生成片状的刚玉，1877年E．Fremy和Feil(法国)将A12O3熔于PbO 中，用20 天长出小片状红宝石晶体，到1885年，他们俩又与Wyse(瑞士)用天然红宝石粉末加少量铬酸钾，用O2和H2火焰熔化长出了Geneva Rubies(日内瓦红宝石)，但真正的成功是到1890年，法国化学家Vemeuil改进了焰熔技术，并于1900年发表了以Y—A12O3为原料，H2、O2火焰熔化生长出可用晶体的文章。自此，焰熔法被推广到工业中去。 焰熔法除生产合成红宝石外，还生产合成蓝宝石、合成尖晶石和人造钛酸锶等晶体。在人工宝石业中，这种方法及所生长的产品，占有相当重要的位置。 焰熔法也称火焰法，或称维尔纳叶法。顾名思义，它是用火焰把原料熔化在熔体中进行晶体生长的方法是较重要的一种生长宝石的方法。焰熔法生长宝石装置由供料系统、气体燃烧系统、炉体和下降系统等部分组成。 供料系统：添加原料粉末于筛状平底容器中，在振动器有规律的振动下，粉末通过筛底均匀等量地落入氧气流内。 气体燃烧系统：这是熔化粉末的主要部件，氧气和氢气通过燃烧器燃烧，可产生高达2400～2500oC的温度。
泡生法生长蓝宝石的原理和应用研究 摘要：蓝宝石以独特的晶体结构而具有许多优异的性能，比如硬度高、耐磨性化学也稳定和耐热性好等。本文简要叙述了用于生长高质量蓝宝石晶体的生长技术。详细介绍了泡生法生长高质量无色蓝宝石的原理、生长工艺和技术要点，讨论了高质量无色蓝宝石应用前景。 关键词：泡生法；蓝宝石；晶体生长；原理；应用 1引言 20世纪后半叶，单晶技术的发展推动材料科学其他分支的迅速发展--晶体材料，蓝宝石是一种多功能的材料，其原材料便宜、生长过程资源能耗低、无环境污染、生物兼容性较好，有越来越多的研究者去研究和发展[1]。 蓝宝石，α-Al2O3单晶，又称“刚玉”，其莫氏硬度为9；当晶体含有不同微量元素时，就会显示不同颜色。例如，掺杂Ti4+或Fe2+显现蓝色，掺杂Cr3+显现红色，掺杂Ni3+显现黄色。蓝宝石高强度、高硬度、高透过率(从0.195～5.5μm 波段均能透过)、耐冲刷、耐腐蚀、耐高温(在接近2000 ℃下仍可工作)，在红外军事装置、卫星空间技术、空间飞行器、高强度激光窗口材料、超声波传导元件、微波电子管介质材料及精密仪器轴承等行业得到广泛的应用；蓝宝石独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热力学性能使其成为最理想的发光二极管(LED)半导体，以及大规模集成电路SOI 和SOS及超导纳米结构薄膜的衬底材料[2]。蓝宝石晶体最早被AugusteVerneuil人为生长出来，并将其扩大到商业化生产[3]。到今天，蓝宝石的生长已有100多年的历史，市场对蓝宝石的需求量有增无减，这对蓝宝石生长方法也提出了更苛刻的要求。目前主要的生长方法有：焰熔法、提拉法、泡生法、热交换法、垂直布里奇曼法(VB)等。只有对这些方法的进一步探索研究，才能推动蓝宝石产业不断进步发展。 2泡生法的原理与工艺 2.1原理 泡生法(Kyropoulos method)于1926年由Kyropouls发明，经过科研工作者几十年的不断改造和完善，是目前解决晶体提拉法不能生产大晶体的好方法之一[4]。其晶体生长的原理(图1)和技术特点是：将晶体原料放入耐高温的坩埚中加
佛用事实证明听经闻法当下证果 (2016-06-23 20:51:17)[编辑][删除] 转载▼ 佛用事实证明听经闻法当下证果时间：2016-5-5 10:08:31 作者：来源：查看：1 评论：0 内容摘要：佛用事实证明听经闻法当下证果分别：你对这些法明白的多与 少、深与浅，由此所得到的功德不一样。就是〈药草喻品〉所讲，「一雨所润，随 分受益」。老天爷下雨是平等供养，但是大树、中树、小树，大草、中草、小草， 它们的根机不一样，所以得到的受用也不一样，叫作〈分别功德品〉。《法华经》 讲... 佛用事实证明听经闻法当下证果 分别：你对这些法明白的多与少、深与浅，由此所得到的功德不一样。就是〈药草喻品〉所讲，「一雨所润，随分受益」。