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第一章 生长人工水晶的设备简介 1

1.1 高压釜及其辅助设备 1

1.1.1 高压釜的结构 1

1.1.2 高压釜的密封 4

1.1.3 高压釜胴体堵底 6

1.1.4 高压釜材料的选择 7

1.1.5 高压釜强度计算 11

1.2 测温与测压设备 12

1.2.1 测压系统 12

1.2.2 内部测温系统 13

1.3 加温与测温 14

1.3.1 加温与保温 14

1.3.2 测温与控温点的选择 16

1.3.3 高压釜内测温与外测温的比较 17

1.3.4 控温 18

1.4 辅助设备 20

1.4.1 防爆装置 20

1.4.2 套螺 21

1.4.3 拔塞盘 21

第二章 水晶生长的物理、化学条件 23

2.1 温度、压力对石英溶解度的影响 25

2.2 溶剂对石英溶解度的影响 30

2.2.1 溶剂的种类 30

2.2.2 溶剂的浓度 36

2.2.3 溶液中SiO2含量的溶液浓度的关系 40

2.2.4 溶液中SiO2含量与晶体生长速率的关系 41

2.3 溶液中的相态分析 42

2.4 物理、化学条件对水晶结晶习性的影响 45

2.4.1 温度对结晶形态的影响 46

2.4.2 压力和溶液中SiO2过饱和度对高指数晶面发育的影响 46

2.4.3 液流对晶面发育的影响 47

2.4.4 杂质对大、小菱面(R，r)结晶习性的影响 49

第三章 水晶生长工艺 51

3.1 溶液的配制 52

3.1 充填度 53

3.3 熔炼石英(营养料) 53

3.4 籽晶 58

3.4.1 籽晶取向 59

3.4.2 籽晶片尺寸 60

3.4.3 籽晶切型、晶体生长尺寸与应用 60

3.4.5 籽晶厚度的平整度 64

3.4.4 籽晶切割 64

3.4.6 籽晶的打孔与清洗 65

3.4.7 籽晶面积的计算 66

3.5 挡板与籽晶架 66

3.5.1 挡板 66

3.5.2 籽晶架与支撑架 68

3.6 高压釜和籽晶架的的清洗 69

3.7 高压釜的装卸 70

3.7.1 高压釜的安装 70

3.7.2 开釜 71

3.8 高压设备部件的检查与维护 72

第四章 影响水晶生长速率，开裂和质量的若干因素 73

4.1.1 籽晶取向 74

4.1 影响水晶生长速率的几个因素 74

4.1.2 充填度 76

4.1.3 温差 77

4.1.4 结晶温度 78

4.1.5 溶剂浓度 79

4.1.6 籽晶面积与水晶生长速率的关系 80

4.1.7 挡板开孔率 80

4.2. 与Z轴平行和斜交的裂纹 82

4.2.1 溶剂浓度 82

4.2.2 充填度 83

4.2.3 溶质(SiO2)的供应 83

4.3 晶体的开裂 85

4.3.1 沿三棱锥面沟槽的开裂 86

4.3.3 沿籽晶的开裂 87

4.3.2 沿边齿的开裂 87

4.3.4 与包裹体有关的开裂 89

4.3.5 砸裂 90

4.4 影响水晶质量的一些因素 91

4.4.1 籽晶取向 91

4.4.2 籽晶质量 91

4.4.3 高压釜容积 92

4.4.4 温度波动 93

4.4.5 固体包裹体 93

第五章 水晶的几何结晶学 95

5.1 水晶的结晶形态 95

5.2 水晶的左右形与单形 99

5.3 三方偏方面体单形 102

5.4.2 水晶的面角 104

5.4 水晶的对称与面角 104

5.4.1 水晶的对称 104

5.5 水晶的坐标系 105

5.5.1 三方坐系系 105

5.5.2 六方坐标系 107

5.6 晶面与晶带符号 109

5.6.1 晶面符号 109

5.6.2 晶面与晶带(晶棱)的符号关系 111

5.7 双晶 114

5.7.1 电学双晶 114

5.7.2 光学双晶 117

5.7.3 接触双晶 122

第六章 水晶结构 123

6.1 左右旋结构 125

6.2 晶胞参数 126

6.3 水晶的相变化 127

第七章 水晶的结晶习性 139

7.1 人工水晶的表面结构 139

7.1.1 底面c{0001}表面结构 140

7.1.2 大菱面R{10？1}表面结构 144

7.1.3 小菱面r{1？01}表面结构 146

7.1.4 柱面m1{10？0},m2{1？00}表面结构 149

7.1.5 三方柱面+x{？20},-x{11？0}表面结构 152

7.1.6 三方偏方面体(x)表面结构 154

7.1.7 三方双锥面s1{？22},s2{？09}表面结构 155

7.2.1 天然水晶底面c(0001)表面结构 156

7.2 人工水晶和天然水晶表面结构的比较 156

7.2.2 天然水晶大菱面R{10？1}，小菱面r{1？01}表面结构 157

7.2.3 天然水晶柱面m1{10？0},m2{1？00}表面结构 161

7.2.4 天然水晶三方双锥面s{11？1}表面结构 163

