泡生法高质量蓝宝石晶体的研究

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蓝宝石项目晶体生长技术研究报告

蓝宝石项目晶体生长技术研究报告
引用准确，并附有相关图片与数据，由蓝宝石晶体生长研究实验室专
业工作人员为你编写。

一、研究背景
蓝宝石，又称宝石石英，是一种矿物，也是最宝贵的天然宝石之一，
具有抗热、抗紫外线和压磨强度高等优良性能，是展示财富和品位的精品，一直是各类礼物礼品中的新宠。

然而，由于蓝宝石自然产量少，价格昂贵，因此难以满足市场对它的需求。

为此，蓝宝石晶体生长技术应运而生，目前已经逐渐受到业者的重视，为保证生产质量，蓝宝石晶体生长技术也迎来了发展新机遇。

二、实验原理
蓝宝石晶体生长技术是一种由晶面构成的可以按照预先设计的模型来
生长蓝宝石晶体的技术，主要是通过在搅拌溶液中添加二氧化碳等有机物质，使溶液中的成分形成极微量的枝毛状结构，然后利用电磁波原理，在
晶体生长过程中，按照模型的设计顺序形成蓝宝石晶体。

三、实验步骤
（1）首先，我们需要准备一个完整的蓝宝石晶体生长系统，包括可
以通过晶格变化而改变晶面的晶体生长装置、用于调整液体温度的加热装置、用以控制晶面的搅拌装置、用以控制晶体形成的电磁场装置。

蓝宝石项目晶体生长技术研究报告

蓝宝石项目晶体生长技术研究报告蓝宝石是一种非常珍贵且重要的宝石，具有很高的价值和美观度。

为了满足市场需求，并提高蓝宝石的生产效率和质量，不断进行研究和开发新的晶体生长技术。

本报告将介绍蓝宝石项目晶体生长技术的研究进展。

首先，晶体生长技术是指通过控制晶体生长条件，使蓝宝石在合适的环境中快速生长。

目前，常见的蓝宝石晶体生长技术有几种，分别是六角晶体生长法、上升法和束流法。

这些技术在实践中都取得了很好的效果。

第一种技术是六角晶体生长法。

这种方法是在合适的高温和高压条件下，通过溶液中的蓝宝石种子使晶体从上部逐渐生长。

这种方法的优点是可以获得较大尺寸的蓝宝石晶体，同时还能控制其形状和质量。

然而，这种方法的缺点是生长周期较长，且由于生长过程中溶液中杂质的存在，会对晶体的纯度造成一定的影响。

第二种技术是上升法。

这种方法是通过在熔融的混合溶液中加入蓝宝石种子，然后逐渐降低温度使晶体从下部生长。

相对于六角晶体生长法，这种方法的优点是生长周期短，且晶体纯度较高。

然而，这种方法也有其缺点，即在晶体生长过程中易产生内部应力，导致晶体不稳定。

第三种技术是束流法。

这种方法是通过将精细制备的蓝宝石晶体放在真空室中，然后利用电子束照射或离子束轰击的方式促进晶体生长。

这种方法的优点是生长周期较短，同时可以控制晶体的形状和分布。

然而，这种方法的缺点是依赖于高成本的设备和技术，且需要更多的研究和改进。

总结来说，蓝宝石项目晶体生长技术的研究取得了一定的进展。

不同的生长技术各有优缺点，需要根据具体需求选择适合的方法。

未来还需要继续深入研究，提高蓝宝石晶体生长的效率和质量，以满足市场的需求。

泡生法制备大尺寸蓝宝石单晶体

第３４卷第１期人工晶体学报ｖ。

１．３４Ｎｏ．１兰塑！生兰旦！Ｑ旦垦盟垒垦Ｑ！璺兰整！旦垦旦鱼堡垦！墨坠坠！！垒翌！旦！！兰塑！泡生法制备大尺寸蓝宝石单晶体韩杰才，左洪波，孟松鹤，张明福，姚泰，李长青，许承海，汪桂根（哈尔滨工业大学复合材料研究所，哈尔滨１５０００１）ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＬａｒｇｅＳｉｚｅＳａｐｐｈｉｒｅＳｉｎｇｌｅＣｒｙｓｔａｌｂｙＫｙｒｏｐｏｕｌｏｓＭｅｔｈｏｄＨＡＮＪ证一ｃ舐，ｚＵｏＨｏｎｇ与ｏ，ＭＥＮＧｓｏｎｇ—ｈｅ，ｚＨＡＮＧＭ流ｇ乒，ＹＡｏＴｎｉ，Ｕｍｏ昭－ｇｉ增，ｘＵ吼ｅ昭一＾口ｉ，黝ⅣＧＧｕｉ—ｇｅｎ（ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ７ｒｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）（胁ｅｉ删２９№６ｅｒ２００４，∞即耙ｄ４Ｄｅｃｍｋｒ２００４）蓝宝石单晶作为光学材料在紫外、可见和红外波段有宽的透射带及高的透射率，与许多其它光学窗口材料相比，有更好的机械性能和物理性能，如高硬度、高拉伸强度、抗冲刷性、热导性、机械稳定性和显著的抗热冲击性能等。

