第九章 人工晶体-3分析
人工晶体
什么是人工晶体？-沈德忠院士在清华大学的讲演一、什么是人工晶体？顾名思义，人工晶体就是使用人工方法合成出的晶体。
我们生活周围的很多物质都是晶体，比如地上的石头、沙土。
沙土颗粒虽小，人用肉眼无法观察到它的晶面、晶形，但它却实实在在是由晶体构成的。
构成物质的原子、离子或分子在空间做长程有序的排列，形成一定的点阵结构，就是晶体；而内部没有长程有序排列（只有短程有序）的物质就是非晶态固体，如玻璃、石蜡、橡胶等。
晶体通常具有规则的外形，棱角分明。
人工晶体研究的对象有两种，一种是用人工的方法合成并生长出自然界已有的晶体，如水晶、云母、金刚石、食盐(NaCl)、红宝石(Al2O3:Cr)、人工合成的胰岛素等。
自然界已有的晶体中有些质量不好；有些晶体质量虽好，但自然界中所剩无几。
如水晶在建国初期被过度开采，到70年代时水晶供应已出现紧张，后来不得不进行水晶的人工合成研究。
目前我国人工合成水晶的产量非常大，达几千吨。
日本侵华时破坏性地大量开采我国的云母矿，也造成了我国后来天然云母的匮乏，被迫人工合成云母。
天然金刚石价格较为昂贵，我国产量也少。
目前人工合成金刚石已十分便利，人工合成金刚石虽比天然的小，但已能满足一般性的需求。
金刚石是自然界中硬度最大的物质，“没有金刚钻，不揽瓷器活”，人工合成金刚石广泛用于各种切割工具。
人工合成金刚石的产量已经成为衡量一个国家工业水平的标志，过去美国位居世界第一，日本其次，我国居第三位。
现在我国产量居世界第一，每年5亿克拉（但人均产量还是低的）。
世界上第一台激光器的工作物质就是红宝石。
天然红宝石色彩丰富，常用于制作各种首饰。
但因为含有包裹体，天然红宝石在科学研究中的应用价值不大，必须合成无包裹体的人工红宝石供研究使用。
从人体内提取胰岛素的量非常的少，人工合成可以生长出大量的胰岛素供医药等使用。
人工晶体研究的另一内容就是用人工的方法合成并生长出自然界没有的晶体，如单质的Si与Ge、化合物的Y3Al5O12、KTiOPO4等无机晶体，以及有机晶体青霉素，硝基苯胺等。
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机械性质
人工晶体通常具有较高的 硬度、强度和韧性，能够 满足各种严苛的工作环境 要求。
热学性质
人工晶体通常具有较高的 热稳定性和低的热膨胀系 数，有利于保持器件的稳 定性和精度。
人工晶体的化学性质
耐腐蚀性
人工晶体通常具有良好的化学稳 定性，能够在各种腐蚀性环境中
保持稳定的性能。
化学反应活性
某些人工晶体在一定的条件下，能 够与其他物质发生化学反应，实现 特定的功能。
水热法
水热法是在高温高压的水溶液中，使原料溶解并重新结晶的方法。这种 方法主要用于制备一些含水性晶体和某些特殊结构的晶体。
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气相沉积法
气相沉积法是通过气相反应，使原料在衬底上沉积并结晶的方法。这种
方法可以制备出高质量、大面积的人工晶体薄膜。
材料与制备方法的选择原则
性能需求
根据所需人工晶体的性能要求，选择具有合适物理和化学性质的材料。例如，需要高硬度 的人工晶体可选用氧化物材料。
铁电晶体
铁电晶体具有铁电性，可用于制 造铁电存储器等电子器件，具有
高速、低功耗等优点。
人工晶体在光学领域的应用
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激光晶体
人工晶体作为激光工作物质，如掺钕钇铝石榴石 （Nd:YAG）等，用于制造固体激光器，具有高 光束质量、高效率等特点。
非线性光学晶体
如磷酸二氢钾（KDP）等非线性光学晶体，可用 于制造高功率激光器的频率转换器件，扩展激光 波长范围。
成本考虑
在满足性能需求的前提下，优先选择成本低、来源丰富的材料，以降低人工晶体的制备成 本。
工艺可行性
所选的材料和制备方法应适应现有的工艺条件和技术水平，确保制备过程的可行性和稳定 性。同时，要考虑环境保护和可持续发展的要求，选择环境友好、资源节约的制备方法和 材料。
人工晶体介绍
人工晶体人工晶体，（Intraocular lens, IOL）。
是一种植入眼内的人工透镜，取代天然晶状体的作用。
第一枚人工晶体是由John Pike,John Holt和Hardold Ridley共同设计的，于1949年11月29日，Ridley医生在伦敦St.Thomas医院为病人植入了首枚人工晶体。