老天爷下雨是平等供养，但是大树、中树、小树，大草、中草、小草，它们的根机不一样，所以得到的受用也不一样， 叫作〈分别功德品〉。 《法华经》讲记——分别功德品 （1） 尔时大会，闻佛说寿命劫数长远如是，无量无边阿僧祇众生，得大饶益。 闻佛说寿命劫数长远如是：听懂了〈如来寿量品〉——无量众生当下「得大饶益」。有没有讲：闻佛讲了〈如来寿量品〉之时，大家回去修行了三年，然后 集中在一起，佛给大家发聘书，你们证到什么什么果位——有没有啊？没有。而且 是当下，没有离开会场、没有离开课桌、没有离开板凳，「得大饶益」。下面就具 体地来说明得到什么大饶益。 于时，世尊告弥勒菩萨摩诃萨：阿逸多，我说是如来寿命长远时，六百八十万亿那由他恒河沙众生，得无生法忍；复有千倍菩萨摩诃萨，得闻持陀罗尼门；复 有一世界微尘数菩萨摩诃萨，得乐说无碍辩才；复有一世界微尘数菩萨摩诃萨，得 百千万亿无量旋陀罗尼；复有三千大千世界微尘数菩萨摩诃萨，能转不退法轮；复 有二千中国土微尘数菩萨摩诃萨，能转清净法轮；复有小千国土微尘数菩萨摩诃萨，八生当得阿耨多罗三藐三菩提；复有四四天下微尘数菩萨摩诃萨，四生当得阿耨多
宝石人工优化处理方法及检测 一、高温热处理 高温热处理是把天然宝石置于高温环境中，并在一定的气氛 条件下进行处理，促使宝石的特征向人们所希望的方向转变。 如致色离子含量和价态的转变可以改善宝石的颜色，宝石内 部包裹体溶解可以提高透明度，固溶体的出溶以及某些物质 通过表面扩散进入宝石可以产生特殊的光学效应等。 经常用高温热处理的宝石主要是红宝石、蓝宝石、海蓝宝石、托帕石、水晶、玛瑙等。 热处理的宝石在其小面和腰棱处可见到麻点小凹坑；宝石中 的液态包裹体在热处理时发生膨胀，其周围有胀裂现象；固 态包裹体边缘有熔融现象。 二、漂白处理 有些宝石颜色不均匀，内部常见一些“脏点”，使用一 些强酸强碱及氧化剂还原剂等化学活性物质对宝石进 行浸泡处理，可去除某些不好的杂色和脏点，净化质地，改善颜色。 经常进行漂白处理的宝石有翡翠、珍珠、虎睛石等。 在漂白处理中，化学药剂对玉石的结构有一定的破坏作用，在宝石显微镜下，可观察到腐蚀痕迹。 三、灌注充填处理
灌注处理是把某些物质如油、蜡、塑料、玻璃等物质注入宝石的孔隙和裂纹中。 一方面提高宝石的透明度、改善颜色，另一方面也可提高宝石的物理稳定性。 经常进行灌注处理的宝石有祖母绿、翡翠、红宝石、蓝宝石、钻石、绿松石、欧泊等。 灌注处理的宝石在显微镜下可以看到由于孔隙没有被全部 充填所留下的空隙，充填物与宝石在颜色、光泽方面的差异。如果灌注的是油，包装纸上有油迹，用热针检测时有油从裂隙中渗出。 四、染色处理 染色处理是用化学药剂对宝石进行处理，使无色或颜色过淡的宝石染上鲜艳的颜色。 一般有孔隙和裂隙的宝石才能进行染色处理。石英岩、大理岩、翡翠、软玉、绿松石、玉髓、玛瑙、珍珠、珊瑚等玉石常进行染色处理。 染色处理的宝石有以下鉴别标志： 1、颜色过于浓艳，颜色分布不均，在裂隙和孔隙处颜色浓； 2、染色宝石的吸收光谱与天然品不同； 3、紫外光下，染色宝石与天然品可能有差别； 4、在查尔斯滤色镜下，染色宝石与天然品有时有差异； 5、大多数有机染色剂可使蘸有丙酮的棉球染色。 五、覆膜处理
第9卷 第4期 2007年 12月 宝石和宝石学杂志Jour nal of G ems and G emmolog y Vo l 9 N o 4Dec 2007 泡生法生长高质量蓝宝石的原理和应用 孙广年1,于旭东1,沈才卿2 (1.浙江省巨化集团公司晶体材料厂,浙江衢州324004;2.核工业北京地质研究院,北京100029) 收稿日期:2007 10 10 作者简介:孙广年(1959-),男,经济师,企业管理专业,主要从事Al 2O 3晶体、YAG 晶体生长的开发和生产管理工作。摘 要:简要叙述了世界上主要用于生长高质量蓝宝石晶体的生长技术如晶体提拉法、导模法和热交换法。详细介绍了泡生法生长高质量无色蓝宝石的原理、生长工艺和技术要点,讨论了高质量无色蓝宝石应用于衬底材料和发光二极管(L ED)中的广泛前景。 