钽铌酸钾（KTa_1-xNb_xO₃；简称KTN）晶体是一种性能优良的多功能晶体材料，具有显著的电光效应和光折变效应，该晶体热稳定性、化学稳定性和机械稳定性良好，在非线性光学、光存储、光通讯等领域都具有广泛应用前景。

当前，全固态激光技术的发展要求激光晶体材料满足宽波段、高功率、高频率、低驱动电压及提高器件效率、减小体积的迫切需求，而基于KTN晶体二次电光效应的电光调制技术，在透光波段、调制效率和响应时间等诸多方面都具有明显的性能优势，可广泛应用于激光雷达、激光测距、生物医学显微成像等高精尖领域。目前从全球范围来看，KTN晶体电光调制器件正处于实验室研究向产业化应用转化的阶段，基于KTN晶体克尔效应的电光调制技术可填补我国二次电光晶体材料和器件的空白，打造全新激光技术品牌，带动全固态激光技术产业，如激光照明、激光显示、激光通讯等领域的发展，提升我国在激光领域的技术创新能力。

KTN晶体是铌酸钾（KNbO₃，KN）和钽酸钾（ KTaO₃，KT）的固熔体混晶，钽离子和铌离子在晶格中可任意比例取代，而晶体的物理化学性质随组分（Ta/Nb比）不同而差异极大。这一特性既给晶体生长带来了困难，同时也为通过调整晶体的组分来调控晶体性能提供了可能。因此，研究和应用中确定KTN晶体的组分非常重要。因为只有建立起晶体组分和物理化学性能的对应关系，才能根据应用需求选用合适组分的KTN晶体。

目前在KTN晶体的组分测定方面缺少简洁有效的方法标准。材料成分分析最常用的荧光分析（XPS）、电子探针（EPMA）等检测手段过程复杂、成本高、效率低，且易损伤样品，很大程度上限制和阻碍了KTN晶体的应用和推广。因此，非常有必要对KTN晶体组分的测定技术进行标准规范，建立简洁有效的组分检测标准。

作为光学晶体要求晶体均匀性很高，生长的晶体常稳定一致。密度法正好满足了这一特点，可快速、低成本、无损地测试晶体的密度，进而得到准确的成分组成。而且铌、钽两元素的含量不同对密度产生了重大影响，因而可精确地测定晶体的成分。

该标准可广泛用于KTN的晶体生产、科学研究与生产应用实际，规范KTN晶体的组分测试方法，引导科学研究建立统一的组分性能关系，指导提高KTN晶体在生产中的质量稳定性，推进KTN晶体的规模化生产与稳定化推广应用。促进KTN晶体实际应用快速推进和健康发展。

本标准规定了在25 ℃左右采用浮力法测定钽铌酸钾（KTa1-xNbXO3，后文简称为KTN 晶体）晶体的密度，进而确定晶体内部钽（Ta）铌（Nb）含量（x 值）的方法。

本标准适用于不含其他掺杂离子的钽铌酸钾晶体材料的组分测定。密度与组分线性相关的其它晶体材料也可参照本文件执行。

本标准提出了用密度法测试钽铌酸钾晶体组分的原理；

明确了钽铌酸钾晶体样品的制备、仪器设备以及测试步骤；

明确了钽铌酸钾晶体的密度测试计算方法以及校正本标准还以资料性附录的形式明确了20～30 ℃纯水和干燥空气的密度。

KTN晶体具有ABO₃型的钙钛矿结构。KTN晶体具有目前已知材料中最大的二次电光系数，同时也是最早发现具有光折变性质的几种晶体之一，在全息存储、光调制、光束偏转和光学相共轭等方面应用广泛，应用前景广阔。KTN晶体的结构具有特殊性：绝大部分组分的KTN晶体从高温到低温会经历立方－四方－正交的多次相变，相变温度则随晶体组分的不同而呈现有规律的变化，而晶体的许多物理性质在相变点，特别是居里点附近会呈现出突变特征。KTN晶体的一大特点就在于其居里点可以通过调整晶体组分来调节，利用这一特点我们可以根据应用需要来设计某一特定组分的KTN晶体。然而，KTN组分的测定与表征方面仍然没有统一的技术规范。目前科学研究者经常采用的一些化学或电子技术元素分析方法存在各种问题，如：操作复杂、设备条件要求高、可重复性和通用性差、电子技术微观测量值宏观准确度不高、大多数组分测定方法为破坏性分析等缺点，这严重阻碍着KTN晶体走向成熟的科学研究和市场化应用之路。

基于KTN晶体优良的性能和可观的市场应用价值，以促进KTN晶体早日走向规模化生产应用之路为目的，很有必要对KTN晶体组分的测定技术要求进行标准规范。这将有利于引导科学研究建立统一的组分性能关系，提高KTN晶体在生产中的质量稳定性，推进KTN晶体的规模化生产与稳定化推广应用。

国内没有钽铌酸钾晶体组分测定的国家标准或者行业标准。国内对KTN晶体的研究和应用还处于实验室改善和小规模高性能应用阶段，研究的方向主要在生长纯度和尺寸、各种光电能应用性能等方面，而这都与KTN晶体的组分密不可分。目前国内和国际上并无相应的标准规范为KTN晶体的进一步发展和走向应用做保障。本标准中的技术规范内容是一种采用浮力法测密度进而推导出质量状况良好单晶的组分的方法。阿基米德浮力法测定致密体密度的技术在国内外已被广泛使用，其原理及操作规范已达到成熟稳定阶段。单晶具有规则的晶格结构，是一种接近完美的固态物质，其密度与晶格理论推导的理论密度最为接近。目前KTN单晶已经可以得到质量优良的大块单晶。综合目前的技术和条件，本标准的技术在本领域已接近相对稳定。通过本标准在实际中应用，将会加快KTN晶体在科研和应用等方面的发展，也会使浮力法测密度技术得到发展。

可提升为国际标准。

KTN等人工晶体是我国的优势项目，而KTN的应用前景广阔。本标准的制定将大力助推该产业的升级，在国际上的影响意义深远。

本标准为类质同像替代广泛且密度与组分相关性强的晶体测试提供了一个新的思路和方法，相似产品可参照本标准使用。