#每日科普# 如果一层一层“剥开”原子核,你会发现……
在道尔顿、布朗、爱因斯坦、佩兰的共同努力下,人类已经达成了共识:原子是切实存在的。
但道尔顿的现代原子论里提到“原子是不可再分的”。那原子真的就是构成物质的最小单元吗?原子里面还能不能继续拆分?
解决这一问题的,是三代师生,约瑟夫·汤姆森、欧内斯特·卢瑟福、詹姆斯·查德威克。
剥开原子的第一层面纱
最早打开原子内部结构的科学家,是汤姆森。
汤姆森在研究β射线的时候,发现β射线是由一种带负电粒子构成的,这种粒子被称作电子。
汤姆森认为,在每个原子里面应该都有这样的电子。而且,汤姆森还提出了他的葡萄干布丁原子模型:每个原子就像是一个葡萄干布丁,正电荷和布丁一样,均匀分布在整个原子里,带负电荷的电子,和葡萄干一样,撒在布丁上。
虽然在教科书上对这个模型的评价并不高,只是一带而过,但这个模型自有它的重要意义,它说明了一点,原子是可以继续拆分的。而继续拆分的任务,就交给了他的学生——卢瑟福。
1901年,卢瑟福在研究放射性元素“钍”的时候,发现钍元素能够向外释放出α射线,更令人惊讶的是,在衰变之后,钍元素变成了另一种元素。
一种元素能够转变成另一种元素,过去这件事只存在于炼金术士的幻想中,现在卢瑟福竟然证实了,这一重大的发现,让卢瑟福获得了1908年的诺贝尔化学奖。
顺便提一下,卢瑟福拿到诺贝尔化学奖之后并不高兴。他觉得自己明明是个物理学家,怎么都应该拿诺贝尔物理学奖。
但诺奖对卢瑟福来说并不重要,他通过对放射性元素的研究,认定了一件事:放射性元素释放出来的能量,来自原子内部。当时,包括居里夫人在内的很多人都认为,放射性物质的能量是从外部吸收来的。所以,卢瑟福认为居里夫人对放射性还不够了解。
如果原子内部能够放出各种各样的射线,这又指向了一件事情:原子还可以继续往下拆。
那原子里面到底有什么呢?于是,卢瑟福开始用α粒子,对原子发动了轰击。这就是著名的“金箔实验”。
1908年,卢瑟福在助手盖革的帮助下,一起用α粒子继续轰击金箔。他们发现,α粒子在透过金箔的时候,大部分粒子都是直直地穿过,而很少一部分粒子发生了偏移,卢瑟福称之为散射,而还有极少数粒子,发生了非常大的偏移。
异常现象背后一定有原因,卢瑟福就把研究重点放在这些偏转很大的粒子身上,他甚至让助手去找,有没有被反弹回来的α粒子。虽然卢瑟福本人没抱什么希望,可助手竟然真的发现了,有非常非常少的粒子,被直直地反弹回来了。
用卢瑟福自己的话来说,这就像你拿一门炮去轰一片纸巾,结果炮弹竟然被纸巾弹回来了。这些被弹回的粒子,就犹如一发炮弹,击中了卢瑟福的想象力。
当时,卢瑟福已经知道了,α粒子是带有正电荷的,如果发生了这么大幅度的偏转,一种可能是,它们受到了非常大的电磁力作用。被弹回的粒子,应该是直直撞上了这个电荷集中的地方,这个地方就是原子核。
根据推算,原子核应该非常非常小,就像鸟巢体育馆当中放了一个网球。
可是按照他老师汤姆森的葡萄干布丁模型,原子里的正电荷应该是均匀分布的,不应该有哪个地方存在这么集中的正电荷。难道老师之前说的一直是错的?
卢瑟福是一个极其严谨的人,他并没有急着公开自己的发现。他花了将近4年时间,确认了大量的数据,在确认万无一失之后,在1911年,卢瑟福模型首次公布了。
卢瑟福认为:原子不是坚不可摧的,原子中间是一个极小的带正电的原子核,外面是绕着它高速旋转的电子。
美国原子能委员会的标志,就是卢瑟福模型。还有你今天看到的用来表示原子的符号,大部分也都是这个模型。
早期美国原子能协会标志(图片来源Wikipedia)
提出这个模型之后,卢瑟福还有更重要的事情要做,他需要搞清楚原子核里头到底是什么。
卢瑟福继续用他钟爱的α粒子轰击其他原子。在轰击氮原子的时候,卢瑟福发现了一个现象,α粒子和氮原子碰撞的时候,会出现氢原子核,也就是后来的质子。
能撞出氢原子核,这说明了一个问题,氢原子核可能是氮原子核的组成成分。而且,氢原子核的质量非常轻,其他原子核的质量都是它的整数倍,有没有可能,氢原子核是所有原子核的组成成分?
