一种用于紫外可见波段的氰尿酸钡镁双折射晶体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于紫外可见波段的氰尿酸钡镁双折射晶体及其制备方法和应用，其化学式为Ba2Mg(C3N3O3)2，属于三方晶系，空间群为

A Barium Magnesium Cyanurate Birefractive Crystal for Ultraviolet-Visible Band and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a barium magnesium cyanurate birefringent crystal used in ultraviolet-visible band and its preparation method and application. The chemical formula of the birefringent crystal is Ba2Mg (C3N3O 3)2, belonging to the tripartite system, and the space group is Ba2Mg (C3N3O 3)2.

【技术实现步骤摘要】
一种用于紫外可见波段的氰尿酸钡镁双折射晶体及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种氰尿酸盐双折射晶体，特别是适用于紫外可见波段的化学式为Ba2Mg(C3N3O3)2的双折射晶体及其制备方法和用途。
技术介绍
双折射现象是光在各向异性介质中传播时表现出来的重要特征之一。当光入射到各向异性介质中时，分解为两束光而沿不同的方向发生折射，出射的两束光为振动方向相互垂直的线偏振光，其中一束遵从折射定律的称为寻常光(o光)，其折射率用no表示，另一束不遵从折射定律的称为非常光(e光)，其折射率用ne表示，这种现象称为双折射现象，其中具有各向异性的晶体称为双折射晶体。利用双折射晶体的这种性质，可以得到线偏振光、实现对光束的位移等，从而使得双折射晶体成为制造偏振起偏棱镜、偏振分束棱镜等光电原件的重要材料，在光学和通讯领域有着重要应用。常用的双折射材料主要有方解石(CaCO3)、金红石(TiO2)、YVO4、LiNbO3、MgF2晶体和石英晶体等。方解石晶体主要以天然形式存在，人工合成困难，一般晶体尺寸较小，不能满足大尺寸晶体元件的需求，另外其使用波段也无法达到紫外区域；金红石晶体也存在类似的问题，人工合成困难、不能在紫外波段使用，并且该类晶体硬度大，加工器件难度大；YVO4和LiNbO3晶体均可以长出大尺寸单晶，但LiNbO3晶体双折射率较小，并且这两种晶体均无法用于紫外波段；MgF2晶体和石英晶体是可以用于紫外波段的晶体，但是它们的双折射率太小，限制了晶体的使用。近年来报道的可用于紫外波段的双折射晶体有α-BBO晶体和Ca3(BO3)2晶体。高温相BaB2O4(α-BBO)晶体的透过范围为189-3500nm，双折射率较大，但是晶体易潮解，且由于晶体存在固态相变，在生长过程中易于开裂，对晶体质量有较大影响；Ca3(BO3)2晶体的透过范围是180-3800nm，缺点是在可见区双折射偏小，在紫外波段区透过不高，限制了它的使用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种用于紫外可见波段的氰尿酸盐双折射晶体，该晶体易于生长、易于切割、易于研磨、易于抛光和易于保存，在空气中稳定，不易潮解，不溶于水。本专利技术另一目的是提供所述用于紫外可见波段的氰尿酸盐双折射晶体的生长方法。本专利技术再一目的是提供所述用于紫外可见波段的氰尿酸双折射晶体在制作偏振分束棱镜中的应用。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供的用于紫外可见波段的氰尿酸盐双折射晶体，其化学式为Ba2Mg(C3N3O3)2，如图1所示，该晶体属于三方晶系，空间群为晶胞参数为Z＝3。Ba2Mg(C3N3O3)2晶体的透过范围为230-3000nm；在λ＝800nm处折射率计算值为：no＝2.00，ne＝1.649，Δn＝0.351；晶体易于生长、易于切割、易于研磨、易于抛光和易于保存，在空气中稳定，不易潮解，不溶于水。本专利技术的用于紫外可见波段的氰尿酸盐双折射晶体的生长方法，其采用高温熔体自发结晶法或坩埚下降法生长晶体。所述的高温熔体自发结晶法生长晶体的包括如下步骤：将含钡化合物、含镁化合物和含氰酸根化合物按其中钡：镁：氰酸根的摩尔比＝2:1:6的比例混合均匀后，化合物加热至熔化得高温熔液并保持24-96小时后，以1-10℃/小时的速率降温至室温，得到无色透明的Ba2Mg(C3N3O3)2晶体。优选地，所述含钡化合物为BaCl2或BaBr2或BaI2。优选地，所述含镁化合物为MgCl2或MgBr2或MgI2。优选地，所述含氰酸根化合物为LiCNO或NaCNO或KCNO。本专利技术提供的Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体的另一制备方法，其为坩埚下降法生长Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体，其包括如下步骤：将粉末状Ba2Mg(C3N3O3)2化合物放入晶体生长装置中，缓慢升温至原料熔化，待原料完全熔化后，晶体生长装置以0.1-10mm/h的速度垂直下降，在晶体生长装置下降过程中进行Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体生长，其生长周期为5-20天；所述粉末状Ba2Mg(C3N3O3)2化合物的制备如下：含钡化合物、含镁化合物和含氰酸根化合物按其中钡：镁：氰酸根的摩尔比＝2:1:6的比例混合均匀后，加热至400℃进行固相反应(原则上，采用一般化学合成方法都可以制备Ba2Mg(C3N3O3)2化合物；本专利技术优选固相反应法)，然后用甲醇反复冲洗除去副产物得到化学式为Ba2Mg(C3N3O3)2的化合物，经捣碎研磨得粉末状Ba2Mg(C3N3O3)2的化合物；所述含钡化合物为BaCl2或BaBr2或BaI2。