关键词:泡生法;蓝宝石;晶体生长;原理;应用 中图分类号:T S93 文献标识码:A 文章编号:1008 214X(2007)04 0011 04 Principle and Application of Kyropoulos Method for Growth of High Quality Sapphire SU N Guang nian 1,YU Xu do ng 1,SH EN Cai qing 2(1.Cry stal M ater ials Factory ,J H Gr oup Co.,Quz hou 324004,China; 2.Beij ing Research I nstitute of Geosciences ,N uclear I nd ustr y ,Beij ing 100029,China) Abstract:T he main g row th techniques of hig h quality crystal all ar ound the w orld are briefly introduced,such as cr ystal pulling m ethod (the Czochr alski m ethod),edg e defined film fed grow th method and heat ex chang er m ethod.The grow th principle,technics and points of Ky r opo ulo s m ethod for pro ducing the high quality colourless sapphire crystal are introduced in detail.Further more,the w ide and potential fo reg round o f the high quality colourless sap phire applied in the field of substrates and LED is discussed. Key words:Kyr opo ulo s m ethod;sapphire;cry stal g row th;principle;applicatio n 材料科学是现代文明的三大支柱(能源、信息、 材料)之一,是人类文明的物质基础。晶体生长属 于材料科学领域,是其发展的前沿,一些高新科学 技术的发展,无一不和晶体材料密切相关。蓝宝石 晶体具有独特、优良的物理化学性质,特别是在0.2 ~5.0 m 波段内具有良好的透光性,可广泛应用 于红外军事装备、卫星和空间技术等领域;还具有 电介质绝缘、恒定的介电常数等,成为应用最广泛 的衬底材料之一[1~3]。为此,世界各国都在想方设 法地进行研究和生产。浙江省巨化集团公司晶体 材料厂经过多年的努力,运用泡生法和提拉法相融合的技术生产出了高质量、直径可达220mm 以上、重28kg 以上的无色蓝宝石晶体,可用于军事工业的窗口材料、衬底材料和发光二极管(LED)节能环保行业上,还可用于珠宝首饰行业中,具有无限的潜力和发展前景。1 蓝宝石晶体的生长技术蓝宝石晶体的合成方法[4]主要有焰熔法、助熔剂法和熔体法,其中熔体法又可分为几种。焰熔法生长的宝石晶体尺寸较小,具有大量的镶嵌
红、蓝宝石的优化处理及其鉴别特征 红、蓝宝石的优化处理的方法很多，有传统的热处理、染色处理、注油处理等，新发展的处理方法有玻璃充填、加充填物的热处理、表面散处理和辐照处理等。 一、红、蓝宝石的热处理及其鉴别特征 红宝石和蓝宝石均可进行单纯的不添加其他化学物质的加热处理，用于改善红宝石和蓝宝石的颜色，如消除红宝石的紫色调和蓝色色斑，加深无色或浅色蓝宝石的颜色，或者改变蓝宝石的颜色。加热处理还可用于消除红宝石或蓝宝石的丝绢光泽或者增强星光红色、蓝宝石的星光现象。红、蓝宝石的热处理被认为是优化类型。热处理红、蓝宝石的特征有： （一）熔蚀的金红石针 （图10-2-38） 高温下热处理通常会使金红石针完全分解或者部分溶蚀。金红石针熔蚀的典型特征是长针状的晶体被熔断，形成点状线、断续线或者较粗大的晶体被熔蚀成线状溶滴。 （二）熔蚀的晶体包体 （图10-2-39）；被称为“雪球”，是热处 理的标志性特征。有些晶体熔融或部分熔融 后会在与主晶的接触面上形成颜色浓集的 区域，称为“色边”，也是热处理的典型标志。 图10-2-38 熔蚀的金红石 针 图10-2-39 熔蚀的晶体包体