如果是这样,这又会是一个重大的发现。
1920年,卢瑟福公布了他的发现:氢原子核是构成所有原子核的基本单元。他给这个基本单元起了一个名字,质子[1]。
但卢瑟福依然保持了自己的谨慎态度,在公布这个发现之后,他找到另一位物理学家帕特里克·布莱克特利一起做更多的研究,验证自己的猜想。
在观察了23000张照片上的40多万条轨迹之后,他们在其中找到了8条特殊的轨迹。再一次,从异常情况中,卢瑟福做出了重大发现,这8条轨迹能够说明,氢原子核确实是构成其他元素原子核的成分(这8条轨迹表示,氮原子核α粒子碰撞后形成了极其不稳定的氟原子,之后,衰变成了一个氧原子核一个氢原子核)。
由此,原子核里最重要的一种粒子被发现了。
小居里夫妇与中子擦肩而过
卢瑟福发现质子之后,跟他的助手查德威克又发现了一个神奇的现象。
氮原子的原子核重量大约是氢原子核的14倍(大约跟14个质子重量相当),而电子只有7个,如果原子核里只有质子,那氮原子应该带电才对,这不太可能。于是,卢瑟福推测,原子核内应该还有一种不带电的中性粒子,重量跟质子差不多。
这个中性粒子,就是中子。但到目前为止,这只是一个推测,卢瑟福并没有直接证据证明中子存在。
最先发现这个证据的,是德国两位科学家Walther Bothe和Herbert Becker。
1930年,他们用α粒子轰击锂、铍、硼等元素,轰击完之后,发现了一种奇怪的射线。这种射线能量很高,而且不带电,他们认为,这应该是γ射线(一种电磁波辐射)[2]。
有些材料上说,最早发现中子证据的,是居里夫人的女儿和女婿,即小居里夫妇,但并不是。不过,小居里夫妇确实很快就投入到了对这种射线的研究中,他们利用这种辐射轰击其他物质,得到了非常高能的质子[3]。
可惜的是,他们并没有怀疑这种射线本身到底是不是γ射线。所以,他们确实和中子,以及一块诺贝尔奖奖牌擦肩而过。
卢瑟福的助手查德威克倒是敏锐地意识到,这种射线根本就不是什么γ射线,应该就是卢瑟福预言的中子。于是,查德威克赶紧重复了实验,并且证明了,射线是由一种不带电,而且质量和质子非常接近的小粒子构成,证实了中子的存在。因为这个发现,查德威克获得了1935年的诺贝尔物理学奖。
顺便提一句,另一位叫劳伦斯的科学家,也发现Walther Bothe和小居里夫妇的解释有问题,同样投入研究,但还是慢了查德威克一步,但劳伦斯后面在后面因为另一项研究,对人类开发核能作出了极其重大的贡献,也拿回了属于自己的诺贝尔奖。
至此,人们不光发现原子核内的质子、中子,而且,也知道了通过改变原子核的组成,一种物质能够转变为另一种物质。
接下来,人们要开始将手伸进原子核内部了,摘取原子核内的能量果实。
参考文献:
[1]Romer A (1997). "Proton or prouton? Rutherford and the depths of the atom". American Journal of Physics. 65 (8): 707.
[2]Bothe, W.; Becker, H. (1930). "Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen" [Artificial excitation of nuclear γ-radiation]. Zeitschrift für Physik. 66 (5–6): 289–306.
[3]Joliot-Curie, Irène & Joliot, Frédéric (1932). "Émission de protons de grande vitesse par les substances hydrogénées sous l'influence des rayons γ très pénétrants" [Emission of high-speed protons by hydrogenated substances under the influence of very penetrating γ-rays]. Comptes Rendus. 194: 273.