这些光学与机械性质的组合使蓝宝石材料被用于一系列高科技的光电应用中。

刚玉单晶生长的高纯净、大尺寸化一直是科研工作者的研究方向。

泡生法是Ｋｙｍｐｏｕｌｏｓ于１９２６年首先提出并用于晶体的生长，后经前苏联的Ｍｕｓａｔｏｖ改进，将此方法首次应用于蓝宝石单晶的制备。

该方法生长的单晶，外型通常为梨形，晶体直径可以生长到比坩锅内径小１０～２０ｍｍ的尺寸。

其中热交换器可以完成籽晶的固定、晶体的转动，以及热交换器、籽晶和熔体之间热量的交换作用，在引晶阶段通过调节热交换器中冷却物质的流量可以精确控制炉内温度梯度，进而控制结晶速度。

因此热交换器在生长单晶过程中发挥着重要作用，是最重要的部件之一。

我们采用泡生法成功制备了尺寸达咖２２０ｍｍ×１５０ｍｍ，质量为１７．５ｋｇ的大尺寸蓝宝石单晶体。

蓝宝石晶体生长工艺研究

蓝宝石晶体生长工艺研究【摘要】蓝宝石晶体具有硬度大、熔点高、物理化学性质稳定的特点,是优质光功能材料和氧化物衬底材料,广泛用于电子技术,军事、通信、医学等国防民用, 科学技术等领域。

自19 世纪末, 法国化学家维尔纳叶采用焰熔法获得了蓝宝石晶体后,人工生长蓝宝石工艺不断发展, 除了焰熔法外还有冷坩埚法、泡生法、温度梯度法、提拉法、热交换法、水平结晶法、弧熔法、升华法、导模法、坩埚下降法等。

本文主要对应用较为广泛的焰熔法、提拉法、泡生法、热交换法、导模法、下降法、等生长工艺进行论述。

【关键词】蓝宝石晶体晶体生长工艺研究蓝宝石晶体的化学成分是氧化铝(a -AI2O3 ),熔点高达2050C,沸点3500C,硬度仅次于金刚石为莫氏硬度9，是一种重要的技术晶体。

蓝宝石晶体在光学性能、机械性能和物理化学性质方面表现出了优异性能,因此被各行业广泛应用,同时随着现代科学技术的发展,对蓝宝石晶体的质量要求也不断提升,这就对蓝宝石晶体生长工艺提出了新的挑战。

焰熔法。

确切来讲焰熔法是由弗雷米、弗尔、乌泽在1885 年发明的，后来法国化学家维尔纳叶改进、发展并投入生产使用。

焰熔法是以Al2O3 粉末为原料，置于设备上部，原料在撒落过程中通过氢及氧气在燃烧过程中产生的高温火焰，熔化，继续下落，落在设备下方的籽晶顶端，逐渐生长成晶体。

焰熔法生产设备主要有料筒、锤打机构、筛网、混合室、氢气管、氧气管、炉体、结晶杆、下降机构、旋转平台等组成。

锤打机构使料筒振动，与筛网合作使粉料少量、等量或周期性的下落；氧气与粉末一同下降、氢气与氧气混合燃烧；在炉体设有观察窗口可通过望远镜查看结晶状况，下降机构控制结晶杆的移动，旋转平台为晶体生长平台，下方置以保温炉。

焰熔法具有生长速度快、设备简单、产量大的优点，但是生产出的晶体缺陷较多，适用于对蓝宝石质量要求不高的晶体生产。

提拉法。

提拉法能够顺利地生长某些易挥发的化合物，应用较为广泛。

提拉法工艺：将原料装入坩埚中熔化为熔体，籽晶放入坩埚上方的提拉杆籽晶夹具中，降低提拉杆使籽晶插入熔体中，在合适的温度下籽晶不会熔掉也不会长大，然后转动和提升晶体，当加热功率降低时籽晶就会生长，通过对加热功率的调节和提升杠杆的转动即可使籽晶生长成所需的晶体。