如果加热的温度达到或接近晶体包体的熔点，晶体包体发生完全熔化或部分熔解。晶体包体的棱角被熔蚀，形成浑圆状的形态；晶体包体完全熔化后凝固成白色或灰色的球状体或似球状体，被称为“雪球”，是热处理的标志性特征。有些晶体熔融或部分熔融后会在与主晶的接触面上形成颜色浓集的区域，称为“色边”，也是热处理的典型标志。 （三）穗边裂隙 （图10-2-40） 如果晶体包体完全或部分熔化后，部分熔体溢 入裂隙，形成环绕熔化的晶体分布的熔滴环，或者 充填到裂隙的其他位置，溢出的熔体还可能在熔化 的晶体周围形成强对比度的空穴，在应力裂隙的最 外环，通常形成非常特征的，呈白色或灰白色的边 沿，如同环礁的形态，故也称为环礁裂隙。 （四）热处理应力晕(锆石晕) 由于锆石具有很高的熔点，在热处理过程中锆石包体不受影响，但其所伴随的应力裂隙有可能会形成环边裂隙。 当晶体包体因加热发生熔融或分解作用时，还可能诱发应力裂隙或者改造原生已存在的应力裂隙，常见现象有：盘状、穗边、环礁裂隙以及锆石晕。 （五）热处理后的愈合裂隙(水管状的包裹体) （图10-2-41） 红、蓝宝石的指纹状愈合裂隙经热处理会形 成连通的水管状包裹体和破裂的树枝状包裹体。 原分布在裂隙面上孤立状态的指纹状包裹体，经 加热后形成连通的弯曲的、同心状的、象很长的 卷曲地散布在地上的水管状的包裹体。 （六）色带和生长带 热处理致色的蓝宝石其色带往往具有典型的 特征，例如斯里兰卡浅色或无色的刚玉加热后形成蓝色，其蓝色多集中在边界模糊色带和色斑中， 而这些色带和色斑又是由边缘不清的蓝色斑点所组成。热处理会使生长带和色带的边界扩散，使界线变模糊，甚至变形。 （七）云雾体 图10-2-40 穗边裂隙 图10-2-41 水管状的愈合裂隙
钻石的优化处理 钻石(Diamond)源自希腊语“Adamas”，意思是坚硬无比、不可征服。钻石号称“宝石之王”，是四月的诞辰石、也是结婚六十周年记念宝石。 钻石是指经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石。简单地讲，钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。在矿物学中属自然元素大类、非金属元素类、金刚石族。化学组要成分是C，质量分数可达99.95%；微量元素有N、B、H、Si、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、S、惰性气体及稀有元素等约50多种。这些微量元素决定了钻石的颜色、性质与类型。 通常以钻石中是否含氮元素将钻石分为两类，含氮的为Ⅰ型，不含氮的为Ⅱ型。其中Ⅰ型又分为Ⅰa型和Ⅰb型，Ⅱ型又分为Ⅱa型和Ⅱb型。 钻石的优化处理是指对品质欠佳的钻石进行颜色、净度或耐久性的优化处理。 颜色类型与成因 ⑴无色透明钻石 无色透明钻石不存在对可见光造成选择性吸收的色心、杂质元素和染色包体。它的成因是由于其禁带能隙过宽，超过了可见光能量上限，不能对可见光产生选择性吸收，故而使钻石呈无色透明。 ⑵黑色钻石 钻石的黑色成因有三个：其一是钻石由多晶集合体构成，颗粒间的暗色包体、大量界面与裂隙的存在造成了黑色；其二是单晶钻石中大量的石墨等黑色包体将钻石染成黑色。其三，辐照损伤也可以使钻石成黑色。 ⑶黄色 钻石的黄色由钻石中杂质元素N引起。 ⑷蓝色 Jib型钻石中含微量的B元素。B在晶格中替代C后形成空穴心，吸收了部分波长在500nm(绿光边缘)以上的可见光，使钻石呈现蓝色。
