人工装饰宝石(掺杂GGG)辐照着色的研究

将接稀土元素Dy、Eu、Nd及过渡元素Co、Ni、Cr以及双掺Ca、Zr的GGG进行γ-辐照和电子辐照;实验结果说明γ辐照与电子辐照的效应基本上是相同的。此外稀土元素进入十二面体的GGG单晶经辐照后产生420nm附近的吸收,从而导致晶体发棕色者红色,而掺Co、Ni或Cr的GGG单晶由于色心吸收谱不一致,颜色的变化较为复杂。     

掺质钆镓石榴石(Gd_(3-x)Ca_xGa_(5-x)Zr_xO_(12))单晶的生长与测试

本文对掺钙、锆的钆镓石榴石[简称GGG(Ca、Zr)]单晶的生长、完整性和组分过冷等作了观测研究。通过化学分析和X射线晶胞参数的测定,定出了熔体中CaO及ZrO_2的分凝系数及晶体中组分对晶胞大小的影响,其目的是对生长掺钙、锆的钆镓石榴石单晶作比较详尽的研究,并找出掺质 GGG与纯GGG两种单晶在生长及某些性能上的异同。 实验结果表明,生长GGG(Ca,Zr)单晶对完整性的控制较纯GGG单晶难。也还表明掺质钆镓石榴石经辐照后较易产生色心。     

激光新晶体大晶格替代型GGG的生长及研究

本文分析了GSGG晶体作为激光基质的优越性,认为这主要是由于掺入Sc替代Ga增加了原有的GGG晶格中的八面体平均键长。据此用离子半径与Sc~(3 )相仿的Mg~(2 )、Zr~(4 )等掺入GGG中生长出了双掺(Nd,Cr)和单掺(Cr)的替代型GGG,即双掺和单掺的Gd_(3-x)Ca_xGa_(5-y-z)Mg_yZr_zO_(12)、Gd_3Ga_(5-x-y)Mg_xZr_yO_(12)和Gd_(3-x)Ca_xGa_(5-y)Zr_yO_(12)三种晶体。荧光寿命及光谱测定表明,双掺晶体有Cr→Nd的能量转移,且激光效率高于条件基本相同的双掺(Nd,Cr)的GGG。单掺晶体则仅出现~4T_2→~4A_2跃迁的宽带,而不出现~2E→~4A_2的R线。这三种晶体的掺Cr分布较为均匀。实验结果与问题分析相符。这说明除GSGG之外,应还可以找到大晶格替代型GGG作为激光材料。     

掺质钆镓石榴石晶体的生长及色泽的研究

生长了分别掺Cr、Nd、Co和Ni的钆镓石榴石晶体,不同掺质的晶体具有不同的色泽。用化学分析方法估算了Cr、Co和Ni在此晶体中的有效分凝系数,其数值分别为2.7、0.19和0.017。在 0.3～0.7μm的光波范围内测了这些掺质晶体的光学透过性质。γ射线辐照实验表明,辐照后晶体的色泽有不同程度的变化。     

ZrO2—Y2O3：Ce,Fe,Co晶体的发光光谱和电子顺磁共振

本文详细解释先前测量的(YSZ)ZrO_2-Y_2O_3(88:12):CeO_2(0.01,0.3,0.5wt%),Fe:O:0.03wt%+CeO_20.01wt%,CoO(0.1,0.3wt%)晶体γ辐照前后的吸收光谱。以250—310nm激发,测量这些晶体的发光光谱,定性研究不同浓度铈、钻杂质对YSZ色心发光的影响。YSZ在400—600nm色心发光因受到铈、钴杂质再吸收,使它的发光强度减弱。这种现象在γ辐照后变得更为明显。为了证实掺杂YSZ缺陷结构存在和杂质离子价态,测量了这些晶体辐照前后的电子顺磁共振。由单电荷(Y_((zr),V_n)′自由自旋和Fe~(3+)离子的ESR信号变化,反推铈、钻杂质在YSZ晶体中的价态变化。并和吸收光谱加以比较。     