在道尔顿、布朗、爱因斯坦、佩兰的共同努力下,人类已经达成了共识:原子是切实存在的。
但道尔顿的现代原子论里提到“原子是不可再分的”。那原子真的就是构成物质的最小单元吗?原子里面还能不能继续拆分?
解决这一问题的,是三代师生,约瑟夫·汤姆森、欧内斯特·卢瑟福、詹姆斯·查德威克。
剥开原子的第一层面纱
最早打开原子内部结构的科学家,是汤姆森。
汤姆森在研究β射线的时候,发现β射线是由一种带负电粒子构成的,这种粒子被称作电子。
汤姆森认为,在每个原子里面应该都有这样的电子。而且,汤姆森还提出了他的葡萄干布丁原子模型:每个原子就像是一个葡萄干布丁,正电荷和布丁一样,均匀分布在整个原子里,带负电荷的电子,和葡萄干一样,撒在布丁上。
虽然在教科书上对这个模型的评价并不高,只是一带而过,但这个模型自有它的重要意义,它说明了一点,原子是可以继续拆分的。而继续拆分的任务,就交给了他的学生——卢瑟福。
1901年,卢瑟福在研究放射性元素“钍”的时候,发现钍元素能够向外释放出α射线,更令人惊讶的是,在衰变之后,钍元素变成了另一种元素。
一种元素能够转变成另一种元素,过去这件事只存在于炼金术士的幻想中,现在卢瑟福竟然证实了,这一重大的发现,让卢瑟福获得了1908年的诺贝尔化学奖。
顺便提一下,卢瑟福拿到诺贝尔化学奖之后并不高兴。他觉得自己明明是个物理学家,怎么都应该拿诺贝尔物理学奖。
但诺奖对卢瑟福来说并不重要,他通过对放射性元素的研究,认定了一件事:放射性元素释放出来的能量,来自原子内部。当时,包括居里夫人在内的很多人都认为,放射性物质的能量是从外部吸收来的。所以,卢瑟福认为居里夫人对放射性还不够了解。
如果原子内部能够放出各种各样的射线,这又指向了一件事情:原子还可以继续往下拆。
那原子里面到底有什么呢?于是,卢瑟福开始用α粒子,对原子发动了轰击。这就是著名的“金箔实验”。
1908年,卢瑟福在助手盖革的帮助下,一起用α粒子继续轰击金箔。他们发现,α粒子在透过金箔的时候,大部分粒子都是直直地穿过,而很少一部分粒子发生了偏移,卢瑟福称之为散射,而还有极少数粒子,发生了非常大的偏移。
异常现象背后一定有原因,卢瑟福就把研究重点放在这些偏转很大的粒子身上,他甚至让助手去找,有没有被反弹回来的α粒子。虽然卢瑟福本人没抱什么希望,可助手竟然真的发现了,有非常非常少的粒子,被直直地反弹回来了。
用卢瑟福自己的话来说,这就像你拿一门炮去轰一片纸巾,结果炮弹竟然被纸巾弹回来了。这些被弹回的粒子,就犹如一发炮弹,击中了卢瑟福的想象力。
当时,卢瑟福已经知道了,α粒子是带有正电荷的,如果发生了这么大幅度的偏转,一种可能是,它们受到了非常大的电磁力作用。被弹回的粒子,应该是直直撞上了这个电荷集中的地方,这个地方就是原子核。
根据推算,原子核应该非常非常小,就像鸟巢体育馆当中放了一个网球。
可是按照他老师汤姆森的葡萄干布丁模型,原子里的正电荷应该是均匀分布的,不应该有哪个地方存在这么集中的正电荷。难道老师之前说的一直是错的?
卢瑟福是一个极其严谨的人,他并没有急着公开自己的发现。他花了将近4年时间,确认了大量的数据,在确认万无一失之后,在1911年,卢瑟福模型首次公布了。
卢瑟福认为:原子不是坚不可摧的,原子中间是一个极小的带正电的原子核,外面是绕着它高速旋转的电子。
美国原子能委员会的标志,就是卢瑟福模型。还有你今天看到的用来表示原子的符号,大部分也都是这个模型。
早期美国原子能协会标志(图片来源Wikipedia)
提出这个模型之后,卢瑟福还有更重要的事情要做,他需要搞清楚原子核里头到底是什么。
卢瑟福继续用他钟爱的α粒子轰击其他原子。在轰击氮原子的时候,卢瑟福发现了一个现象,α粒子和氮原子碰撞的时候,会出现氢原子核,也就是后来的质子。
能撞出氢原子核,这说明了一个问题,氢原子核可能是氮原子核的组成成分。而且,氢原子核的质量非常轻,其他原子核的质量都是它的整数倍,有没有可能,氢原子核是所有原子核的组成成分?