颜色较鲜艳的天然蓝色钻石就属于IIb型钻石，该型钻石具有半导电性。 ⑸粉色与棕－褐色 钻石的粉色和棕——褐色由塑形形变导致的晶格缺陷引起。 ⑹绿——蓝绿色 钻石的绿色和蓝绿色通常是由长期的天然辐射作用形成。在高能射线或粒子作用下，C原子进入晶格间隙，形成一些列空位——间隙原子对，这种结构缺陷引起的可见光选择性吸收是钻石呈现绿色－深绿色的主要原因。过量的辐照还可以使钻石呈黑色。 1．颜色的优化处理 ⑴传统方法 在钻石表面覆盖一层蓝色的高折射率涂层可以使钻石颜色提高1-2个级别；在钻石表面涂上蓝墨水、油彩、指甲油等都可以提高钻石的色级；在钻石底部附上金属薄膜也可以改进钻石色级。 ⑵辐照改色 这种方法是用高能粒子束照射，这样会在钻石晶体中产生色心，从而形成永久性色彩。K色级以下的棕、褐色钻石经过辐照可以获得各种彩色钻石，但该方法不能用于改善白色钻石的色级。 通常可用颜色分布判别法、吸收光谱判别法、导电性能判别法来进行鉴别。 首先，天然彩色钻石色带呈直线或三角形，并且与晶面平行；人工辐照改色钻石的颜色仅限于刻面宝石表面，其色带形状和位置与钻石琢形及辐照方向有关。其次，天然黄色钻石没有H4心或H4心不明显。含N的无色钻石经辐照和热处理后呈现的黄色起因于H3和H4心，尤其是H4心明显占优。第三，天然成因的蓝色钻石因含微量元素B而呈半导电性，辐照致色的蓝色钻石则不导电。 ⑶高温高压修复法 这种钻石的处理方法是，用与合成钻石相似的设备，控制样品所处的环境压强为6GPa（60亿帕斯卡），温度为2100℃左右，持续时间不超过30分钟，甚至更短时间。这样就可以得到一种高饱和颜
第11章宝玉石优化 自然界产出的各种宝石中，优质品的数量都很少，其中大多数在颜色、透明度、净度、韧性等方面都或多或少存在缺陷。因此，人类一直在不断尝试采取不同的手段和方法对这些宝石进行优化处理，以改善它们的外观和耐久性，提高这一部分宝石的档次和品级；而且，一些质量较差、原本不能作为宝石的材料，经优化处理后，可以作为宝石材料。 9.1宝玉石优化的含义和分类 9.1.1优化的含义和目的 宝石优化就是通过改变宝玉石的颜色、净度、光学效应或韧性，以改善宝玉石的外观和耐久性的过程。 目的：使之更有商业价值。 9.1.2优化的分类 ⑴能为商业和公众所接受，在宝石交易中一般不需要特别指出。例如热处理、无色油处理、无色蜡处理等。 ⑵能为商业和公众所接受，但是在宝石交易中必须指出，如染色处理、辐照处理、表面扩散处理等。 ⑶优化被认为是不能接受的。如带有残余放射性的黄玉等。 近年来，随着优质珍贵宝石资源的日益短缺，改善宝石品级、丰富宝石市场越来越重要，宝石优化处理工作成为宝石科研的重要课题。 常用的宝石优化处理方法有表面处理、染色处理、热处理、辐射处理等。 9.2宝石的优化处理方法 9.2.1热处理 热处理是利用加热的过程使宝石的颜色、透明度或光学效应得到改善。热处理可以看成是天然过程的继续，处理后的产品稳定性好，对单晶宝石和有机宝石使用广泛,其中对刚玉宝石的使用最多。据调查，目前国际市场的红、蓝宝石中，有90%以上经过热处理或表面扩散处理。但是对玉石使用较少。 9.2.1.1热处理的机理、效果和实例 ⑴氧化还原反应 在高温氧化或还原条件下，通过改变宝石中致色元素的氧化态来改善宝石的颜色。这种处理方法最常用于含有铁离子的宝石：因为 Fe2+在氧化条件下转变为Fe3+，可以产生或加强黄色，消除或减弱蓝色；Fe3+在还原条件下转变为Fe2+可以产生或加强蓝色，减弱或消除黄色。 在高温氧化环境下煅烧，含Fe2+的无色蓝宝石可以变为金黄色蓝宝石，深蓝色的蓝
第37卷第4期 人 工 晶 体 学 报 Vol .37 No .4 2008年8月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS August,2008 泡生法高质量蓝宝石晶体的研究 李 真1 ,陈振强1 ,陈宝东 2 (1.暨南大学理工学院光电工程系,广州510632;2.深圳奥普光电子有限公司,深圳518109) 摘要:报道了泡生法生长[0001]方向的高质量蓝宝石晶体技术。经测量晶体位错密度为2×103～1.3×104/c m 2 之 间,并利用激光剥蚀等离子体质谱仪(LA 2I CP 2MS )进行晶体杂质含量准确测量与分析。