(完整版)文献调研报告模板

文献综述调研报告课题名称：蓝宝石晶体生产方法的研究涉及的检索词：中文:方法蓝宝石生产原料晶体检索词间的逻辑关系（逻辑式，可以有多个）：中文：（蓝宝石+晶体）*（原料+生产）＊方法需要的文献类型:期刊文章学位论文年代范围：1979-2010选用的数据库：知网数据库、维普数据库、万方数据库检索方法（用截图方式表现)：检索结果：知网数据库：［1］韩杰才, 左洪波，孟松鹤, 张明福, 姚泰, 李长青，许承海, 汪桂根。

泡生法制备大尺寸蓝宝石单晶体［j]. 人工晶体学报， 2005，(01）摘要：为了研究工艺参数对泡生法蓝宝石晶体生长过程及其晶体质量的影响,在自行研制的泡生法蓝宝石晶体生长炉上进行了试验。

调整籽晶热交换器水流量及进水温度,并在等径生长期间采用不同的维持功率下降速度,结果表明：热交换器冷却强度对引晶及放肩阶段晶体生长有显著影响,并逐步减弱;维持功率下降速度直接影响等径生长阶段的晶体生长速度和晶体质量,下降太快将导致晶体缺陷密度增加,严重时形成多晶.在晶体生长过程中,合理调节籽晶热交换器的冷却强度,谨慎操控维持功率下降速度是蓝宝石单晶生长成败的关键。

[2] 姚泰，左洪波,韩杰才,张明福,孟松鹤,姚秀荣，李常青，汪贵根，许承海。

蓝宝石单晶生长过程中应力分布的数值模拟［j］哈尔滨理工大学学报 , 2006,（05)摘要：晶体生长过程中所产生的残余热弹性应力是影响晶体质量的重要因素之一。

用ansys软件为平台,以改进的kyropoulos法制备φ230x200mm大尺寸蓝宝石单晶为例，对所生长单晶体的热应力分布进行了数值模拟.建立了不同外形（放肩角）条件下晶体生长过程中热弹性应力的分布模型。

讨论了不同放肩角对晶体热应力的影响.结果表明，通过改变晶体的外形可以改善热应力的分布,从而在晶体中获得更多的低应力区域.模拟结果和试验结果吻合较好.[3］孙广年,于旭东,沈才卿。

泡生法生长高质量蓝宝石的原理和应用［j]。

泡生法生长蓝宝石单晶的热场改进与模拟优化

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。

蓝宝石晶体主要生长方法和研究现状

1 蓝宝石晶体的特质蓝宝石晶体是一种理想的晶体材料，具有良好的导热性、透光性、化学稳定性，且耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度，被广泛应用于抗高压器件、耐磨损器件、红外制导、导弹整流罩等太空、军事、科研等高科技领域[1]。

由于天然蓝宝石稀少，成本高以及化学成分不纯，因而不能被工业材料广泛使用，工业上大量应用的蓝宝石是人工合成。

本文对蓝宝石晶体的主要生长方法作了较详细介绍，综述了国内外的一些研究成果并讨论了目前存在的问题。

2 蓝宝石晶体主要生长方法2.1 坩埚下降法（VGF ）坩埚下降法的基本原理如图1所示，其生长过程为：将晶体生长的原料装入坩埚内，使其通过具有单向温度梯度的生长炉（温度上高下低），随着坩埚逐渐向下的连续运动，固液界面沿着与其运动相反的方向定向生长，熔体自下而上凝固，从而实现晶体生长过程的连续性。

坩埚形状对于是否能成功获得优质的单晶具有决定性的作用，通过设计合适的坩埚尖端形状，使得只有一个晶粒长大，终止其他晶粒的生长，以成功获得单晶，也可以在坩埚底部放置加工成一定形状和取向的籽晶，以实现单晶生长。