所述含镁化合物为MgCl2或MgBr2或MgI2。所述含氰酸根化合物为LiCNO或NaCNO或KCNO。所述Ba2Mg(C3N3O3)2化合物可按下述化学反应式制备：(1)2BaCl2+MgCl2+6KCNO＝Ba2Mg(C3N3O3)2+6KCl；(2)2BaBr2+MgBr2+6KCNO＝Ba2Mg(C3N3O3)2+6KBr；(3)2BaI2+MgI2+6KCNO＝Ba2Mg(C3N3O3)2+6KI；(4)2BaCl2+MgCl2+6NaCNO＝Ba2Mg(C3N3O3)2+6NaCl；(5)2BaBr2+MgBr2+6NaCNO＝Ba2Mg(C3N3O3)2+6NaBr；(6)2BaI2+MgI2+6NaCNO＝Ba2Mg(C3N3O3)2+6NaI；(7)2BaCl2+MgCl2+6LiCNO＝Ba2Mg(C3N3O3)2+6LiCl；(8)2BaBr2+MgBr2+6LiCNO＝Ba2Mg(C3N3O3)2+6LiBr；(9)2BaI2+MgI2+6LiCNO＝Ba2Mg(C3N3O3)2+6LiI。采用上述两种方法均可获得尺寸为厘米级的Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体；使用大尺寸坩埚，并延长生长期，则可获得相应更大尺寸Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体。本专利技术提供的Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体的透过范围宽(230-3000nm)，并且计算双折射率值大(λ＝800nm处no-ne＝0.351)，可用于紫外可见波段，且晶体易于生长，易于加工，不易潮解。本专利技术提供的用于紫外可见波段的氰尿酸盐双折射晶体的用途，所述氰尿酸盐双折射晶体为Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体，用于制作偏振分束棱镜。所述的偏振分束棱镜为格兰型棱镜、渥拉斯顿棱镜、洛匈棱镜或光束分离偏振器。本专利技术的用于紫外可见波段的氰尿酸盐双折射晶体具有优点如下：本专利技术的用于紫外可见波段的氰尿酸盐双折射晶体为Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体，其透过范围宽(230-3000nm)，双折射大(800nm处Δn＝0.351)，可用于紫外可见波段；晶体易于切割、易于研磨、易于抛光和易于保存，在空气中稳定，不易潮解，在制作偏振分束棱镜方面能够得到广泛应用。附图说明图1为用于紫外可见波段的Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体的结构图；图2为用本专利技术的用于紫外可见波段的Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体制作格兰型棱镜的示意图；图3为用本专利技术的用于紫外可见波段的Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体制作渥拉斯顿棱镜的示意图；图4为用本专利技术的用于紫外可见波段的Ba2Mg(C3N3O3)2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于紫外可见波段的氰尿酸钡镁双折射晶体，其特征在于，所述氰尿酸钡镁双折射晶体的化学式为Ba2Mg(C3N3O3)2，属于三方晶系，空间群为

【技术特征摘要】
1.一种用于紫外可见波段的氰尿酸钡镁双折射晶体，其特征在于，所述氰尿酸钡镁双折射晶体的化学式为Ba2Mg(C3N3O3)2，属于三方晶系，空间群为晶胞参数为Z＝3；透过范围230-3000nm，在λ＝800nm处折射率计算值no＝2.00，ne＝1.649，Δn＝0.351。2.一种权利要求1所述用于紫外可见波段的氰尿酸钡镁双折射晶体的制备方法，所述制备方法为采用高温熔体自发结晶法生长Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体或采用坩埚下降法生长氰尿酸钡镁双折射晶体。3.根据权利要求2所述用于紫外可见波段的氰尿酸钡镁双折射晶体的制备方法，其特征在于，所述高温熔体自发结晶法生长Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体，其包括如下步骤：将含钡化合物、含镁化合物和含氰酸根化合物按其中钡：镁：氰酸根的摩尔比＝2:1:6的比例混合均匀加热至熔化得高温熔液并保持24-96小时后，以1-10℃/小时的降温速率降温至室温，得到Ba2Mg(C3N3O3)2双折射晶体。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚吉勇，李壮，郭扬武，罗晓宇，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11