在600～1200n m 范围内,晶体透过率均在80%以上;在1200～3000n m 范围内,晶体透过率均在85%以上。目前使用泡生法制作的蓝宝石晶体在商业产品使用中表现出良好性能。关键词:蓝宝石晶体;泡生法;光谱中图分类号:O782 文献标识码:A 文章编号:10002985X (2008)0420877204 Study on H i gh Qua lity Sapph i re Cryst a ls by Kyropulos M ethod L I Zhen 1 ,CHEN Z hen 2qiang 1 ,CHEN B ao 2dong 2 (1.Op t oelectr onic Depart m ent,School of Science and Engineening,J inan University,Guangzhou 510632,China; 2.Shenzhen Ope Co .,L td,Shenzhen 518109,China ) (R eceived 22O ctober 2007,accepted 18M arch 2008) Abstract:A high quality sapphire crystal oriented al ong [0001]was gr own by Kyr opul os method .The disl ocati ons density of the sapphire crystal is about 2×103 21.3×104 /cm 2 .And with the hel p of LA 2I CP 2 MS,a p recise measure ment about sapphire crystal i m purities was carried out and the data was analyzed .The trans m issi on s pectra tested fr om 600n m t o 1200n m the trans m issi on of sapphire crystal is above 80percent,while fr om 1200n m t o 3000nm it is above 85percent .The high quality sapphire crystals gr own by Kyr opul os method have been utilized in s ome commercial p r oducts and show good perf or mance .Key words:sapphire crystal;Kyr opul os method;s pectra 收稿日期:2007210222;修订日期:2008203218 作者简介:李真(19742),男,河南省人,博士生。E 2mail:ailz268@https://www.doczj.com/doc/712519476.html, 1 引 言 无色蓝宝石(α2A l 2O 3)属六方晶系,最高工作温度可以达到1900℃[1]。目前以其特殊的物理化学性 质、价格优势和晶体尺寸而成为光电子和微电子产业中用量最大的无机氧化物晶体材料,尤其是在本世纪的固体光源革命中,以蓝宝石为衬底的Ga N 基蓝绿光LE D 产业的大力发展,不断推动着对蓝宝石生长技术和晶体质量的研究。此外,由于蓝宝石晶体易于获得大尺寸单晶,而且其热噪音仅为石英玻璃的1.9倍,模式因子Q 比石英玻璃高两个数量级,故以蓝宝石晶体作为干涉仪光学介质将极大地提高光学灵敏度[2] 。蓝宝石晶体已经被美国国家自然科学基金委员会作为L I G O (Laser I nterfer ometer Gravitati onal W ave Observat ory )计划中首选的光学材料。因此高光学质量和大尺寸蓝宝石晶体生长技术仍然是产业界探索和研究的热点内容之一。