熔态生长GGG单晶中外来粒子的裹入和排斥规律

本文研究了在GGG(Gd_3Ga_5O_(12))和掺质GGG单晶生长中,铱微粒作为一种包裹体进入晶体中的规律性。剖析了在杆状晶体中纵向分布的铱包裹体尺寸和密度的变化过程。找出了在一定生长速率时排斥铱包裹体的极限尺寸l_(lim)(V),并用外推l_(lim)(V)方法,找出生长无铱包裹体的GGG和掺质GGG单晶的最佳生长速率。发现铱包裹体的尺寸、密度与晶体的生长速率波动和生长条纹的分布有着良好的对应关系。     

掺铈石英玻璃的光谱吸收和发光性能

本文研究了掺铈石英玻璃的光谱吸收和发光光谱,同时讨论了玻璃的γ射线辐照效应。获得如下结果: (1)在石英玻璃中铈离子的基本价态为Ce~(3 ),吸收峰位于320nm处,吸收和浓度符合比耳定律。在近紫外光激发下Ce~(3 )离子产生强烈的蓝色荧光。 (2)玻璃在转变温度(T_g)下、在氢或氧气氛中热处理时,Ce~(3 )离子和Ce~(4 )离子之间发生可逆变化。高价铈离子存在于富氧火焰熔制和氧化处理的玻璃中,在紫外区具有强烈而宽阔的吸收带,峰值位于260nm处,这在大多数玻璃中是难于发现的。 (3)铈的掺入提高了石英玻璃的γ射线辐照稳定性,使得“色心”从光谱可见区移向紫外区。     

γ射线辐照及其后退火MgAl2O4透明陶瓷中缺陷运动行为的研究

用不同剂量的γ射线辐照镁铝尖晶石透明陶瓷，并对辐照后的样品进行等时退火，UV－VIS和FT－IR，PAT测试表明，辐照前3360cm^-1处有吸收峰，它是由VOH^-心吸收引起的，通过γ射线辐照，样品在370nm处产生吸收带，它是由辐照产生的V型色心吸收引起的，通过退火可以使V型色心吸收带消除。结果表明：对陶瓷γ射线辐照及退火，将使样品中的空位团发生分裂和空位聚集。较低剂量的γ射线辐照能降低陶瓷紫外到红外透过率，大剂量的γ射线辐照能在陶瓷中产生局域退火效应，它能阻止可见和紫外透过率随剂量增加而下降并能增加陶瓷红外透过率。     

Nd:Gd3Ga5O12多晶原料合成及单晶生长研究

通过对晶体生长时和生长后原料挥发物的XRD分析,发现在炉膛内壁上的挥发物质是Ga2O3和Ga2O的混合物,而观察窗口及后加热器内壁上的挥发物主要是Gd2O3。为避免原料中Ga2O3的挥发,按化学计量比配料,在1300℃下,采用固相反应法合成了Nd：Gd3Ga5O12(Nd：GGG)多晶原料。用此多晶原料,采用提拉法进行了Nd：GGG单晶生长研究,所获单晶的荧光发射峰位于1061．54nm。对晶体表面的开裂现象进行了分析。     

Bi和Nd共掺CsI晶体近红外宽带发光性能

采用坩埚下降法生长了Bi和Nd共掺的CsI晶体.X射线衍射分析表明,Bi和Nd共掺并不影响晶体结构,其空间群为Pm3m.通过测试晶体的实际掺杂浓度发现,共掺导致了Bi掺杂浓度的降低.对晶体进行退火处理,并测试了晶体的吸收光谱和发射光谱.结果表明:Bi和Nd共掺能够提高晶体中带电子色心V'Cs的浓度,经高温退火后能获得较多的低价态的Bi离子发光团簇,从而提高了晶体的近红外宽带发光性能.晶体的Raman 光谱显示,掺Bi的CsI晶体近红外宽带发光中心的2个特征Raman峰分别位于164和176 cm-1处.此外,还提出CsI晶体中发光中心Bi+和低价态团簇Bi2+的形成离不开高价态Bi离子的靠拢团聚作用.     