7.3 三方偏方面体单形的结晶习性 164

7.4 各族晶面的发育 169

7.4.1 籽晶取向绕X轴转动时各族晶面的生长速率 169

7.4.2 籽晶取向绕晶轴Y转动时各族晶面的生长速率 170

7.4.3 各族晶面生长速率与生长周期，籽晶形状的关系 171

7.5 异型籽晶生长 172

7.5.1 沿底面c(0001)切籽晶的造型实验 173

7.5.2 沿大菱面R{10？1}，小菱面(？01)切籽晶的造型实验 181

7.5.3 沿柱面m{10？0}切籽晶的造型实验 182

7.5.4 沿+x{？20}切籽晶的造型实验 185

7.6.1 关于水晶生长各向异性的解释 189

7.6 水晶生长机制的讨论 189

7.6.2 六联环Si6O6(OH)12生生基元(49) 192

7.6.3 五联分子Si3O4(OH)12生长基元 197

第八章 人工水晶的缺陷 203

8.1 X射线貌相术 203

8.1.1 形貌相机简介 203

8.1.2 投影形貌术实验方法 205

8.1.3 X射线形貌衬度与消光 206

8.1.4 柏氏矢量的测定 206

8.1.5 水晶中的位错观察 207

8.1.6 水晶的结晶习性与缺陷 211

8.1.7 缺陷的消光规律 224

8.2.1 氢氟酸(HF)蚀像 227

8.2 腐蚀像 227

8.2.2 碱溶液蚀像 232

8.3 激光干涉图和阴影图 235

8.3.1 c(0001)面上三方丘和三棱锥晶体中的缺陷 236

8.3.2 籽晶上的蚀坑与缺陷 239

8.3.3 籽晶上的双晶 241

8.3.4 籽晶中的裂纹 242

8.3.5 包裹体 243

8.3.6 Y棒晶体中的干涉图和阴影图 244

8.4 缺陷形成机理与缺陷模型 245

8.4.1 缺陷与晶体结晶习性的关系 246

8.4.2 三方偏方面体的结晶方位与缺陷消光 248

8.4.3 缺陷模型 250

9.1 水晶的结晶光学 258

第九章 水晶质量的检查与测试 258

9.2 用光干涉法测试水晶均匀性 262

9.2.1 试样制备 262

9.2.2 测试原理和光路图 263

9.2.3 样品测试 265

9.3 准直光照射阴影图 271

9.4 红外吸收测试 274

9.4.1 水晶对红外光谱的吸收 274

9.4.2 红外光谱测定水晶Q值 279

9.5 水晶的品质与缺陷 285

9.6 水晶中包裹体的形成与检测 290

9.6.1 包裹体的种类 290

9.7 水晶中杂质的测试 293

9.6.2 包裹体的检测方法 293

9.8 水晶的抗辐射性 296

第十章 水晶的物理性能 297

10.1 水晶的光学性能 297

10.1.1 透过率 297

10.1.2 旋光性 301

10.2 水晶的热学性质 309

10.2.1 热膨胀 309

10.2.2 温度对结晶形态的影响 309

10.2.3 导热性 311

10.2.4 似热电现象 312

10.3 水晶的弹性 313

10.4.1 水晶的导电性 314

10.4 水晶的导电性与介电性 314

10.4.2 水晶的介电性 315

10.5 水晶压电性 316

10.6 温度对水晶物理性能的影响 319

10.7 水晶谐振器的频率温度特性 321

10.7.1 频率温度曲线 322

10.7.2 频率温度系数 322

10.7.3 频率温度系数与温度和切角的关系 324

10.8 水晶表面波器件的特性 326

第十一章 水晶切割定向 329

11.1 水晶晶片切型与符号 329

11.1.1 晶片在直角坐标系中的方位 334

11.1.2 晶片定向参考面的选择 339

11.2.1 手标本定向 342

11.2 水晶定向 342

11.2.2 星芒图定向 344

11.2.3 X射线定向 346

第十二章 自然界水晶矿床形成机制的探讨 356

12.1 自然界水晶矿床形成的物理、化学条件 356

12.1.1 温度、压力与水晶成矿的作用 357

12.1.2 气相对SiO2的溶解和输运 357

12.2 水晶结晶习性与成矿条件的关系 359

12.2.1 温度、压力对晶面发育的影响 360

12.2.2 液流对晶面发育的影响 361

12.2.3 三方偏方面体发育的物理、化学条件 362

12.3 自然界水晶中的包裹体 364

12.4 某地水晶矿床实例 365

12.4.2 晶洞 366

12.4.1 石英脉的产状和结构 366

12.4.3 水晶的形态特征 367

12.4.4 包裹体 369

12.5 讨论 371

12.5.1 水晶晶洞的形成 371

12.5.2 水晶的结晶习性与成矿温度，压力的关系 373

附录I 水晶角表 375

附录II 水晶的生理参数(74) 383

附录III 水晶各族晶面X射线衍射角(26) 389

附录IV 器件部分切型参数 402

参考文献 404

人名索引 408