Исследование технологии выращивания YAl и LuAl гранатов и изучение их свойств.
Введение
Кристаллы иттрий-алюминиевых гранатов (ИАГ) нашли широкое применение как материал, используемый в ультрафиолетовой и инфракрасной оптике, сцинтилляционных экранов в детекторах скоростной рентгеновской томографии высокого пространственного разрешения, катодолюминесцентных экранов и в других отраслях приборостроения [1]. Оптические материалы из ИАГ можно использовать в широкой области спектра 250-5000нм.
Быстро затухающие сцинтиляции в ИАГ могут быть получены при их активации ионами редкоземельных металлов, излучающими межконфигурационную люминесценцию. Ионы редкоземельных металлов наиболее часто применяются в виде люминесцентных активаторных ионов [2]. Межконфигурационные переходы в трехвалентных редкоземельных ионах являются разрешенными по мультиплетности и четности, это объясняет их быструю кинетику затухания, лежащую в диапазоне 70-100 нс.[2]
Оглавление
Введение.6
Глава 1. Аналитический обзор7
1.1 Кристаллическая структура иттрий-алюминиевых гранатов (YAG)7
1.2 Анализ (Т-х)р фазовой диаграммы системы Y2O3-Al2O39
1.3 Анализ (Т-х)р фазовой диаграммы системы Lu2O3-Al2O3…………………..
1.4 Конфигурация и основные оптические свойства церия11
1.4.1 Общие сведения Ce в кристаллической решетке YAG11
1.4.2 Сцинтиляционные характеристики.11
1.4.3 Применение…………………………..
Глава 2. Методы выращивания объемных оксидных кристаллов из расплава...17
2.1 Метод Чохральского18
2.2 Метод Киропулоса19
2.3 Метод Бриджмена-Стокбагера20
2.4 Метод Багдасарова (горизонтальная направленная кристаллизации), его особенности и аппаратура.22
2.5 Выводы из литературного обзора.26Глава 3. Постановка цели и задач работы……………………………….
3.1 Цель работы……………………………………………………..
3.2 Задачи……………………………………………………………
Глава 4. Экспериментальная часть………………………………..
4.1 Рабочая устновка…………………………………….
4.2 Синтез…………………………………………….
4.3 Результаты кристаллизации…………………………..
Глава 5. Методы исследования и аналитический контроль.31
5.1 Рентгенофазовый анализ.31
5.2 Спектрофотометрия33
5.3 Спектрально-оптическая методика измерения распределения ионов церия в кристаллах36
5.4 Рентгено-флуоресцентный анализ………………………………………….
5.5 Рентгенолюминесценция ИАГ: Ce38
Глава 6. Обсуждения полученных результатов…………………..
Глава 7. Экономические обоснования…
Выводы……………………………………………………..
Список литературы………………………………………………………………27
Список литературы
Гречушников Б.Н., Карпов И.И., Багдасаров Х.С., Зверев Г.М., Оптические свойства и применение в лазерах кристаллов иттрий-алюминиевого граната: Обзоры по электронной технике, J& 3 (418), 4(423). -М.: ЦНИИ "Электроника", 1976. 119 с,, ил.
Ханин В.М. Сцинтиляционные процессы в активированных церием керамиках со структурой граната: дис. Кан. Физ-мат. наук: 01.04.07.-Санкт-Петербург, 2017.- 171
Х.С. Багдасаров. Высокотемпературная кристаллизация из расплава. Москва физматлит 2004,-151 с.
Воронько Ю.К., Соболь А.А., Спектроскопия активаторных центров редкоземельных ионов в лазерных кристаллах со структурой граната. 1977, с 41-77.
Mateika D., Volke E., Czochralski growth from multicomponent melts of homogeneous mixed-garnet crystals// Journal of Crystal Growth 102 (1990) 994—1013 North-Holland.
Багдасаров Х.С. Проблемы синтеза тугоплавких оптических монокристаллов.- В кн.: Рост кристаллов. Ереван.: изд-во Ереван ун-та, 1977, с. 179-195.
Торопов Н.А., Бондарь И.Л., Галахов Ф.Я. Фазовые равновесия в системе окись иттрия- окись алюминия // Изв. АН СССР. Сер. Хим. 1964 №7. С. 1979 - 288 с.
Коржик М.В. Физика сцинтилляторов на основе кислородных монокристаллов. Минск, БГУ, 2003. - 102 с.
Shionoya S, Yen WM (1998) Phosphor handbook. Boca Raton, FL, CRS Press, New York
Geller S. Crystal chemistry of the garnet,- «Zeischrift fur Kristallographie», 1967, Bd. 125,s. 1-47
Van Pieterson L, Reid MF, Wegh RT et al. (2001) 4fn ↔4 fn−15d transitions of the trivalent lanthanides: experiment and theory. J Luminescence 94–95:79–83
Багдасаров Х.С., Л.А. Горяинов. Тепло- и массоперенос при выращивании монокристаллов направленной кристаллизацией, физматлит 2007, - 223с.
12. В. Е. Асадчиков, Б. С. Рощинa, В. А. Федоров, А. Д. Нуждинa, В. А. Шишковa. Измерение концентрации активаторов рентгенофлуоресцентным методом на примере ионов Cr в кристаллах Al2O3.// Приборы и техника эксперимента, 2020, № 3, с. 137–141
13. Defects rela
Возможно либо спонтанное зарождение, либо кристаллизация на затравку, опускаемое сверху до соприкосновения с расплавом. Спонтанное зарождение может быть осуществлено локальным охлаждением дна контейнера, например струйкой холодного газа. Метод Киропулоса получил развитие в связи с выращиванием крупных кристаллов весом в нескольких килограммов. Существенным недостатком данного метода является непостоянство скорости выращивания, поскольку теплообмен по мере разращивания меняется сложным образом. А также ограничения накладываемые на возможности кристаллографической ориентации выращиваемых кристаллов и связанные с этим сложности и потери материала крупногабаритных изделий [17].
2.4. Метод Бриджмена-Стокбагера
При кристаллизации методом Бриджмена-Стокбагера происходит кристаллизация всего объема расплава, (в отличие от метода Чахральского) помещенного в цилиндрический тигль. Схема метода показана на рисунке 11.
Рисунок 11.