第39卷第3期长春理工大学学报（自然科学版）Vol.39 No.32016年6月Journal of Changehun University of Science and Technology (Natural Science Edition)Jun.2016溴化钾晶体生长及性能研究(长春理工大学材料科学与工程学院，长眷130022)摘要：对KBr原料进行了纯化处理，采用提拉法生长KBr晶体，获得了合造的晶体生长工艺参数：熔液上方温度梯度-20℃/cm-30℃/cm,下方温度梯度10℃/cm~15℃/cm,拉速1~4mm/h,转速5~20r/min。测量了KBr晶体的红外光语，表明纯化后的多晶料能够有效去除杂质，有利于获得高透过、低吸收的晶体。TG-DSC表明KBr在720.9℃发生熔化。XRD表明KBr晶体属于立方晶系，Fm3m空间群。测试了KBr晶体透过光谱，透过率大于92%。关键词：KBr晶体；提拉法；生长工艺；透过率文献标识码：A文章编号：1672-9870(2016)03-009604Growth and Properties of Potassium Bromide CrystalYAN Yu,WEI Zhigai,LIU Wang,CHEN Tong,LI Chun,LIN Hai(School of Materials Science and Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022)Abstract:The raw materials of potassium bromide were purified.The czochralski method (CZ)was adopted to growKBr crystal,a suitable crystal growth process parameters were ensured with the temperature gradient above the meltis -20/cm~-30C/cm,temperature gradient below the melt is 10C/cm~15C/cm,pulling rate is 1~4mm/h,and rota-tion rate is 5~20r/min.The IR spectrum of KBr crystal was measured,which showed that the purified material couldremove impurities effectively,and it was beneficial to obtain KBr crystal with high transmittance and low absorption.TG-DSC shows the melting temperature is 720.9.XRD shows KBr crystal belongs to the Fm3m space group of thecubic crystal system.The transmittance spectra of KBr crystals were tested,and the transmittance was greater than 92%.Key words:KBr crystal;czochralski method;growth process;transmission溴化钾(KBr)晶体是性能优良的窗口材料1-割，2009年，Sinha O P等对KBr晶体表面进行了纳具有熔点低，热膨胀系数高，透光波段宽、高透过、低米尺度上的改性；Srivastava U C等2从溴化钾晶吸收，等特点。KBr晶体在感光材料、化学分析、格动态理论方面，对KBr晶体进行了研究。本文采红外线传递等方面广泛应用。1995年，刘景和等1用提拉法生长出优质大尺寸KBr晶体，并对其性能采用提拉法生长KBr单晶，探索了KBr晶体生长工进行了研究。艺条件。1999年，顾洪恩m研究了KBr晶体在室温下经氮分子激光(337.1nm)照射后所产生的双光子1实验吸收的光谱特性及其形成机理。2002年Hoffmann1.1原料处理R等对KB(O01)面进行原子像分辨率和力相对距以纯度99.0%溴化钾为原料，进行纯化处理，将离的测量：Vogt J等对KBr单晶体进行了表面结溴化钾溶于去离子水中，加溴氢酸调节溶液PH为构的低能电子衍射张量分析。2003年，曹莹等对23,进行过滤、蒸发结晶。反复结晶得到的物质进影响晶体透过率和吸收性能的因素进行了分析。