采用坩埚下降法生长出的晶体内应力及位错密度大，但由于坩埚密封，晶体不易被污染，纯度较高。

2.2 热交换法（HEM）热交换法应用于蓝宝石晶体生长最早在1970年，由Schmid 和Viechnicki 提出[2]。

美国Crystal Systems 公司的S.Frederick 等人[3]将热交换法用于蓝宝石晶体生长已有30多年的历史。

目前热交换法所生长的晶体直径可达430mm [4]。

热交换法的长晶原理为：在电阻加热炉底部装有热交换器，内有冷却氦气流过。

装有原料的坩埚置于热交换器的上方，籽晶放于坩埚底部中心处。

当坩埚里面的原料被加热熔化后，籽晶由于底部热交换器的冷却作用并未熔化，此时加大氦气流量，从熔体中带走的热量增加，籽晶逐渐长大，最后使坩埚内的熔体全部结晶。

生长过程中，固液界面处的温度梯度是晶体生长的驱动力，熔体的温度可通过调节石墨加热器的功率来改变，而晶体的热量可以调节通过氦气的流量带走。

泡生法蓝宝石位错产生原因

泡生法蓝宝石位错产生原因
2011-08-07 19:41
泡生法生长的蓝宝石晶体位错密度在7. 6 × 101 ～8. 0 × 102 cm － 2 范围内，在晶体顶部(放肩位置)密度较大，在等径部位密度相对较小. 泡生法生长的蓝宝石晶体中的位错形成原因为:
1) 从籽晶继承下来的位错:在籽晶中存在的位错，可以延伸到生长的晶体中，即为位错的继承作用. 籽晶中的位错包括籽晶本身的位错，在籽晶加工时由于应力作用而产生的位错和在引晶过程中受到热冲击而产生的位错.
2) 热弹性应力场中的位错成核与增殖:SAPMAC 大尺寸蓝宝石晶体生长技术主要是通过控制系统内热量输运来控制整个晶体的生长过程，为了保证晶体能够稳定地生长，热场设计必须要具有适当的轴向和径向温度梯度，即保证适当的相变过冷度和热量输运条件. 温度梯度的存在必然会使晶体内部产生热应力，如果热应力值超过晶体材料的临界应力，位错将成核、增殖和延伸.
3) 渗透力作用下的位错成核与增殖:在高温下蓝宝石晶体的空位浓度很高，随着温度的下降，点缺陷的平衡浓度按指数律迅速下降. 如果晶体中没有足够的点缺陷尾闾，或是降温速率太快，就在晶体内形成过饱和点空位. 过饱和的点空位有聚集成片以降低系统吉布斯自由能的趋势. 当晶体中的空位片足够大时，两边晶体塌陷下来，在周围形成位错环.
4) 在SAPMAC法生长大尺寸蓝宝石晶体过程中，固液界面浸没于熔体之中，各晶面受到的约束比较松弛，外界的轻微热波动或机械波动都会引起结晶过程中原子的错误排列，造成晶格畸变，形成位错源.。

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　2008年8月 JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALS 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/cm2之间,并利用激光剥蚀等离子体质谱仪(LA2ICP2MS)进行晶体杂质含量准确测量与分析。在600～1200nm范围内,

晶体透过率均在80%以上;在1200～3000nm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

StudyonHighQualitySapphireCrystalsbyKyropulosMethodLIZhen1,CHENZhen2qiang1,CHENBao2dong2(1.OptoelectronicDepartment,SchoolofScienceandEngineening,JinanUniversity,Guangzhou510632,China;

2.ShenzhenOpeCo.,Ltd,Shenzhen518109,China)(Received22October2007,accepted18March2008)

Abstract:Ahighqualitysapphirecrystalorientedalong[0001]wasgrownbyKyropulosmethod.Thedislocationsdensityofthesapphirecrystalisabout2×10321.3×104/cm2.AndwiththehelpofLA2ICP2MS,aprecisemeasurementaboutsapphirecrystalimpuritieswascarriedoutandthedatawasanalyzed.Thetransmissionspectratestedfrom600nmto1200nmthetransmissionofsapphirecrystalisabove80percent,whilefrom1200nmto3000nmitisabove85percent.ThehighqualitysapphirecrystalsgrownbyKyropulosmethodhavebeenutilizedinsomecommercialproductsandshowgoodperformance.Keywords:sapphirecrystal;Kyropulosmethod;spectra

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。E2mail:ailz268@126.com

1　引言无色蓝宝石(α2Al2O3)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GaN基蓝绿光LED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LIGO(LaserInterferometerGravitationalWaveObservatory

)

878

人工晶体学报第37卷

目前生长蓝宝石晶体的方法有多种,如从熔体中生长蓝宝石晶体的提拉法、温度梯度法和热交换法等等。本文报道利用泡生法生长无色蓝宝石晶体的工艺技术和晶体质量检测与应用结果。