在二战中，人们观察到某些受伤的飞行员眼中有玻璃弹片，却没有引起明显的、持续的炎症反应，于是想到玻璃或者一些高分子有机材料可以在眼内保持稳定，由此发明了人工晶体。
人工晶体的形态，通常是由一个圆形光学部和周边的支撑袢组成，光学部的直径一般在5.5-6mm左右，这是因为，在夜间或暗光下，人的瞳孔会放大，直径可以达到6mm左右，而过大的人工晶体在制造或者手术中都有一定的困难，因此主要生产厂商都使用5.5-6mm的光学部直径。
支撑袢的作用是固定人工晶体，形态就很多了，基本的可以是两个C型的线装支撑袢。
目录• 1 人工晶体的分类• 2 人工晶体的材料的演变与特性• 3 人工晶体度数的计算• 4 人工晶体发展趋势人工晶体的分类1、按照放置位置分类可以分为前房固定型人工晶体、虹膜固定型人工晶体、后房固定型人工晶体。
通常人工晶体最佳的安放位置是在天然晶状体的囊袋内，也就是后房固定型人工晶体的位置，在这里可以比较好的保证人工晶体的位置居中，与周围组织没有摩擦，炎症反应较轻。
但是在某些特殊情况下眼科医师也可能把人工晶体安放在其他的位置，例如，对于校正屈光不正的患者，可以保留其天然晶状体，进行有晶体眼的人工晶体（PIOL）植入；或者是对于手术中出现晶体囊袋破裂等并发症的患者，可以植入前房型人工晶体或者后房型人工晶体缝线固定。
2、按照手术切口大小分类（1）硬质人工晶体一般质地偏硬、无弹性，直径一般为5.5—6毫米，那么要将其植入眼内，就需要一个6毫米的手术切口，切口相对较大、术后反应较重。
（2）可折叠人工晶体随着超声乳化手术的开展与普及，为了把人工晶体自很小切口植入，于1984年人们设计制造了可以折叠或卷曲的晶体，近十年来才得以应用并不断改进。
人工晶体知识点总结图
人工晶体知识点总结图人工晶体是一种人工制造的晶体材料，具有特定的晶体结构和物理特性。
人工晶体在现代科学技术和工业生产中发挥着重要作用，被广泛应用于光学、电子、通讯、医疗和材料科学等领域。
本文将从人工晶体的基本概念、主要分类、制备工艺、应用领域等方面进行知识点总结。
一、人工晶体的基本概念1.晶体的定义晶体是指具有高度有序排列的原子、分子或离子结构的固体材料。
在晶体中，原子、分子或离子按照规则的空间排列，形成周期性的三维结构。
2.人工晶体的概念人工晶体是指在实验室或工业生产过程中通过人工方法制备的晶体材料。
人工晶体可以通过化学合成、晶体生长技术或其他加工工艺来制备，并具有特定的结构和性能特点。
3.人工晶体的特点（1）具有高度有序的结构，原子或分子呈现规则的周期性排列；（2）具有特定的物理、化学性质和机械性能；（3）可以通过人工方法进行精确控制生长和制备。
二、人工晶体的主要分类1.按照化学成分和物理性质划分（1）单晶体：由同一成分的晶体组成，如硅单晶、锗单晶等；（2）复合晶体：由两种或以上成分的晶体组成，如掺杂晶体、合金晶体等。
2.按照晶体结构划分（1）立方晶体：晶体的晶胞结构属于立方晶系；（2）四方晶体：晶体的晶胞结构属于四方晶系；（3）六方晶体：晶体的晶胞结构属于六方晶系；（4）其他晶体：包括各种其他晶体结构类型，如正交晶体、单斜晶体等。
3.按照应用领域划分（1）光学晶体：用于光学器件、激光器件、光学信号处理等领域；（2）电子晶体：用于半导体器件、集成电路、电子元件等领域；（3）通讯晶体：用于通讯设备、雷达系统、微波器件等领域；（4）医疗晶体：用于医学成像、激光治疗、医疗设备等领域；（5）材料科学领域：用于催化剂、能源材料、传感器等领域。
三、人工晶体的制备工艺1.化学合成化学合成是制备人工晶体的基本方法之一，通过溶液、气相或其他化学反应体系来合成并结晶出晶体材料。
2.晶体生长技术晶体生长技术是指通过控制晶体生长条件，使晶种在适当的环境中形成、生长并获得所需形态和尺寸的工艺方法。
人工晶体知识点梳理总结
人工晶体知识点梳理总结引言人工晶体是一种能够替代天然晶体的生物医学材料，被广泛应用于白内障手术等眼科手术中。
随着医学技术的不断发展，人工晶体的种类和功能也在不断提升。
本文将对人工晶体的相关知识点进行梳理和总结，以期让读者对人工晶体有更全面、深入的了解。
一、人工晶体的概念和历史1. 人工晶体的定义人工晶体是一种用于替代天然晶体的人工材料，通常用于白内障手术中，帮助患者恢复视力。
2. 人工晶体的历史人工晶体的历史可以追溯到20世纪50年代，最初使用的人工晶体是由塑料材料制成的。
