JPH03170398A - 単結晶育成用原料の製造方法 - Google Patents
単結晶育成用原料の製造方法Info
- Publication number
- JPH03170398A JPH03170398A JP30773589A JP30773589A JPH03170398A JP H03170398 A JPH03170398 A JP H03170398A JP 30773589 A JP30773589 A JP 30773589A JP 30773589 A JP30773589 A JP 30773589A JP H03170398 A JPH03170398 A JP H03170398A
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- JP
- Japan
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- raw material
- single crystal
- aqueous solution
- bbo
- barium
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、低温型メタホウ酸バリウム,β一BaB2O
4 (以下、BBOと呼ぶ)単結晶を育成するための原
料を製造する技術に関わり、詳しくは、紫外高調波発生
用結晶等の原料に用いられる高純度BBO多結晶体の製
造方法の改善に関する。
4 (以下、BBOと呼ぶ)単結晶を育成するための原
料を製造する技術に関わり、詳しくは、紫外高調波発生
用結晶等の原料に用いられる高純度BBO多結晶体の製
造方法の改善に関する。
[従来の技術]
従来、BBO単結晶は、短波長への波長変換即ち、可視
光のレーザ光から紫外域でのレーザ光に変換するため、
S H G (second harmonic ge
neraiion)素子として用いられている。
光のレーザ光から紫外域でのレーザ光に変換するため、
S H G (second harmonic ge
neraiion)素子として用いられている。
このBBO単結晶は、BBO多結晶体から種々の方法に
より育成されている。一例を挙げると、伊東勝久 他(
セラミック学会講演集,第95頁1989年,以下,参
考例1と呼ぶ)は、BBO融液を放冷すると低温相(β
相)の単一相が得られることに着目し、合成されたβ−
BaB2O4・4H2Oを出発原料とした大きな(全長
約26■,最大直径7mm)BBO単結晶を育成するこ
とに成功している。
より育成されている。一例を挙げると、伊東勝久 他(
セラミック学会講演集,第95頁1989年,以下,参
考例1と呼ぶ)は、BBO融液を放冷すると低温相(β
相)の単一相が得られることに着目し、合成されたβ−
BaB2O4・4H2Oを出発原料とした大きな(全長
約26■,最大直径7mm)BBO単結晶を育成するこ
とに成功している。
ところで、このBBO単結晶の原料であるBBO多結晶
体は、V.H.A.Lehmann et.(Zeit
schrift?iir anorganische
und allgemeine chemie
.Band335,.218.1987.以下,参考例
2と呼ぶ)によって、その合成方法が紹介されている。
体は、V.H.A.Lehmann et.(Zeit
schrift?iir anorganische
und allgemeine chemie
.Band335,.218.1987.以下,参考例
2と呼ぶ)によって、その合成方法が紹介されている。
これによると、まず純水50mlに0.05モルの塩化
バリウム2水和物(BaC1■・2H2 0)を溶解し
た溶液に、純水175mlに0.1モルのホウ酸を添加
した溶液を加えて、この水溶液をアルカリ性にするため
、純水25mlに0.1モルの水酸化ナトリウム(Na
OH)を添加した溶液を加え、攪拌し、水溶液のPHを
11.4以上とする。この攪拌によって、晶出した沈澱
物を濾過、分別し、さらに1 0 0 mlの純水と5
0mlのアセトン混合溶液を用いて沈澱物を洗浄し、残
留しているNaOHを除去している。
バリウム2水和物(BaC1■・2H2 0)を溶解し
た溶液に、純水175mlに0.1モルのホウ酸を添加
した溶液を加えて、この水溶液をアルカリ性にするため
、純水25mlに0.1モルの水酸化ナトリウム(Na
OH)を添加した溶液を加え、攪拌し、水溶液のPHを
11.4以上とする。この攪拌によって、晶出した沈澱
物を濾過、分別し、さらに1 0 0 mlの純水と5
0mlのアセトン混合溶液を用いて沈澱物を洗浄し、残
留しているNaOHを除去している。
以上の洗浄プロセスを経て得られた沈澱物を乾燥させ、
300℃まで加熱することにより、BBO多結晶体が作
製される。
300℃まで加熱することにより、BBO多結晶体が作
製される。
第2図に示す伊東勝久 他(参考例1)は、更に、上記
従来例(参考例2)を改善することによって得られるB
BO多結晶体原料の製造工程をも示している。この方法
では、多段のアセトン水溶液又は、水での洗浄、濾過を
繰り返すことによってBBO多結晶体を得ている。
従来例(参考例2)を改善することによって得られるB
BO多結晶体原料の製造工程をも示している。この方法
では、多段のアセトン水溶液又は、水での洗浄、濾過を
繰り返すことによってBBO多結晶体を得ている。