如果是这样,这又会是一个重大的发现。
1920年,卢瑟福公布了他的发现:氢原子核是构成所有原子核的基本单元。他给这个基本单元起了一个名字,质子[1]。
但卢瑟福依然保持了自己的谨慎态度,在公布这个发现之后,他找到另一位物理学家帕特里克·布莱克特利一起做更多的研究,验证自己的猜想。
在观察了23000张照片上的40多万条轨迹之后,他们在其中找到了8条特殊的轨迹。再一次,从异常情况中,卢瑟福做出了重大发现,这8条轨迹能够说明,氢原子核确实是构成其他元素原子核的成分(这8条轨迹表示,氮原子核α粒子碰撞后形成了极其不稳定的氟原子,之后,衰变成了一个氧原子核一个氢原子核)。
由此,原子核里最重要的一种粒子被发现了。
小居里夫妇与中子擦肩而过
卢瑟福发现质子之后,跟他的助手查德威克又发现了一个神奇的现象。
氮原子的原子核重量大约是氢原子核的14倍(大约跟14个质子重量相当),而电子只有7个,如果原子核里只有质子,那氮原子应该带电才对,这不太可能。于是,卢瑟福推测,原子核内应该还有一种不带电的中性粒子,重量跟质子差不多。
这个中性粒子,就是中子。但到目前为止,这只是一个推测,卢瑟福并没有直接证据证明中子存在。
最先发现这个证据的,是德国两位科学家Walther Bothe和Herbert Becker。
1930年,他们用α粒子轰击锂、铍、硼等元素,轰击完之后,发现了一种奇怪的射线。这种射线能量很高,而且不带电,他们认为,这应该是γ射线(一种电磁波辐射)[2]。
有些材料上说,最早发现中子证据的,是居里夫人的女儿和女婿,即小居里夫妇,但并不是。不过,小居里夫妇确实很快就投入到了对这种射线的研究中,他们利用这种辐射轰击其他物质,得到了非常高能的质子[3]。
可惜的是,他们并没有怀疑这种射线本身到底是不是γ射线。所以,他们确实和中子,以及一块诺贝尔奖奖牌擦肩而过。
卢瑟福的助手查德威克倒是敏锐地意识到,这种射线根本就不是什么γ射线,应该就是卢瑟福预言的中子。于是,查德威克赶紧重复了实验,并且证明了,射线是由一种不带电,而且质量和质子非常接近的小粒子构成,证实了中子的存在。因为这个发现,查德威克获得了1935年的诺贝尔物理学奖。
顺便提一句,另一位叫劳伦斯的科学家,也发现Walther Bothe和小居里夫妇的解释有问题,同样投入研究,但还是慢了查德威克一步,但劳伦斯后面在后面因为另一项研究,对人类开发核能作出了极其重大的贡献,也拿回了属于自己的诺贝尔奖。
至此,人们不光发现原子核内的质子、中子,而且,也知道了通过改变原子核的组成,一种物质能够转变为另一种物质。
接下来,人们要开始将手伸进原子核内部了,摘取原子核内的能量果实。
参考文献:
[1]Romer A (1997). "Proton or prouton? Rutherford and the depths of the atom". American Journal of Physics. 65 (8): 707.
[2]Bothe, W.; Becker, H. (1930). "Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen" [Artificial excitation of nuclear γ-radiation]. Zeitschrift für Physik. 66 (5–6): 289–306.
[3]Joliot-Curie, Irène & Joliot, Frédéric (1932). "Émission de protons de grande vitesse par les substances hydrogénées sous l'influence des rayons γ très pénétrants" [Emission of high-speed protons by hydrogenated substances under the influence of very penetrating γ-rays]. Comptes Rendus. 194: 273.
#早安[超话]#我从不看已经做了什么,我只看还需要做什么 --Marie Curie(居里夫人)
I never see what has been done; l only see what remains to be done.