随着科学技术的不断发展，人工晶体材料得到了不断改进和完善，其功能和效果也得到了显著提升。
二、人工晶体的分类根据材料、结构和功能不同，人工晶体可以分为多种类型，主要包括：1. 传统人工晶体传统人工晶体通常由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等材料制成，具有一定的硬度和稳定性，但对眼睛的创伤较大，且不具备调焦功能。
2. 可调焦人工晶体可调焦人工晶体是一种较新型的人工晶体，其可以根据眼睛的调节机能来调整焦距，使得患者在不同距离下都能获得清晰的视觉效果。
3. 多焦点人工晶体多焦点人工晶体可以同时聚焦远近物体，为患者提供更丰富的视觉体验，减少对眼镜的依赖。
三、人工晶体的材料与制备1. 人工晶体的材料人工晶体的材料非常多样，例如PMMA、丙烷、亚醏醚、二甲基苯乙烯（DMA）等，不同材料具有不同的特性和适用范围。
2. 人工晶体的制备人工晶体的制备过程复杂，一般通过高科技材料制备技术，如光刻、电镀、离子注入等工艺来实现。
四、人工晶体的临床应用人工晶体主要应用于白内障手术，以及一些眼部疾病的治疗。
通过人工晶体的植入，可以使患者恢复正常的视力，并提高生活质量。
五、人工晶体的相关技术和研究进展1. 人工晶体植入技术随着医学技术的发展，人工晶体植入技术不断完善，手术风险和不适感大大降低。
2. 人工晶体材料研究科学家们不断致力于开发新型的人工晶体材料，以改进人工晶体的性能和效果。
人工晶体分析报告
人工晶体分析报告1. 引言人工晶体是一种用于眼科手术中替代人眼天然晶体的医疗器械。
人工晶体的质量直接关系到手术的效果和患者的视力恢复情况。
因此，对人工晶体进行准确的分析和评估显得尤为重要。
本报告旨在对一款市售的人工晶体进行全面的分析，包括材料特性、光学性能、生物相容性、机械强度等方面，以提供相关医疗机构和患者有关该款人工晶体的参考信息。
2. 方法2.1 样本来源本研究使用的样本为市场上销售的一款人工晶体，供应商为XYZ医疗器械公司。
2.2 实验设备和测试方法在对人工晶体进行分析之前，我们使用了以下设备和测试方法：1.扫描电子显微镜（SEM）：用于观察人工晶体的表面形貌和微观结构。
2.X射线衍射（XRD）：用于分析人工晶体的晶体结构。
3.透射电镜（TEM）：用于观察人工晶体的纳米级细微结构。
4.紫外可见光谱（UV-Vis）：用于测量人工晶体的光学性能。
5.生物相容性测试：包括细胞毒性测试、皮肤刺激测试等。
6.机械强度测试：包括弯曲强度测试和压缩强度测试。
3. 结果与讨论3.1 材料特性分析通过SEM观察，人工晶体的表面光滑，无明显缺陷。
XRD分析表明人工晶体具有明确的结晶结构，晶格参数符合预期。
TEM观察结果显示人工晶体具有纳米级的孔洞结构，表面积较大。
3.2 光学性能分析通过UV-Vis光谱测试，人工晶体在可见光范围内具有良好的透明性和光学传导能力。
其对不同波长的光线的吸收和反射情况符合眼科手术的要求。
3.3 生物相容性分析人工晶体在细胞毒性测试中未引起明显的细胞损伤和炎症反应。
皮肤刺激测试也表明人工晶体对皮肤无刺激性。
3.4 机械强度分析弯曲强度测试结果显示，人工晶体在受力下能够保持较好的形状稳定性，不易折断。
压缩强度测试显示人工晶体在一定压力下有一定的变形能力，具有较好的韧性。
4. 结论综合以上分析结果，我们对该款人工晶体进行了全面评估。
该人工晶体具有良好的材料特性，包括表面光滑、晶体结构稳定等；在光学性能方面，其透明性和光学传导能力符合要求；生物相容性测试和机械强度测试也表明该人工晶体具有较好的生物相容性和机械稳定性。
人工晶体知识点总结高中
人工晶体知识点总结高中人工晶体是指由人造材料制成的晶体结构，具有特定的物理性质和化学性质。
人工晶体广泛应用于光学、电子、材料科学等领域。
本文将从人工晶体的定义、分类、性质、制备和应用等方面进行系统的介绍和总结。
一、人工晶体的定义和分类1. 人工晶体的定义人工晶体是指由化学合成或加工制备而成的具有晶体结构的材料。
它们通常具有良好的光学、电学、热学等性质，可以用于制备各种光学器件、电子器件等。
2. 人工晶体的分类根据人工晶体的组成和结构，可以将其分为无机晶体和有机晶体两大类。
无机晶体是由金属、非金属元素或其化合物组成的，如氧化物晶体、硅晶体等；有机晶体是由有机分子组成的，如聚合物晶体、有机小分子晶体等。