一方、大西(第34回応用物理学会講演予稿集第193
頁1987年,以下,参考例3と呼ぶ)において、BB
O単結晶ファイバーを上述したBBO多結晶体と塩化バ
リウムを含む原料融液からNaC1をフラックスとして
用いた合成反応によって得ることを開示している。
頁1987年,以下,参考例3と呼ぶ)において、BB
O単結晶ファイバーを上述したBBO多結晶体と塩化バ
リウムを含む原料融液からNaC1をフラックスとして
用いた合成反応によって得ることを開示している。
この反応は、次式(a)で示される。
BaC 12 +2NaBO2+nNaC 1−+Ba
B2O4↓十( n +2 ) N a C l −
( a )NaCl原料はn−2〜3モルに秤量し、他
の原料と一緒に蓋付きの白金ルツボに入れ、それをセラ
ミックス容器に収めて加熱する。
B2O4↓十( n +2 ) N a C l −
( a )NaCl原料はn−2〜3モルに秤量し、他
の原料と一緒に蓋付きの白金ルツボに入れ、それをセラ
ミックス容器に収めて加熱する。
始め、92O℃に10時間保って充分に溶融させ、それ
を800℃までは90℃/h,次いで400℃までは2
O℃/hで徐冷し、その後炉冷する。結晶はNaCl中
に析出して成長するので、水洗してNaClを溶かす。
を800℃までは90℃/h,次いで400℃までは2
O℃/hで徐冷し、その後炉冷する。結晶はNaCl中
に析出して成長するので、水洗してNaClを溶かす。
3
この結果、最大2OIIIIl長の針状または柱状のB
BO多結晶体を得ることができる。
BO多結晶体を得ることができる。
[発明が解決しようとする課題]
ところで、Ba (OH) 2とH2SO4の反応を考
えると、Ba (OH) 2とH2SO4とが水溶液中
で中和反応すると次式(b)のように、Ba (OH)
2 +H2 SO4 →BaSO4+2H2O・・・(b) となり、BaSO4が生成される。ここで、注意すべき
点は、SO42−がそのままの形で塩の中に含まれると
いうことである。
えると、Ba (OH) 2とH2SO4とが水溶液中
で中和反応すると次式(b)のように、Ba (OH)
2 +H2 SO4 →BaSO4+2H2O・・・(b) となり、BaSO4が生成される。ここで、注意すべき
点は、SO42−がそのままの形で塩の中に含まれると
いうことである。
これはHNO3 .H2 COsなどの反応においても
成り立ち一般的に予想されるものである。
成り立ち一般的に予想されるものである。
そこで、Ba(OH)2とH3BO,の場合について考
えると、 3 B a (OH) 2 +2 Hs B O3−+
l3B,(BO3 )2 − (c)の反応が生じ、B
aB2O4ではなく、Ba3(BO3)2が生成すると
予想された。
えると、 3 B a (OH) 2 +2 Hs B O3−+
l3B,(BO3 )2 − (c)の反応が生じ、B
aB2O4ではなく、Ba3(BO3)2が生成すると
予想された。
したがって、Ba (OH)2 +2H3 BO34
?BaB2O4+4H2Oのような反応により、BBO
多結晶体を作製することは、試みられていなかった。
多結晶体を作製することは、試みられていなかった。
よって、今までBaB2O4をBa(OH)2とH,B
O3の中和反応を用いて作製することは行われていなか
った。
O3の中和反応を用いて作製することは行われていなか
った。
また、参考例3の塩化バリウム(BaC1■),ホウ酸
ナトリウム( N a B 0 2 )及び塩化ナトリ
ウム(NaC1)を用いて、フラックス法によって、B
BO単結晶を得る方法では、収量を左右するのは、冷却
の温度プログラムであり、これを実行するのは、かなり
の時間を必要とする(約2日間)。この場合、冷却時間
を充分にとらないと得られる結晶のサイズが充分な大き
さではなので、水洗のプロセスで消失してしまい、収率
が大幅に減少する。
ナトリウム( N a B 0 2 )及び塩化ナトリ
ウム(NaC1)を用いて、フラックス法によって、B
BO単結晶を得る方法では、収量を左右するのは、冷却
の温度プログラムであり、これを実行するのは、かなり
の時間を必要とする(約2日間)。この場合、冷却時間
を充分にとらないと得られる結晶のサイズが充分な大き
さではなので、水洗のプロセスで消失してしまい、収率
が大幅に減少する。
また、結晶がNaClフラックス中で成長することによ
る不純物の取込みは、原料製造において、深刻な問題で
ある。
る不純物の取込みは、原料製造において、深刻な問題で
ある。
これに対して、第2図に示す参考例1の塩化バリウム2
水和物とホウ酸とを使って水溶液中でBBO多結晶体を
製造する方法は、時間を大幅に軽減、短縮できる。
水和物とホウ酸とを使って水溶液中でBBO多結晶体を
製造する方法は、時間を大幅に軽減、短縮できる。
しかし、その製造プロセスでは、BaCl22 H2
0, N a O H,及びH,BO3の混合水溶液が
大きな発熱反応であることから液温が上昇し、別の結晶
が生成しやすく、収率が減少するのを防止するための水
冷用水浴を必要とする。また、結晶の沈澱を生じさせる
ために、水溶液をPH>11.4のアルカリ性に保つ必
要がある。このためには、水酸化ナトリウムが用いられ
るが、更にこの水酸化ナトリウムを除去するために、ア
セトンと水を使ってくり返し沈澱物を洗浄しなければな
らないといった余分のプロセス(第2図の5 108.