2　实验与方法泡生法(Kyropulosmethod)适合于生长同成分熔化的化合物或用于生长含某种过量组份的晶体。该种方法是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,就需要逐渐降低熔点的温度,同时旋转晶体以便改善熔体的温度分布,也可以缓慢的或者分阶段的上提晶体,以便扩大散热面。该方法的最大优点是晶体在生长过程中或生长结束时不与坩埚接触,这就大大减小了晶体的热应力和坩埚的污染,从而也把位错密度降到最低。因此,泡生法生长蓝宝石晶体既结合了传统的提拉法生长蓝宝石晶体的优点,又具备了生长大尺寸和高质量的单晶优点。使用泡生法生长蓝宝石晶体的设备是在提拉设备的基础上改造而来的,如图1所示。晶体的生长过程和提拉法生长晶体大体一致,都是经过原料处理、装炉、熔料、下籽晶、生长、退火等过程。和提拉法生长蓝宝石的主要不同之处是等径生长时不再使用提拉技术,而结晶动力是由于外部温场不断降低温度形成的。但是在生长初期下籽晶时仍然有部分提拉和放肩过程。使用该种方法在120mm铱坩埚中生长了多根蓝宝石晶体棒,直径在65～85mm之间。晶体棒的长度方向为[0001]。晶体无色透明,偶有大的裂纹在晶体的下部。图2是利用泡生法生长的蓝宝石晶体棒,以及采用这种蓝宝石晶体加工而成的晶片、偏振片等。

3　晶体质量检测对于泡生法生长的蓝宝石晶体,出现的缺陷主要有位错、气泡、包裹物、裂隙等。这些缺陷通常能够吸收、反射、折射或散射晶体内部产生的或外部输入的磁、光、声和电的能量,从而影响蓝宝石晶片的整体质量和LED产品的性能。3.1　位错密度位错是衡量蓝宝石晶体质量的重要参数之一。由于晶体中原子排列的缺陷,位错附近的晶体结构有很大的畸变,从而造成应力集中、在抛光过程中易于沉淀杂质等。因此,位错密度高低直接影响着蓝宝石晶体应用的效果。我们对抛光好的晶片进行酸洗浸泡后进行了镜下位错的观察和位错密度的统计。本次使用的是(0001)面,位错密度基本上在2×103～1.3×104/cm2之间,同温度梯度法生长的蓝宝石晶体位错密度相比(平均约为4×104/cm2)略低[3]。在应力仪下检测无多晶现象,用氦氖激光检查晶体内部基本上未见散射© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

　第4期李　真等:泡生法高质量蓝宝石晶体的研究879

颗粒,也没有观察到气泡或者固体包裹体。分析位错形成的主要原因有生长设备、温度场、温度梯度和生长界面对晶体缺陷的影响。通过使用优质籽晶可以防止继承性位错和裂隙的产生;通过对原料的预热完全处理,使原料的体积收缩完全,这样才可以保证原料熔化后不出现过多的气泡;生长腔内的真空度和压力的合适控制也是减少气泡和位错密度的重要手段。

3.2　杂质分析采用激光剥蚀等离子体质谱仪(LA2ICP2MS)对泡生法蓝宝石晶体进行杂质含量分析。其中激光剥蚀系统为德国MicraLas公司生产的GeoLas200M。该系统由德国LamdaPhysik公司的ComPex102ArF准分子激光器与MicroLas公司设计的光学系统组成。ICP2MS为美国Agilent公司生产的Agilent7500a,该仪器独有的屏蔽炬(ShieldTorch)可明显提高分析灵敏度[4]。

表1　LA2ICP2MS法分析泡生法蓝宝石晶体杂质含量(单位:×10

-6

)

Table1　LA2ICP2MSanalysisofsapphirecrystalgrownbyKyropulosmethodTestingnumberComponent/μg・g

NaMgSiPCaTiVCrNiZrNbMo132.7317.97836.0338.91<11.060.971.30513.700.820.108<0.0097<0.033237.8019.15740.8139.5914.690.631.37512.070.430.111<0.00760.055331.1616.22780.6638.1342.630.731.30111.440.600.083<0.0096<0.033435.6016.32728.9338.539.560.591.28211.570.660.085<0.00710.074541.4620.00784.5643.8020.970.921.37012.070.740.121<0.0077<0.028633.3817.51711.1437.4225.321.111.28411.280.570.1070.0401<0.026725.1617.88733.8640.218.710.761.27511.710.600.114<0.0061<0.023822.0814.16746.8538.7514.170.651.33810.760.750.189<0.0074<0.028925.1917.36653.9037.7614.190.611.30810.88<0.350.082<0.0067<0.0271039.9017.01652.7439.5816.690.661.35011.140.710.0770.0077<0.0261139.8617.61720.8240.8812.960.671.29811.490.440.078<0.0071<0.0261228.5015.42596.9037.6512.711.021.2659.700.520.101<0.0073<0.023Average(n=12)32.717.272439.317.50.781.3111.50.620.105

STD6.21.5621.79.10.170.040.90.120.029