二、人工晶体的性质1. 光学性质人工晶体具有优良的光学性质，包括折射率、色散性、双折射等特点。
人工晶体的光学性质直接影响着其在光学器件中的应用。
2. 电学性质人工晶体在外电场作用下表现出不同的电学性质，如介电常数、电容率、电导率等。
这些性质使得人工晶体可以用于制备电子器件、传感器等。
3. 热学性质人工晶体的热学性质对其在高温环境下的稳定性和应用具有重要影响。
一些特殊的热学性质，如热导率、膨胀系数等，也是人工晶体研究的重点之一。
三、人工晶体的制备1. 化学合成法化学合成法是制备无机晶体的主要方法之一。
它包括溶液法、熔融法、气相法等多种制备技术，可以制备出各种不同组成和形态的晶体材料。
2. 晶体生长法晶体生长法是制备有机晶体的主要方法之一。
它包括溶液结晶法、气相生长法、熔融结晶法等多种制备技术，可以制备出具有高纯度和大尺寸的有机晶体。
3. 板层结构法板层结构法是一种新型的制备人工晶体的方法，它可以制备出具有特殊结构和性能的人工晶体材料。
四、人工晶体的应用1. 光学器件人工晶体在光学器件领域有着广泛的应用，包括激光器、光波导器件、光学滤波器、光学镜片等。
2. 电子器件人工晶体在电子器件领域也有着重要的应用，包括场效应晶体管、电容器、传感器等。
人工晶体
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1.3 人工晶体的研究
19世纪发现许多矿物在水相和高温高压下能形成晶体，但没有理论
和条件支持。
1918年熔体提拉法等方法出现，卤化物光学单晶、人工水晶、半导体 单晶等出现，1955年高压合成金刚石第一次成功。
中国起步晚，1957年第一颗氧化铝晶体(红宝石)成功。现能合成几
同种物质的非晶质体、液体、气体相比较，其内 能最小。 事实证明，当气态、液态、非晶态物质转变为 晶态物质时，为放热反应；而晶体遭到破坏时伴 随吸热反应。 （6）稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态 是一个相对稳定的状态，这就是晶体的稳定性。
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七个晶系的存在及其相互关系
三斜 单斜 正交 六方
天然熔体：岩浆
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库里南钻石
金刚石晶体
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• 长林 • 蒙山一号 • 金鸡钻石(281.25克拉)
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• “没有金刚钻，别揽瓷器活” • 工业钻头（玻璃刀） • 人工制备（得率较低）
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b.从溶液中结晶：当溶液达到过饱和时，析出晶 体，方式有：温度降低、水分蒸发和化学反应 生成难溶物质。
2. 面向21世纪的人工晶体
• 薄膜晶体的制备向材料和器件一体化方向发展
是人工晶体的重要发展方向，其中包括在同质或异质衬底单晶 上外延生长晶体的 主要方法。
• 光子晶体——光半导体
在完整的三维光子晶体中，光不能沿任意方向传播，一旦出现 点缺陷或线缺陷，光便随缺陷传出；由于有光子禁带，光拐弯时几 乎无能量损失；因此可在微米亚微米尺寸上控制光传播。
体，在同一晶体的各个不同部分，质 点的分布是一样，所以晶体的各个部 分的物理和化学性质也是相同，这就 是晶体的均一性。
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二、材料的演变及特性
1、聚甲基丙烯酸酯（PMMA） 优点：PMMA材料透光性很好，质轻，不易破碎
，性能稳定，耐用，对衰老及环境的变化有较高 的抵抗性，还可以抗酸、抗碱、抗有机溶剂等。
缺点：由于其硬度高，手术中如果直接接触角 膜内皮，会造成角膜内皮细胞的损伤。
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二、材料的演变及特性
2、硅胶 为第一代软性人工晶体，它是一种高分子 聚合体，主要成分是甲基乙烯硅油，屈光指 数为1.41~1.46，比重为1.0，较PMMA轻。
