[vsesdal]
Количество страниц учебной работы: 146
Содержание:
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………… 5
ГЛАВА 1
ОКСОФТОРИДЫ ИТТРИЯ И РЗЭ: МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И
СВОЙСТВА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)………………………………………
12
1.1. Методы получения оксофторидов редкоземельных
элементов и иттрия………………………………………………………….
13
1.1.1. Синтез фаз в системе LnF3 – Ln2O3…………………….. 13
1.1.2. Пирогидролиз трифторидов РЗЭ………………………. 15
1.1.3. Другие способы получения оксофторидов……………. 19
1.2. Физико-химические свойства оксофторидов редкоземельных
элементов и иттрия………………………………………………
22
1.2.1. Кристаллохимия оксофторидов РЗЭ…………………… 22
1.2.2. Полиморфизм в оксофторидах РЗЭ…………………… 25
1.2.3. Химические свойства LnOF……………………………. 27
1.3. Системы, включающие оксофториды РЗЭ…………………………… 30
1.4. Электронная структура и спектральные свойства
оксофторидов РЗЭ……………………………………………….
31
ГЛАВА 2
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА, МЕТОДИКИ СИНТЕЗА И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ……………………………………………………………
35
2.1. Исходные вещества……………………………………………… 35
2.2. Методы синтеза…………………………………………………. 36
2.2.1. Синтез оксофторидных полупродуктов РЗЭ…………. 37
2.2.2. Методы получения материалов для тонкослойной
оптики……………………………………………………
37
2.3. Методы физико-химического анализа………………………… 38
2.3.1. Рентгенофазовый анализ………………………………. 38
2.3.2. Дифференциально-термический анализ……………… 40
3
2.3.3. Методы электронно-микроскопического
исследования…………………………………………….
40
2.4. Методы измерения спектральных и люминесцентных
характеристик……………………………………………………
41
2.4.1. Спектры диффузного отражения……………………… 41
2.4.2. ИК-спектроскопия………………………………………. 41
2.4.3. Измерение суммарных потерь на поглощение……….. 42
2.4.4. Определение люминесцентных характеристик………. 42
ГЛАВА 3
СИНТЕЗ, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА ОКСОФТОРИДОВ
ИТТРИЯ И РЗЭ ………………………………………………………………
44
3.1. Термическое поведение фторидов и оксидов иттрия и РЗЭ…. 45
3.2. Взаимодействие фторидов иттрия и некоторых РЗЭ с их
оксидами………………………………………………………….
54
3.3. Стабилизация кубических форм оксофторидов………………. 74
3.4. Разработка методов получения оксофторидов РЗЭ
стехиометрического состава……………………………………
77
КРАТКИЕ ВЫВОДЫ………………………………………………………… 79
ГЛАВА 4
СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ОКСОФТОРИДОВ ИТТРИЯ И ГАДОЛИНИЯ, АКТИВИРОВАННЫХ
ЕВРОПИЕМ И ТЕРБИЕМ……………………………………………………
81
4.1. Приготовление шихты для твердофазного синтеза
оксофторидов РЗЭ и иттрия…………………………………….
83
4.2. Приготовление шихты активированных оксофторидов РЗЭ и
иттрия…………………………………………………………….
84
4.3. Люминесценция Eu3+ в оксофторидах иттрия………………… 86
4.4. Люминесценция Tb3+ в оксофторидах гадолиния…………….. 102
4.5. Перспективы люминесцентной эффективности материалов
на основе оксофторидов РЗЭ и иттрия…………………………
116
4
КРАТКИЕ ВЫВОДЫ………………………………………………………… 119
ГЛАВА 5
ТОНКОСЛОЙНАЯ ОПТИКА ОКСОФТОРИДОВ РЗЭ И ИТТРИЯ……… 122
5.1. Общий подход к проблеме……………………………………… 124
5.2. Получение тонкослойных оптических покрытий…………….. 128
5.3. Методы исследования тонких оптических пленок…………… 129
5.4. Исследование оптических характеристик оксофторидов РЗЭ
и иттрия…………………………………………………………..