5 107.3 10g,S L09等)を必要とする
。
0, N a O H,及びH,BO3の混合水溶液が
大きな発熱反応であることから液温が上昇し、別の結晶
が生成しやすく、収率が減少するのを防止するための水
冷用水浴を必要とする。また、結晶の沈澱を生じさせる
ために、水溶液をPH>11.4のアルカリ性に保つ必
要がある。このためには、水酸化ナトリウムが用いられ
るが、更にこの水酸化ナトリウムを除去するために、ア
セトンと水を使ってくり返し沈澱物を洗浄しなければな
らないといった余分のプロセス(第2図の5 108.
5 107.3 10g,S L09等)を必要とする
。
そこで、本発明は、このような欠点を除去するためにな
されたもので、その技術課題は、不純物による汚染の問
題を解決し、プロセスを可能な限り簡略化し、より短い
時間で、高収率を可能ならしめる単結晶育成用原料の製
造方法を提供することにある。
されたもので、その技術課題は、不純物による汚染の問
題を解決し、プロセスを可能な限り簡略化し、より短い
時間で、高収率を可能ならしめる単結晶育成用原料の製
造方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
本発明では、上記技術課題を解決するために、不純物の
原因となるような要因を取り除き、しかもより簡略化し
たプロセスで製造することの可能とする。
原因となるような要因を取り除き、しかもより簡略化し
たプロセスで製造することの可能とする。
本発明の単結晶育成用原料の製造方法では、低温型メタ
ホウ酸バリウム(β−BaB2O4)単結晶の育成用原
料を製造する方法において、水酸化バリウムn水和物(
B a (OH) 2 ・n H2 0)及び酸化バリ
ウム(B a O)の少なくとも一方と、ホウ酸(H3
BOB )及び酸化ホウ素(B2O3)の少なくとも
一方とを水溶液中で中和反応させ、生或する沈澱物を加
熱処理後、冷却することを特徴としている。
ホウ酸バリウム(β−BaB2O4)単結晶の育成用原
料を製造する方法において、水酸化バリウムn水和物(
B a (OH) 2 ・n H2 0)及び酸化バリ
ウム(B a O)の少なくとも一方と、ホウ酸(H3
BOB )及び酸化ホウ素(B2O3)の少なくとも
一方とを水溶液中で中和反応させ、生或する沈澱物を加
熱処理後、冷却することを特徴としている。
即ち、本発明では、原料にn水和水酸化バリウムn水和
物(B a (OH) 2 ・n H2 0及び/又は
酸化バリウム(B a O)とホウ酸(H3BO3)及
び/又は酸化ホウ素(B2O3)とを水溶液中で用い、
これらを好ましくはB a / B − 1 / 2の
比になるように、混合し、水溶液を調製する。そうする
と、この水溶液を混合攪拌する過程で、中和反応により
沈澱が開始される。
物(B a (OH) 2 ・n H2 0及び/又は
酸化バリウム(B a O)とホウ酸(H3BO3)及
び/又は酸化ホウ素(B2O3)とを水溶液中で用い、
これらを好ましくはB a / B − 1 / 2の
比になるように、混合し、水溶液を調製する。そうする
と、この水溶液を混合攪拌する過程で、中和反応により
沈澱が開始される。
従来の方法のように、ここでアルカリを添加する必要性
はない(第2図、SI03)。
はない(第2図、SI03)。
この中和反応は、例えば水酸化バリウムのn水和物とホ
ウ酸とを使用した場合、次のように考えられる。
ウ酸とを使用した場合、次のように考えられる。
Ba (OH)2 ●nH2 0+2H3 BO3→B
a B2O4 @ mH2 0+ll H2O−(1
)ここで、n+2−m+ll (好ましくはn−8)
である。同様に、酸化バリウム、酸化ホウ素を使用した
場合も水溶液中で反応するため BaO+H2O−+Ba (OH) 2,B 2 0
3 +3 H 2 0→2H3 BO3となり(1)式
に示す中和反応と同じ反応となる。
a B2O4 @ mH2 0+ll H2O−(1
)ここで、n+2−m+ll (好ましくはn−8)
である。同様に、酸化バリウム、酸化ホウ素を使用した
場合も水溶液中で反応するため BaO+H2O−+Ba (OH) 2,B 2 0
3 +3 H 2 0→2H3 BO3となり(1)式
に示す中和反応と同じ反応となる。
この中和反応を起させる場合に特に、 Ba(OH)2
・nH2 0とH,BO3を予め混合した後、純水を