优点：稳定性好、抗老化强，具有良好的 生物相容性，可高温加热消毒，能折叠以适 应小切口人工晶体植入。
缺点：硅胶材料容易产生静电，因而使眼 内的代谢产物粘附于人工晶体光学部表面， 成为钙化斑；硅胶材料更容易引起后发障
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二、材料的演变及特性
3、水凝胶 水凝胶具有网状空间结构，由于羟基而具 有吸水性，制成的人工晶体为三片式。 优点：具有亲水性，水分子物质可通过， 可折叠，耐高温，可高温加热消毒，同时化 学稳定性好，韧性好，不易折断 缺点：主要为“毒性晶体综合症”,由于 水凝胶的网状结构，使眼内组织的代谢产物 可进入并沉积其中，有些蛋白质还会与水凝 胶材料发生紧密结合，而改变了人工晶体的 光学特性和生物相容性，使其透明度降低。
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囊膜相容性的机理
• 晶状体上皮细胞和晶状体囊对IOL材料及结构的反应。 • 机理：白内障手术破坏了LECs及囊膜的完整性，诱发了
晶状体自身的创伤愈合反应，产生上皮细胞增生和细胞外 基质的重新构建。
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囊膜相容性的表现
• IOL植入囊袋并与残余晶状体上皮细胞(LECs)接触， LECs增殖延伸于后囊、前囊和IOL表面形成ACO、PCO 和囊的收缩。
• 疏水的IOL，由于能诱导LECs迅速而明显的变性，LECs 在由IOL后表面周边向中心的迁移过程中就会出现变性、 纤维化、甚至死亡，从而表现为囊膜周边的混浊程度较重。
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4 球面人工晶体和非球面人工晶体
• 人眼并非完美的光学系统，角膜前表面从中央 到周边逐渐变平坦略呈椭圆的非球面形态，这 种非球面特性和其它屈光成分相互协调，保证 视网膜成像的质量。角膜和晶状体等存在着各 种像差, 限制着人眼的视觉质量。 • 研究发现, 随着年龄的增长, 即使无任何眼部病 变, 人眼的对比敏感度也会逐步下降。波前像 差检测技术表明这种视觉质量的下降与晶状体 的球差增加密切相关。
1.2.2丙烯酸酯材料的折叠人工晶状体
• 现代观点认为, 丙烯酸材料, 尤其是疏水性的 丙烯酸材料是最理想的白内障人工晶状体材 料。但是丙烯酸材料有更为明显的眩光现象 , 目前还没有一个厂家可以将其完全消除。
亲水性丙 烯酸酯折 叠人工晶 体
疏水性丙 烯酸酯后 房型人工 晶体
2 从晶体成型分为一片式和三片式
1.2.2丙烯酸酯材料的折叠人工晶状体
• 与硅凝胶相比, 丙烯酸酯具有更好的生物相 容性。尤其是包被有纤维连结蛋白膜的疏水 性丙烯酸晶状体, 能够吸附纤维连结蛋白, 从而保证了 IOL 与前、后囊膜紧密粘联, 能 明显减少术后晶状体上皮细胞增殖, 同时具 有免疫隔离作用,在对抗术后炎症反应, 减少 相关并发症方面有良好的表现。
1.2.1硅凝胶材料的折叠人工晶状体
• 作为植入物材料, 硅凝胶是一个飞跃, 因为它 的使用产生了第一枚可折叠人工晶状体, 可以 在不扩大超声乳化切口的情况下植入眼内。 • 硅凝胶的另一个物理特性是可压缩性, 在尺寸 相同的前提下, 植入硅凝胶晶状体的切口肯定 比丙烯酸晶状体要小。 • 同时, 硅凝胶材料的价格相对丙烯酸酯更为便 宜。
3.2 多焦晶体
3.2 多焦晶体
• 虽然多焦晶体已广泛应用于临床，但 是它的远期效果还有待进一步研究。 其在术后远、近视脱镜率方面取得了 突破，但却以降低敏锐视力为代价， 因此在适应证方面有明显的局限性。
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在后囊膜部分破裂不完整的情况下，硬质IOL不仅光 学部直径较大，而且IOL袢的弹性也小，具有良好的 支撑作用，植入后可以较稳固地支撑起囊袋或架在 睫状沟表面，从而避免或减少IOL的脱位或偏移。尤 其在IOL置换手术中囊膜有粘连或不完整的情况下， 使用这种IOL既可以达到较好的效果又能减少患者的 经济负担。
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二.根据有无晶体（植入眼是否保留晶状 体），可以分为两大类
1.有晶体眼人工晶体 房角固定型 虹膜固定型 后房型