红、蓝宝石的优化处理与鉴别 一.染色红宝石的特征 ①染色红宝石的品质不佳，以半透明至亚半透明为主。如果一批这种低质量的红宝石具有一致的颜色，染色的可能性极大。并且，染色红宝石的色调与天然的不一样，通常带橙色或黑灰色调。 ②染色红宝石不具红宝石的荧光，有时可出现橙色的紫外荧光，如用分光镜观察，则不见通常非常明显的694nm的荧光线。在查尔斯滤色镜下呈暗红色，与含Fe量很高的泰国红宝石的反应相似，而与常见的呈明亮红色的各种类型的红宝石不一样。 ③染色红宝石通常有发育的平行裂隙，聚集在裂隙的染料在放大条件下易于观察，若采用油浸可加强观察效果。 ④染色红宝石可使包装它的白纸染上红色。用适当的试剂，如醮有丙酮的棉签擦拭，可使棉签染上红色。一般地说，染色红宝石较易于识别。 二.注油的红、蓝宝石的鉴别 注油可以掩蔽出露宝石表面，对外观有极大影响的裂隙。当油具有颜色时，同时又起染色的作用，由于油的耐久性较差，所以这种处理是不稳定的。注油处理的红、蓝宝石可具有下列的特征： ①开放性裂隙中的干涉色 开放裂隙经注油之后，有时会出现光的干涉效应，在反射光下放大观察能看到这一现象。但是要注意，在某些产地的蓝宝石具有极薄的裂隙，也显示干涉色。区别两者的一个标志是：注油的裂隙是开放性的，即在宝石的表面上有裂隙的开口。 ②气泡 注油的裂隙中可能封闭了气泡，或者裂隙未被油完全充满，在显微镜下仔细观察有可能识别出这一特征。 ③带油污的包装纸 包宝石的包装纸上如果带有油迹，则可视为注油的一个指示。 ④热针检验 用热针在接近宝石表面上有裂隙的地方进行加热，如果裂隙充满了油，由于油受热膨胀，就会有油珠从裂隙中溢出。
建立起合适的温场是泡生法生长大尺寸、高质量蓝宝石晶体的关键。泡生法蓝宝石晶体生长系统的温场在轴向应该存在三个区域，即低温区、梯度区、高温区。 低温区：主要用于控制热量在晶体中输运的方向和快慢，同时对生长出的晶体进行退火以消除热应力，要求低温区的温度不能太低；对于大尺寸的蓝宝石晶体一般选择在对消除晶体应力、散射、缺陷最敏感的温度附近（一般选择在1700度以上）。 梯度区：是晶体生长的前沿，即固液界面所在的位置，晶体生长的驱动力就来源于该区的温度梯度造成的局部过冷，因而也是晶体生长最重要的区域。温度梯度决定晶体的生长速度和生长界面形状，温度梯度大，热量输运速度快，晶体生长的速度快，界面稳定性好，抗扰动能力强。 高温区：主要用于原料的融化，为了保证原料的全部融化，高温区必须高于原料的熔点温度，且为了防止较大温度引起的强大对流，高温区内温差一般不大于20度，为了得到一定程度的凸界面生长，对于高温区的径向温度分布，既要有一定的径向温度梯度，又要求径向温度分布中心对称。 在生长大直径单晶时，加强低温区的保温，控制梯度区的温度梯度和高温区的过热温度，对保证晶体不开裂，生长界面温度与熔体不局部成核结晶极为重要。 热场设计是将加热体做成一定形状，隔热屏设计成一定结构，使下部发热电阻比上部发热电阻大，下部保温性能好，上部保温性能差，从而产生一个比较均匀，下高上低的轴向温度差；同时用过特殊装置控制坩埚底部散热，产生一个中间低，两侧高的径向温度差。 从35kg蓝宝石生长到50kg蓝宝石生长，投料量的增加，必然会使用直径大的热系统，以及大坩埚。而热系统越大，其温度梯度越难控制。所以建立新的能生长出高品质50kg蓝宝石的热场是关键。 蓝宝石生长更大程度依赖于生长炉和技术管控，当前各大长晶方式比拼的重点也在成本。泡生法被一度卡在80kg级，并不是更大的晶体无法量产而是良率很难保证。投入量产必将进一步降低蓝宝石厂家生产成本。 采用大尺寸蓝宝石衬底是降低LED芯片成本的主要因素之一。“大尺寸衬底可以在每个MOCVD轮次中制作更多的芯片。由于LED芯片存在边缘无效区，所以直径越大，芯片数量比与直径比优势越明显，以6英寸为例，表面积是2英寸的9倍，芯片数量确是2英寸的10.9倍，衬底尺寸越大，芯片数量优势越明显。” 据公司介绍， 150kg蓝宝石晶体的材料利用率高，掏取4英寸晶棒超过50%，位错密度低600pit/cm2，且晶体质量好，气泡缺陷少。“150kg晶体可掏取5英寸手机面板方棒2430mm，材料利用率达到62.8%，重量是90kg的1.66倍，得棒数量却是90kg晶体的1.97倍。”