-MarieCurie-
凭借自己的力量去努力争取,才有可能改变自己的未来。你的命运是由你的付出和努力决定的。与其埋怨命运,不如反思自己;与其依靠别人,不如强大自己。
I never see what has been done; l only see what remains to be done.
-MarieCurie-
凭借自己的力量去努力争取,才有可能改变自己的未来。你的命运是由你的付出和努力决定的。与其埋怨命运,不如反思自己;与其依靠别人,不如强大自己。
钽酸锂的制备方法
钽酸锂的化学分子式为LiTaO3,它与LiNbO3是在结构和性能上极为相似的一对铁电晶体。钽酸锂属于三方晶系,Curie温度为665℃,熔点为1650℃。在Curie温度以下为铁电相,空间群为R3c(C63v),在Curie温度以上为顺电相,空间群为R3c(D63d).自发极化Ps(0.50C/m2)沿六方晶胞的[001]方向,熔点为1650℃,体积密度为7.4564×103kg/m3,晶格参数在六方晶胞中a=5. 15428Å,c=13.78351Å;在菱形晶胞中,arh=5.4740Å,α=56°10.5′(25℃)。钽酸锂晶体具有优良的压电、热电和电光性能,可制作声表面波器件、热电探测器和电光调制器等。
制备方法[1]
一、一种制备钽酸锂晶片的方法
超薄钽酸锂晶片通常用作红外热释电探测器的敏感层,因此,必须减薄钽酸锂响应单元的厚度。通常的钽酸锂晶片原料的厚度远厚于红外热释电探测器件要求的厚度,所以一直以来减薄钽酸锂响应单元厚度都是热释电探测器的研究重点。集成电路技术的发展也对晶片材料提出了更高的要求,获得良好表面质量的钽酸锂晶片材料,对热释电器件的性能有更好的帮助。钽酸锂晶片的加工过程一般包括切割、磨边、研磨、抛光、清洗等加工工序,其中抛光过程的作用在于进一步提高晶体表面的平整度和粗糙度,以满足器件的要求。钽酸锂晶片在研磨和抛光之后可以进一步采用化学溶液进行化学腐蚀,以提高晶体表面的平整度和粗糙度。现有技术,因为研磨抛光轨迹的不稳定性,导致钽酸锂晶片呈现中间厚两边薄的厚度分布,化学腐蚀也不能很好的控制其表面腐蚀速率的大小分布,获得的晶片均匀性较差,容易产生背侵、背花等问题。
CN201310481244.1提供制备钽酸锂晶片的方法,该方法制备的钽酸锂晶片的表面均匀性好,表面粗糙度小,并且背侵、背花等问题得到改善。本发明公开的技术方案包括:提供了一种制备钽酸锂晶片的方法,其特征在于,包括:获取钽酸锂基片;清洗所述钽酸锂基片;将所述钽酸锂基片置于腐蚀溶液中,并且在所述钽酸锂基片的中心位置处加热所述腐蚀溶液,使所述钽酸锂基片在所述腐蚀溶液中腐蚀第一时间,获得钽酸锂晶片;清洗并干燥所述钽酸锂晶片。本方法中,对钽酸锂基片进行腐蚀时,在钽酸锂基片的中心位置处加热腐蚀溶液,通过对该加热位置的控制,实现了对钽酸锂基片表面的温度分布的控制,进而控制了腐蚀速率,从而可以控制腐蚀后的表面粗糙度和均匀性。该方法制备的钽酸锂晶片的表面均匀性好,表面粗糙度小,并且背侵、背花等问题得到改善。
二、大厚度黑色钽酸锂晶片的制备方法
一种大厚度黑色钽酸锂晶片的制造方法,包括以下步骤:
钽酸锂晶片的制备:先将钽酸锂晶体按预定的尺寸切割好,得到若干钽酸锂晶片;
清洗:彻底清除所有所述钽酸锂晶片的表面的污物,并干燥所有所述钽酸锂晶片,然后将所有所述钽酸锂晶片放置在无尘的环境中待用;