131
КРАТКИЕ ВЫВОДЫ………………………………………………………… 142
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ…………………………………………………… 144
ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………… 146
Учебная работа № 187051. Диплом Оксофториды иттрия и РЗЭ – синтез, люминесценция и оптика (диссертация)
Выдержка из похожей работы
Лазеры на иттрий-алюминиевом гранате
…..нь легирования придает прозрачному
кристаллу YAG бледно-пурпуровую окраску, поскольку линии поглощения Nd3+ лежат
в красной области.
Nd:YAG-лазер
На рис. 1 представлена упрощенная схема энергетических
уровней Nd :YAG. Эти уровни обусловлены переходами трех 4f электронов
внутренней оболочки иона Nd3+. Поскольку эти электроны экранируются восемью
внешними электронами (5s2 и 5р6), на упомянутые энергетические уровни
кристаллическое поле влияет лишь в незначительной степени. Поэтому спектральные
линии, соответствующие рассматриваемым переходам, относительно узки. Уровни
энергии обозначаются в соответствии с приближением связи Рассела— Сандерса атомной
физики, а символ, характеризующий каждый уровень, имеет вид 2s+1LJ, где S
—суммарное спиновое квантовое число, J— суммарное квантовое число углового
момента, а L — орбитальное квантовое число. Заметим, что разрешенные значения
L, а именно L = О, 1, 2, 3, 4, 5, 6, …, обозначаются прописными буквами
соответственно S, Р, D, F, G, Н, I, … .
Рис. 1. Упрощенная схема энергетических уровней кристалла
Nd : YAG.
Таким образом, основное состояние 4I9/2 иона Nd3+
соответствует состоянию, при котором 2S+ 1=4 (т. е. S = 3/2), L = 6 и J = L —5
= 9/2. Две основные полосы накачки расположены на длинах волн 0,73 и 0,8 мкм
соответственно, хотя другие более высоко лежащие полосы поглощения также играют
важную роль. Эти полосы связаны быстрой (~ 10-7 с) безызлучательной релаксацией
с уровнем 4Fз/2, откуда идет релаксация на нижние уровни (а именно 4I9/2, 4I11/2
и 4I13/2); этот последний уровень не показан на рис.1. Однако скорость
релаксации намного меньше (т = 0,23 мс), поскольку переход запрещен в
приближении электродипольного взаимодействия (правило отбора для электродипольно
разрешенных переходов имеет вид ΔJ=0 или ±1) и поскольку безызлучательная
релаксация идет медленно вследствие большого энергетического зазора между
уровнем 4F3/2 и ближайшим к нему нижним уровнем. Это означает, что уровень 4F3/2
запасет большую долю энергии накачки и поэтому хорошо подходит на роль верхнего
лазерного уровня. Оказывается, что из различных возможных переходов с уровня 4F3/2
на нижележащие уровни наиболее интенсивным является переход 4F3/2 à I11/2 Кроме
того, уровень 4I11/2 связан быстрой (порядка наносекунд) безызлучательной
релаксацией в основное состояние, а разница между энергиями уровней 4I11/2 и 4I9/2
почти на порядок величины больше, чем кТ. Отсюда следует, что тепловое
равновесие между этими двумя уровнями устанавливается очень быстро и согласно
статистике Больцмана уровень 4I11/2 в хорошем приближении можно считать
практически пустым. Таким образом, этот уровень может быть прекрасным
кандидатом на роль нижнего лазерного уровня.
Из сказанного выше ясно, что в кристалле Nd : YAG переход
4F3/2 à
4I11/2 хорошо подходит для получения лазерной генерации в четырехуровневой
схеме. В действительности необходимо принимать во внимание следующее; Уровень 4F3/2
расщеплен электрическим полем внутри кристалла (эффект Штарка) на два сильно
связанных подуровня (R1 и R2), разделенных энергетическим зазором ΔЕ = 88
см-1. Уровень 4I11/2 также расщеплен вследствие эффекта Штарка на шесть подуровней.
Оказывается, что лазерная генерация обычно происходит с подуровня R2 уровня 4F3/2
на определенный подуровень уровня 4I11/2, поскольку этот переход обладает
наибольшим значением сечения перехода (σ = 8,8-10-19 см2). Этот переход
имеет длину волны λ= 1,064 мкм (б…