行高温再结晶，得到透明晶体经玛瑙研钵粉碎后收稿日期：2016-0101基金项日：吉林省科技厅项目(20160414043GH)吉林省经济结构战略调整引导资金专项项目(2015Y069):长卷市科技局科技项目(14KP017:14KT023:14GH011)作者简介：闫宇(1994-），男，本科，E-mail:yanyucustmaterial@163.com第3期间宇，等：溴化钾晶体生长及性能研究97备用。外吸收光谱测试，对及生长出的晶体样品进行红外对纯化后的原料在120℃下干燥，用YE-2000A透射率测试；采用美国TA仪器公司生产的型压力试验机在400kN的压力下静压5min,得到SDT2960型同步热分析仪（升温速率：10℃/min,空Φ200x15mm块料片。将块料在300℃下烧结24h,气流速：l00ml/min)对多晶料进行热分析。获得晶体生长的多晶料。2结果与讨论1.2晶体生长与退火采用KB-1型晶体生长设备，生长溴化钾晶2.1IR分析体。工艺参数：熔液上方温度梯度-20-30℃/cm,图3、图4分别为原料和多晶料的R光谱，由图下方温度梯度10~1l5℃/cm,拉速14mm/h,转速可知，在677cm1、2349cm1处均有吸收峰，对应于5~20r/min。生长出130mmx100mm的KBr晶体，C02的特征峰，在3650-3580cm'处，属于OH的特如图1所示。采用KB-A1型标准热电偶退火炉对征峰。多晶料的红外光谱与原料红外光谱对比，明晶体进行退火处理，30℃/h速率升温至650℃，在显看出吸收峰消失或大幅变弱。由此可见，纯化后650℃恒温72h,再以30℃/h速率降温至室温，退火的多晶料有效的去除了有害杂质，有利于生长出高曲线如图2所示。透过率、低吸收率的优质KBr晶体。253500wave number(cm-)图1提拉法生长的溴化钾晶体图3KBr原料R光谱700600650℃保温72h500530℃h升温20030℃h降温251000400035003000250020001500100050020406080100120wave number(cm-)time(h)图4多晶料R光谱图2退火工艺流程图2.2TG-DSC分析1.3性能测试图5为多晶料的TG-DSC曲线，由图可知，在650℃前样品质量变化微弱，表明多晶料中杂质含量射(X-ray diffractometer,.XRD)分析仪(CuKa1辐很少，与IR光谱所得结论一致；650750℃样品质射，工作电压40kV,工作电流20mA),分别对溴化钾量减少大于30%，为高温时溴化钾挥发所导致；原料、多晶料及生长出的晶体样品进行物相及结构749.6℃时残留质量百分比为66.36%，表明KBr质量分析；采用美国BIO-RAD公司FTS135型傅里叶减少但未完全消失。从DSC曲线能发现在720.9℃变换红外光谱仪（分辨率为4cm',光谱的范围是出现吸热峰，根据KBr熔点(734℃)表明此温度处样4000400cm1),分别对溴化钾原料、多晶料进行红品发生熔化，因此KBr晶体生长时熔化温度须定在98长春理工大学学报（自然科学版）2016年750℃以上，对晶体生长时引晶温度的确定，具有一5004000cm'波段透过光谱.(a)为提拉速度6mm/定的指导意义。h的KBr晶体透过率曲线，由于提拉速度过快，晶体内部热应力过大，导致红外透过率为76%，且具有很100峰值720.9℃30多吸收峰，尤其是1100cm处，透过性能未达使用要25年求。(b)为提拉速度4mm/h的KBr晶体透过率曲线，由于提拉速度减慢，微裂纹减少，红外透过率达107085%,吸收峰较少，基本符合使用要求。(c)为提拉速我留质量66.39%(749.6℃)5度3mm/h的KBr晶体红外透过率曲线，由于提拉速60100200度适宜，晶体未出现开裂，完整好，透过率达90%，整图5多晶料TG-DSC曲线个波段内未出现强杂质峰，具有良好的光学均匀性。由此可见，随着提拉速度的减小，透过率随之增2.3XRD分析加。经过分析，认为合适的提拉速度在1~4mm/h,图6为多晶料和晶体样品的XRD谱，与KBr晶其透过率达90%。体标准PDF卡片对比，衍射峰位与相对强度基本一2致，从而确定测得样品为立方晶系的KBr,空间群Fm3m。通过XRD分析可知：多晶料和晶体的结构无变化。根据立方晶系面间距公式：d=-a(1)其中d为面间距；h,k,l为晶面指数；a为晶胞参数。计算得晶格常数a-0.6599nm。36003000250020001500100050030000(a)6mm/h(a)多晶料XRD谱30000(b)4mm/h9284102(b)晶体XRD谱与标准PDF卡图6溴化钾多晶料与晶体的XRD谱2.4透过率分析(c)3mm/h图7分别为不同提拉速度的KBr晶体样品在图7不同提拉速度生长的KB晶体红外透过率曲线