2.无晶体眼人工晶体 后房型 前房型
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三. 根据人工晶体能否折叠，可分为
硬性人工晶体 软性人工晶体（折叠人工晶体）
AR40M (-10.0 to +1.5 D) AR40E (+2.0 to +5.5 D) AR40e (+6.0 to 30.0 D)
优势：度数广、可放置睫状沟
三片式非球面人工晶状体 ZA9003
材质：疏水性丙烯酸酯 光学直径：6 mm 总直径：13mm PMMA 襻夹角：5° 0.5 D 递增 OptiEdge™圆方边设计
球面人工晶体使周边波前成像扭曲，分解视网膜聚焦的光能， 降低视网膜成像质量。
非球面人工晶体的设计改变了传统人工晶体的成像缺陷，将 人工晶体的周边设计为扁平状，使光线经过人工晶体周边 光学面与经过中心部分的光线聚焦更一致。
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• （6）谨慎在驾驶员或者潜在驾驶员人群中使 用。（7）谨慎在暗环境下工作的人群中使用。 （8）谨慎在中高度近视眼中应用。（9）谨 慎在弱视及小儿中应用。（10）谨慎在需精细 近视力人群中应用。（11）谨慎在以往眼内手 术史的病人中应用。（12）散光病人如果不能 做矫正则不宜植入。（13）对手术医生操作要 求提高。偏心的范围必须在0.5mm以内，倾斜 范围必须在7度以内。
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• 2、选择适合囊袋大小的人工晶状体
• 高度近视眼并发性白内障患者由于其眼轴长、晶状体 囊袋较正常偏大及晶状体悬韧带松弛等特点，选择 IoL时应注意其形状和大小。BigbagIOL的直径为 10.5mm，有独特的三袢设计，植入后理论上能够保持 在囊袋中的稳定。Rayner型IOL(super-flex620H)的 直径为12.5mm，理论上两个袢能够获得足够的支撑力， 具有良好的居中性能。这两种IoL的设计以及度数范 围都比较适合高度近视患者，尤其对于需要植入负度 数IoL的患者。因非球面晶体偏心和倾斜都会增加像 差，从而降低成像质量，所以囊袋较大及后囊破裂的 患者不建议使用。
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4、蓝光滤过型人工晶体：疏水性丙烯酸材料，一 片式、软性可折叠型,小切口3mm，不需缝线，除 术后具有良好的居中性和屈光稳定性外，可以模 拟正常人眼晶体的滤过部份蓝光的特性，可阻断 蓝光对眼底的损害，保护视网膜，保护黄斑。 5、IQ人工晶体：疏水性丙烯酸材料，一片式、 独特的非球面光学面设计及蓝光滤过功能，除术 后具有良好的居中性、屈光稳定性及阻断蓝光对 眼底的损害，保护视网膜，保护黄斑以外，其设 计贴近年轻人的晶状体，清晰度好，能提供如年 轻时一般的视功能，全面改善视功能，全面保护
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优点：具有与PMMA相当的光学和生 物学特性,但又具有软性，人工晶体较 薄,折叠后的人工晶体能轻柔而缓慢地 展开。有较强的黏性,较之PMMA和硅 凝胶晶体更易附着于囊袋内,从而保持 晶体的正常位置。
化学反应的人工晶体制备和结构分析
化学反应的人工晶体制备和结构分析一、人工晶体制备1.定义：人工晶体是指通过人工方法合成得到的晶体，与天然晶体相比，具有可控的成分、结构和性能。
2.制备方法：a)溶剂蒸发法：通过控制溶剂的蒸发速度，使溶质逐渐结晶沉淀，形成所需晶体。
b)溶液冷却法：将高温溶液缓慢冷却，使溶质逐渐结晶沉淀，得到所需晶体。
c)熔融法：将原料物质熔化，然后缓慢冷却或快速冷却，使其结晶形成所需晶体。
d)气相沉积法：通过控制气相中的反应物和沉积条件，使气体在基底表面沉积并结晶，形成所需晶体。
3.制备原理：a)控制结晶过程：通过调整温度、压力、溶剂等因素，控制晶体的生长速度和晶格参数，得到所需晶体。
b)选择合适的原料：选择具有高纯度、良好的热稳定性和结晶性的原料，以确保晶体的质量和性能。
二、结构分析1.定义：结构分析是指研究晶体中原子、离子或分子排列规律及其空间结构的方法。
2.分析方法：a)X射线衍射法：通过测定晶体对X射线的衍射效应，分析晶体的晶格结构和原子排列。