添加して行くことが好ましい。
・nH2 0とH,BO3を予め混合した後、純水を
添加して行くことが好ましい。
即ち、Ba (OH)2 ・nH2OとH.BO,9
とは、水に溶けにくい、別々に水溶液を作り、混合する
と、多量の水を必要とするからである。
と、多量の水を必要とするからである。
方、生成物であるB a B2 04 ’ mH2O
(B BO多結晶体)は水に易溶であるため、多量の水
を用いた場合、溶解度が大きく収率が低下する。
(B BO多結晶体)は水に易溶であるため、多量の水
を用いた場合、溶解度が大きく収率が低下する。
さらに、BBO多結晶体の生戊反応の収率は溶液のPH
に依存し、PHが12〜13付近で最大になるが、この
PH値を得るためには、用いる水の量を少なくとも抑え
ることが必要である。
に依存し、PHが12〜13付近で最大になるが、この
PH値を得るためには、用いる水の量を少なくとも抑え
ることが必要である。
さらに、沈澱は、濾過し、真空乾燥し、600〜110
0℃で加熱処理し、冷却されてBBO単結晶の原料であ
るBBO多結晶体が得られる。
0℃で加熱処理し、冷却されてBBO単結晶の原料であ
るBBO多結晶体が得られる。
この方法によれば、前述の従来例に見られるような不純
物の混入の恐れはない。しかしながら、上記反応を大気
中で行う場合、空気中のCO2ガスが原料のBa(OH
)2・nH2Oと反応してB a C 0 3を生威し
、沈澱するため、これを避けるために、CO2の存在し
ない雰囲気下で反応を行うことが望ましい。
物の混入の恐れはない。しかしながら、上記反応を大気
中で行う場合、空気中のCO2ガスが原料のBa(OH
)2・nH2Oと反応してB a C 0 3を生威し
、沈澱するため、これを避けるために、CO2の存在し
ない雰囲気下で反応を行うことが望ましい。
[作 用]
] 0
本発明の単結晶育成用原料の製造方法によると、不純物
による汚染は全くなく、沈澱物を洗浄するといったプロ
セスが一切必要ないために、収率が向上し、製造時間が
大幅に短縮できる。
による汚染は全くなく、沈澱物を洗浄するといったプロ
セスが一切必要ないために、収率が向上し、製造時間が
大幅に短縮できる。
[実施例]
本発明の実施例について、第1図を参照して説明する。
0.15モルの水酸化バリウム8水和物(Ba(OH)
2 ・8H2O)の特級試薬及び0.30モルのホウ酸
(H3BO3)のJIS特級試薬(いずれも和光純薬製
)を用いて別々に水溶液を作製し、3 8 0 mlの
純水と、これらをビーカ中で混合した(S1)。
2 ・8H2O)の特級試薬及び0.30モルのホウ酸
(H3BO3)のJIS特級試薬(いずれも和光純薬製
)を用いて別々に水溶液を作製し、3 8 0 mlの
純水と、これらをビーカ中で混合した(S1)。
次に、このビーカをペーバフィルムで覆い、大気中のC
O2とBa (OH) 2との反応生成物の生成を防止
する等の外界からの影響を除去し、約1時間程マグネッ
チックスターラによって攪拌し、沈澱物を生ぜしめた(
S2)。
O2とBa (OH) 2との反応生成物の生成を防止
する等の外界からの影響を除去し、約1時間程マグネッ
チックスターラによって攪拌し、沈澱物を生ぜしめた(
S2)。
次に、これを真空ポンプ付きフィルターを用いて、ろ過
して(S3)、得られた生成物をドライニングオーブン
中で乾燥した(S4)。
して(S3)、得られた生成物をドライニングオーブン
中で乾燥した(S4)。
洗浄は、反応に関与する不順物の混入がないので不要で
あった。
あった。
乾燥後、生成物を白金ルツボ中で1100℃で溶融し(
S5)、その後、室温まで冷却すること(S6)により
、BBO結晶物を得た。
S5)、その後、室温まで冷却すること(S6)により
、BBO結晶物を得た。
以上の製造プロセスによって得られたBBO結晶物を原
料として、次のように単結晶を育成した。
料として、次のように単結晶を育成した。
原料を内径6印、高さ5 c+n s厚さ0.5關の白
金るつぼに充填し、参考例1と同様なチョクラルスキー
法により、単結晶の育成を実行したところ、融液界面近
傍で、約400℃/ amの温度勾配下、結晶回転数1
5〜16rpm,引上げ速度5IIIIl/hのもとで
β−BBO単結晶を育或することが出来た。
金るつぼに充填し、参考例1と同様なチョクラルスキー