还原剂的制备:将纯度为90%~99.99%的镧粉放入真空烘箱中,在120℃的温度条件下烘干12至30小时;将纯度为90%~99.99%的氧化镧粉放入真空烘箱中,在120℃的温度条件下烘干12至30小时;向烘干后的所述氧化镧粉中掺入所述镧粉并混匀,即得到还原剂,其中,所述镧粉的掺入量为:所述镧粉的总质量占所述氧化镧粉的总质量的百分比为:5%~15%;利用氧化镧粉较高的熔点和高温下较好的流动性,以保持镧粉与钽酸锂晶片充分接触;
装炉:在坩埚的底部均匀地铺撒一层上述制备所得的还原剂,然后将一片清洗干燥后的所述钽酸锂晶片从无尘的环境中取出,并立即放置在坩埚的底部铺撒的还原剂的上方,以避免所述钽酸锂晶片的表面吸附灰尘而影响还原效果,然后在放置在坩埚底部的所述钽酸锂晶片的上方再均匀地铺撒一层上述制备所得的还原剂,再在该铺洒了还原剂的钽酸锂晶片的上方放置另一片钽酸锂晶片,以此类推,完成在所述坩埚中放置所述钽酸锂晶片、并在钽酸锂晶片之间铺撒所述还原剂,之后将装有所述还原剂和若干所述钽酸锂晶片的坩埚放入真空还原炉;
还原:对所述真空还原炉的炉膛进行抽真空,将炉内的气压控制在20Pa以下,以1℃/h~50℃/h的速率提升炉内的温度,升温至550℃~600℃,保温20h~40h,以使所述钽酸锂晶片在高温的条件下与所述还原剂发生反应,使所述钽酸锂晶片被均匀地还原,然后以1℃/h~50℃/h的速率降低炉内的温度,当温度低于100℃时,停止抽真空,待炉内的气压与外界相等后从所述真空还原炉中取出所述坩埚,从坩埚中取出还原后的钽酸锂晶片。
回收[4]
CN201810533359.3公开了一种钽酸锂黑片的回收再利用方法,将待处理的不合格钽酸锂黑片放置于热处理炉中,在氧气气氛下,在400℃至钽酸锂居里温度范围内进行热处理,冷却即得到钽酸锂白片;钽酸锂白片再次经过黑化处理得到钽酸锂黑片,从而完成不合格钽酸锂黑片的回收再利用。本方法可以使黑化电阻率不合适或不均匀的钽酸锂黑片恢复至均匀一致的钽酸锂白片,为再次获得均匀一致的合格钽酸锂黑片打好基础;由于热处理温度控制在钽酸锂居里温度以下,保证了钽酸锂晶片的压电性与单畴性。#这个暑假你有什么遗憾#
钽酸锂的化学分子式为LiTaO3,它与LiNbO3是在结构和性能上极为相似的一对铁电晶体。钽酸锂属于三方晶系,Curie温度为665℃,熔点为1650℃。在Curie温度以下为铁电相,空间群为R3c(C63v),在Curie温度以上为顺电相,空间群为R3c(D63d).自发极化Ps(0.50C/m2)沿六方晶胞的[001]方向,熔点为1650℃,体积密度为7.4564×103kg/m3,晶格参数在六方晶胞中a=5. 15428Å,c=13.78351Å;在菱形晶胞中,arh=5.4740Å,α=56°10.5′(25℃)。钽酸锂晶体具有优良的压电、热电和电光性能,可制作声表面波器件、热电探测器和电光调制器等。
制备方法[1]
一、一种制备钽酸锂晶片的方法
超薄钽酸锂晶片通常用作红外热释电探测器的敏感层,因此,必须减薄钽酸锂响应单元的厚度。通常的钽酸锂晶片原料的厚度远厚于红外热释电探测器件要求的厚度,所以一直以来减薄钽酸锂响应单元厚度都是热释电探测器的研究重点。集成电路技术的发展也对晶片材料提出了更高的要求,获得良好表面质量的钽酸锂晶片材料,对热释电器件的性能有更好的帮助。钽酸锂晶片的加工过程一般包括切割、磨边、研磨、抛光、清洗等加工工序,其中抛光过程的作用在于进一步提高晶体表面的平整度和粗糙度,以满足器件的要求。钽酸锂晶片在研磨和抛光之后可以进一步采用化学溶液进行化学腐蚀,以提高晶体表面的平整度和粗糙度。现有技术,因为研磨抛光轨迹的不稳定性,导致钽酸锂晶片呈现中间厚两边薄的厚度分布,化学腐蚀也不能很好的控制其表面腐蚀速率的大小分布,获得的晶片均匀性较差,容易产生背侵、背花等问题。