b)光学显微镜：观察晶体表面的微观结构，分析晶体的生长方式和晶粒大小。
c)电子显微镜：通过高倍率的电子成像，观察晶体内部的微观结构，揭示晶体的生长过程和晶格缺陷。
d)光谱分析法：利用晶体对不同波长光的吸收、发射或散射特性，分析晶体的组成和结构。
3.分析原理：a)衍射原理：晶体对X射线的衍射效应与晶体晶格中原子的排列有关，通过衍射图案分析晶体的晶格结构。
b)电磁学原理：晶体对光的吸收、发射或散射特性与晶体中的电子分布和能级结构有关，通过光谱分析法的数据，推测晶体的组成和结构。
综上所述，化学反应的人工晶体制备和结构分析是研究晶体生长过程、晶体结构和性能之间的关系的重要方法。
掌握这些知识点，有助于我们深入了解晶体的本质特征，为材料科学、化学工程等领域的发展提供理论支持。
习题及方法：1.习题：人工晶体的制备方法中，哪种方法适用于制备大尺寸的单晶？解题思路：根据制备方法的原理，分析各种方法在大尺寸单晶制备方面的优缺点，找出适用于大尺寸单晶制备的方法。
第九章 人工晶体-3分析
水热法的影响因素
• 1、溶液的过饱和度 • 2、矿化剂的性质与浓度 • 纯水的溶解度低，需要加适当的矿化剂得到较大的溶解度。
在LW和SW下，合成红宝石显示比天然红宝石更强、更亮的 红色荧光。合成黄色蓝宝石在LW下呈惰性。
多数晶体在SW下具有分带性，籽晶片为中～弱的蓝白色荧 光，少数晶体在SW下也呈惰性。
水热法合成祖母绿晶体
• 1、原理 祖母绿化学式：Be3Al2Si6O18 致色剂：Cr3+ 合成方法：营养料反应法 营养料：SiO2、Al（OH）3、Be（OH）2、Cr2O3 反应式:
水热法合成刚玉类宝石晶体的特征及鉴别
• a、紫外－可见光吸收光谱特征 桂林水热法合成红宝石晶体显示典型的贫铁含铬吸收光谱，
紫外区域内241nm谱带是区别于天然红宝石的重要特征。 • b、红外光谱特征
桂林水热法合成红宝石普遍存在3307、3231、3184、 3013cm－1的Al－OH伸缩振动和2364、2348cm－1的KHCO3中O－H伸 缩振动，黄色合成蓝宝石在3600～3000cm －1范围内有一系列的 OH或结晶水振动。 • c、紫外荧光特征
水热法的影响因素
• 4、生长区温度与温差
• 1）温度
•
当上下温度一定时，温度越高生长越快，但会出
现饱和溶液供应不足而影响晶体质量，因此要保持一
定的温度。
• 2）温差
•
影响溶液对流速度和饱和度的高低，温差越大，
生长速度越高，但会形成过多的包体，使透明度变差，
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降温法
4．长槽搅拌式连续结晶器 分为敞式和封闭式，搅拌装置一般12m×0.6m。 可生产硅酸钠、硫酸钠等无机晶体。
5、回转式结晶器(类似于水泥厂的回转窑)。是一种 连续操作的结晶器，结晶溶液与冷空气逆向流动， 简内装有档板，将溶液升举，并淋沥到冷空气中。
挥发法
蒸发式结晶器 借助蒸发使溶液变
浓而结晶，如历史悠久 的利用太阳能白海水中 晒盐。
温差法高压釜
水热法宝石晶体生长所需的设备
• 水热法宝石晶体生长所需的基本设备有：高压釜、炉子、 热电偶、温度控制器和温度记录器。
水热法生长晶体时所用电炉和高压釜的典型装置
（1）高压釜
•
高压釜为可承高温高压的钢
制釜体。一般可承受1100oC的温
度和109Pa的压力，具有可靠的
密封系统和防爆装置。由于内部
筒放置培养液，B筒放置籽晶，两筒间保持一定 的温度差。定时地摆动A、B两个圆筒以加速它 们之间的对流，利用两筒之间的温差在高压环 境下生长出晶体，此法也曾用于水晶的生长。
水热法宝石晶体生长的分类
• （3）温差法 • 温差法是在立式高压釜内生
产晶体，高压釜内部的对流 挡板将釜腔分成上、下两部 分，籽晶挂在生长区的培育 架上，晶体在籽晶上逐步生 长；对流挡板的下部为培养 料区(也称溶解区)，溶解区 内放人适量的高纯度原料和 矿化剂。加热，使高压釜的 上、下部分形成一定的温差。
如合成水晶加氢氧化钠，刚玉加氢氧化钾、氢氧化钠，祖 母绿加氯化钠等，浓度要合适。浓度太小生长慢，而太大 晶体可能不完全结晶而影响晶体生长。 • 3、对流挡板 • 开孔率大小影响上、下两区的温差变化，从而影响晶体的 生长速率。开孔率大，生长速率减小；开孔率小，生长速 率增大。小口径高压釜开孔率为10~12%，大口径高压釜为 5~7%。
