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實(shí)驗(yàn)室里長(zhǎng)出的這塊寶石 居然還能當(dāng)“充電寶“

 汐鈺文藝范 2019-05-21

你看過(guò)如血的紅寶石,也看過(guò)湛藍(lán)的藍(lán)寶石,還看過(guò)晶瑩的綠寶石,那么有沒(méi)有看過(guò)鈦寶石呢?

今天,就跟著大院er一起聽(tīng)上海光機(jī)所為我們解讀鈦寶石背后的科學(xué)奧秘。

寶石,華麗而不失優(yōu)雅,是襯托女性之美的絕佳裝飾。但是,鈦寶石,它不僅有著美麗的外表,還蘊(yùn)藏著非同一般的內(nèi)涵。

鈦寶石戒指(圖片來(lái)源:作者提供)

國(guó)之重器——“不可替代”的鈦寶石晶體

激光脈沖峰值功率達(dá)到拍瓦(1015W)、脈沖寬度達(dá)到數(shù)十飛秒(10-15s)級(jí)的超強(qiáng)超短激光,是目前人類(lèi)已知的最亮光源,能夠創(chuàng)造出前所未有的綜合性極端物理?xiàng)l件,是國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)重大前沿領(lǐng)域之一。

(圖片來(lái)源:作者提供)

鈦寶石激光晶體是產(chǎn)生拍瓦級(jí)高功率脈沖激光的核心關(guān)鍵材料之一,它在大國(guó)重器——上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置(SULF)中扮演著“充電寶”的角色——將激光能量逐步提高放大。鈦寶石晶體口徑越大,吸收的能量越多,激光輸出的功率也就越高。

晶體生長(zhǎng)——“千錘百煉”的鈦寶石晶體

鈦寶石與天然礦物寶石大有不同,它無(wú)法在自然界開(kāi)采,只能在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)模擬天然寶石形成的環(huán)境進(jìn)行人工制備,稱(chēng)為“晶體生長(zhǎng)”。

中科院上海光機(jī)所自主研制了國(guó)內(nèi)首臺(tái)熱交換法晶體生長(zhǎng)設(shè)備,并利用該設(shè)備基于熱交換法的原理進(jìn)行大尺寸鈦寶石晶體生長(zhǎng)。

(圖片來(lái)源:作者提供)

在爐膛坩堝容器中放入晶種和原料,加熱使原料熔化。通過(guò)坩堝外底部豎置的耐高溫?zé)峤粨Q桿通入制冷氣體——氦氣。流動(dòng)的氦氣與坩堝中熔體形成熱量的交換,于是熔體從底部開(kāi)始結(jié)晶。通過(guò)增加氦氣的流量,逐漸實(shí)現(xiàn)熔體從底部到頂部的完全結(jié)晶,最終形成鈦寶石晶體毛坯。毛坯經(jīng)過(guò)切割、磨拋等加工工序便可獲得不同尺寸的鈦寶石晶體元件。

(圖片來(lái)源:作者提供)

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