法により、単結晶の育成を実行したところ、融液界面近
傍で、約400℃/ amの温度勾配下、結晶回転数1
5〜16rpm,引上げ速度5IIIIl/hのもとで
β−BBO単結晶を育或することが出来た。
[発明の効果コ
以上、説明したように、本発明の製造方法によれば、製
造プロセスが格段に簡略化されていることはもとより、
製造プロセス中に使用される試薬、例えばNaC1等に
よる汚染の問題も全く含まな11 い。
造プロセスが格段に簡略化されていることはもとより、
製造プロセス中に使用される試薬、例えばNaC1等に
よる汚染の問題も全く含まな11 い。
従って、本発明の単結晶育成用原料の製造方法によれば
、繰り返し洗浄が不要であり、時間的な面で大幅な短縮
が実現でき、製造コスト面での低減が期待できる。
、繰り返し洗浄が不要であり、時間的な面で大幅な短縮
が実現でき、製造コスト面での低減が期待できる。
また、本発明の単結晶育成用原料の製造方法によれば、
常に一定品質のBBO原料を供給することが可能となり
、BBO単結晶を製造する際の大幅なコスト低減にも寄
与することができる。
常に一定品質のBBO原料を供給することが可能となり
、BBO単結晶を製造する際の大幅なコスト低減にも寄
与することができる。
第1図は本発明の実施例に係る単結晶育成用原料の製造
方法を示す図、第2図は従来例に係る単結晶育成用の原
料の製造方法を示す図である。 1 3 1 2 第 1 図 「 特開平3 170398 (5) 第2図 己『謙1 膠r
方法を示す図、第2図は従来例に係る単結晶育成用の原
料の製造方法を示す図である。 1 3 1 2 第 1 図 「 特開平3 170398 (5) 第2図 己『謙1 膠r
Claims (1)
- 1、低温型メタホウ酸バリウム(β−BaB_2O_4
)単結晶の育成用原料を製造する方法において、水酸化
バリウムn水和物(Ba(OH)_2・nH_2O)及
び酸化バリウム(BaO)の少なくとも一方と、ホウ酸
(H_3BO_3)及び酸化ホウ素(B_2O_3)の
少なくとも一方とを水溶液中で中和反応させ、生成する
沈澱物を加熱処理後、冷却することを特徴とする単結晶
育成用原料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30773589A JPH03170398A (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 単結晶育成用原料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30773589A JPH03170398A (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 単結晶育成用原料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170398A true JPH03170398A (ja) | 1991-07-23 |
Family
ID=17972632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30773589A Pending JPH03170398A (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 単結晶育成用原料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03170398A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101913619A (zh) * | 2010-09-29 | 2010-12-15 | 河北大学 | 一种偏硼酸钡纳米粉体的制备方法 |
-
1989
- 1989-11-29 JP JP30773589A patent/JPH03170398A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101913619A (zh) * | 2010-09-29 | 2010-12-15 | 河北大学 | 一种偏硼酸钡纳米粉体的制备方法 |
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