CN201310481244.1提供制备钽酸锂晶片的方法,该方法制备的钽酸锂晶片的表面均匀性好,表面粗糙度小,并且背侵、背花等问题得到改善。本发明公开的技术方案包括:提供了一种制备钽酸锂晶片的方法,其特征在于,包括:获取钽酸锂基片;清洗所述钽酸锂基片;将所述钽酸锂基片置于腐蚀溶液中,并且在所述钽酸锂基片的中心位置处加热所述腐蚀溶液,使所述钽酸锂基片在所述腐蚀溶液中腐蚀第一时间,获得钽酸锂晶片;清洗并干燥所述钽酸锂晶片。本方法中,对钽酸锂基片进行腐蚀时,在钽酸锂基片的中心位置处加热腐蚀溶液,通过对该加热位置的控制,实现了对钽酸锂基片表面的温度分布的控制,进而控制了腐蚀速率,从而可以控制腐蚀后的表面粗糙度和均匀性。该方法制备的钽酸锂晶片的表面均匀性好,表面粗糙度小,并且背侵、背花等问题得到改善。
二、大厚度黑色钽酸锂晶片的制备方法
一种大厚度黑色钽酸锂晶片的制造方法,包括以下步骤:
钽酸锂晶片的制备:先将钽酸锂晶体按预定的尺寸切割好,得到若干钽酸锂晶片;
清洗:彻底清除所有所述钽酸锂晶片的表面的污物,并干燥所有所述钽酸锂晶片,然后将所有所述钽酸锂晶片放置在无尘的环境中待用;
还原剂的制备:将纯度为90%~99.99%的镧粉放入真空烘箱中,在120℃的温度条件下烘干12至30小时;将纯度为90%~99.99%的氧化镧粉放入真空烘箱中,在120℃的温度条件下烘干12至30小时;向烘干后的所述氧化镧粉中掺入所述镧粉并混匀,即得到还原剂,其中,所述镧粉的掺入量为:所述镧粉的总质量占所述氧化镧粉的总质量的百分比为:5%~15%;利用氧化镧粉较高的熔点和高温下较好的流动性,以保持镧粉与钽酸锂晶片充分接触;
装炉:在坩埚的底部均匀地铺撒一层上述制备所得的还原剂,然后将一片清洗干燥后的所述钽酸锂晶片从无尘的环境中取出,并立即放置在坩埚的底部铺撒的还原剂的上方,以避免所述钽酸锂晶片的表面吸附灰尘而影响还原效果,然后在放置在坩埚底部的所述钽酸锂晶片的上方再均匀地铺撒一层上述制备所得的还原剂,再在该铺洒了还原剂的钽酸锂晶片的上方放置另一片钽酸锂晶片,以此类推,完成在所述坩埚中放置所述钽酸锂晶片、并在钽酸锂晶片之间铺撒所述还原剂,之后将装有所述还原剂和若干所述钽酸锂晶片的坩埚放入真空还原炉;
还原:对所述真空还原炉的炉膛进行抽真空,将炉内的气压控制在20Pa以下,以1℃/h~50℃/h的速率提升炉内的温度,升温至550℃~600℃,保温20h~40h,以使所述钽酸锂晶片在高温的条件下与所述还原剂发生反应,使所述钽酸锂晶片被均匀地还原,然后以1℃/h~50℃/h的速率降低炉内的温度,当温度低于100℃时,停止抽真空,待炉内的气压与外界相等后从所述真空还原炉中取出所述坩埚,从坩埚中取出还原后的钽酸锂晶片。
回收[4]
CN201810533359.3公开了一种钽酸锂黑片的回收再利用方法,将待处理的不合格钽酸锂黑片放置于热处理炉中,在氧气气氛下,在400℃至钽酸锂居里温度范围内进行热处理,冷却即得到钽酸锂白片;钽酸锂白片再次经过黑化处理得到钽酸锂黑片,从而完成不合格钽酸锂黑片的回收再利用。本方法可以使黑化电阻率不合适或不均匀的钽酸锂黑片恢复至均匀一致的钽酸锂白片,为再次获得均匀一致的合格钽酸锂黑片打好基础;由于热处理温度控制在钽酸锂居里温度以下,保证了钽酸锂晶片的压电性与单畴性。#这个暑假你有什么遗憾#
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