不加籽晶，也不搅拌。 优点：设备简单，成本低。 缺点：生产效率低，晶体粒度无法控制，常形成品簇、连 晶，因此，适于对产品的产量，纯度，粒度等要求不高的 情况。
降温法
• 2．搅拌式结晶槽 在敞式槽中安上搅拌器即成，可使槽内的温度、
粒度均匀，生产能力及晶体质量有所提高。 • 3．摆式结晶器
一个长而浅的敞口槽(一般15m×2m)装在托辊 上，可以摆动，自然冷却，可生产粒度大(12mm) 而均匀的晶体，主要用来生产Na2SO4、NaAc(醋 酸钠)，磷酸氢钠等无机晶体。
水热法的影响因素
• 4、生长区温度与温差
• 1）温度
•
当上下温度一定时，温度越高生长越快，但会出
现饱和溶液供应不足而影响晶体质量，因此要保持一
定的温度。
• 2）温差
•
影响溶液对流速度和饱和度的高低，温差越大，
生长速度越高，但会形成过多的包体，使透明度变差，
因此也要保持一定的温差。
水热法宝石晶体生长的分类
• （1）等温法
等温法主要利用物质 的溶解度差异来生产晶体。 所用原料为亚稳定相物质， 籽晶为稳定相物质。高压 釜内上、下无温差，是这 一方法的特色。此法的缺 点是无法生长出晶形完整 的大晶体。
等温法高压釜
水热法宝石晶体生长的分类
（2）摆动法 摆动法的装置由A、B两个圆筒组成，其中A
水热法
• 1、定义 水热法也称热液法，是在密封的高压容器内，从水溶
液中生长出晶体的方法，在一定程度上再现了地下热液矿 床矿物结晶的过程。 • 2、原理
是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或 难溶的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控 制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析 出生长晶体的方法。
要装酸、碱性的强腐蚀性溶液，
当温度和压力较高时，在高压釜
内要装有耐腐蚀的贵金属内衬，
如铂金或黄金内衬，以防与釜体
材料发生反应。也可利用在晶体
生长过程中釜壁上自然形成的保
护来防止进一步的腐蚀和污染。
高压釜
（2）矿化剂
• 矿化剂：水热法生长晶体采用的矿化剂的溶液。 通常可分为以下五类：
• 1) 碱金属及铵的卤化物，NaCl； • 2) 碱金属的氢氧化物，NaOH； • 3) 弱酸与碱金属形成的盐类，Na2CO3 • 4) 酸类（一般为无机酸），HCl。
装置比较庞大，一 般由加热器、蒸发筒， 排气孔等构成。常由几 个蒸发筒相连。
水热法
• 早在1882年人们就开始了水热法合成人工晶体的研究, 最 早获得成功的是合成水晶。
• 随后，水热法合成红宝石于1943年由Laubengayer和Weitz 首先获得成功，Ervin和Osborn进一步完善了这一技术。
• 1946年奥地利的N.Lechleitner首先成功合成水热法祖母 绿，1965年美国的Linde公司开始水热法合成祖母绿的商 业生产。
• 1988年我国有色金属工业总公司广西桂林宝石研究所曾骥 良等用水热法合成出质量较好的宝石级祖母绿。
• 九十年代俄罗斯以水热法合成出了海蓝宝石、红色绿柱石 等其它颜色的绿柱石。
其中碱金属的卤化物及氢氧化物是最为有效且广 泛应用的矿化剂。矿化剂的化学性质和浓度影响物质 在其中的溶解度与生长速率。
水热法生长人工晶体的优缺点
• 优点 a、能够生长存在相变(如ɑ石英等)和在接近熔点时蒸汽压 高的材料(如ZnO)或要分解的材料(如V02)。 b、能够生长出较完美的优质大晶体，并且能够很好地 控制材料的成分。 c、用此法生长晶体时，由于与自然界生长晶体的条件 很相似，因此生长出的人工晶体与天然晶体最接近。
第九章 人工晶体-3
工业生产常用的人工晶体培养技术
• 溶液生长： 降温法 挥发法 水热法
• 熔体生长： 水热法 焰熔法 下降法 冷坩埚法
降温法
• 使用冷却式结晶器实现，结晶过程不除去溶剂，通过溫度 下降使溶液进入过饱和状态。此法适于随温度下降而溶解 度明显下降的物质。
• 1．敞式结晶槽 最原始的方法，用耐腐蚀材料制成，在大气中自然冷却，
• 缺点 a、需要材料比较特殊的高压釜和相应的安全防护措施。 b、需要大小适当、切向合适的优质籽晶。 c、整个生长过程无法观察。 d、投料是一次性的，因此生长晶体的大小受高压釜容器 大小的限制。
水热法的影响因素
• 1、溶液的过饱和度 • 2、矿化剂的性质与浓度 • 纯水的溶解度低，需要加适当的矿化剂得到较大的溶解度。