用液相沉淀法或固相法合成Nd:GGG粉体并制备透明陶瓷

比较了用液相沉淀法或固相法合成的粉体以及最终制得的掺钕钆镓石榴石(neodymium-doped gadolinium gallium garnet,Nd:GGG)陶瓷的性能.结果表明:液相法合成的粉体粒度均匀、粒径小,经干压成型后、在1 650℃低真空(1.1×103Pa)状态下烧结2～3h得到一定透明度的Nd:GGG陶瓷.用固相法制备的粉体成型后、在1 750℃烧结2～3 h得到的Nd:GGG陶瓷完全不透明.测得半透明的Nd:GGG陶瓷的吸收光谱和荧光光谱,计算出807nm的峰值吸收截面为1.0×10-20cm2,最强发射峰在1061nm.     

中子辐照6H-SiC晶体的退火特性及缺陷观测

利用X射线衍射（XRD）研究中子辐照6H-SiC晶体的退火特性,发现辐照后晶体的XRD峰的半高宽（full width atha lf maximum,FWHM）增大,之后又随退火温度的升高,在700～1230℃范围内呈线性规律的回复。以此规律为依据,可发展一种适合测量高温和复杂温度场温度的测温方法。采用添加了K2CO3的KOH为腐蚀剂,对辐照前、辐照后及辐照后退火的掺氮6H-SiC单晶进行位错腐蚀观察,发现经中子辐照的晶体中位错面积比随退火温度的变化趋势与FWHM随退火温度的变化趋势基本一致,由此认为经中子辐照所产生的位错可能是导致XRD峰的FWHM变化的一个重要因素。     

Nd:GGG晶体的体缺陷研究

本文从宏观和微观上研究了Nd:GGG晶体的体缺陷,发现Nd:GGG晶体的体缺陷主要包括开裂、沉积物、空洞和包裹物等.扫面电镜及能谱分析结果表明,空洞中的物质分别为[Gd(Nd)]4Ga2O9、[Gd(Nd)]3GaO6 和[Gd(Nd)]GaO3.包裹物的主要是组分是Ga2O3,是由于晶体生长过程中原料挥发通过固-液界面进入晶体而形成的.     

氟化钡晶体点阳极电注入着色光谱特性

利用自行研制的电注入实验装置,在不同温度和电压条件下,对氟化钡(BaF2)晶体进行点阳极电注入着色。测定了点阳极电注入着色时的电流随时间的变化关系;测量和分析了着色BaF2晶体室温下的吸收光谱。结果表明:着色BaF2晶体中产生大量F色心。按照传统电注入机理,晶体经点阳极电注入不可能产生F色心。借助电流–时间曲线对经点阳极电注入BaF2晶体中F色心的形成机理进行了分析,即V色心首先在阳极附近被产生,F色心是由V色心吸收光子转化而来。     

掺铌钨酸锌单晶的研究

本文研究了掺铌钨酸锌单晶的生长特性,该种晶体对生长方向、籽晶质量和扩肩速度很敏感,测定了铌的有效分凝系数K_(eff)=1.1。对掺铌钨酸锌单晶的去色机制进行了深入的探讨,提出由于氧空位导致ZnWO_4单晶中色心的存在,而氧空位的产生是由于W—O键较弱,高温下WO_(?)八面体容易失去氧离子所致。还测定了该晶体的能量分辨率和衰减时间,对漂移特性亦进行了初步的测定。已用提拉法生长出无色透明的大块掺铌钨酸锌单晶。     

b轴Nd:YAlO_3和Nd Cr:YAlO_3激光晶体的生长

本文介绍Nd(或Nd Cr):YAlO_3单晶的引上法生长。由于该晶体结构上的各向异性(各向异性的热膨胀性能)和高温相的不稳定性,在生长过程中晶体易出现炸裂、孪晶和散射颗粒。作者采用了低气液温差的温场分布,较好地解决了炸裂和孪晶的问题。此外,更加注意了原料纯度、晶体制备中原料的保纯及氮气氛净化去氧。因此,晶体中的铱小片及其它散射颗粒显著地减少。采用上述技术,已生长出一批激光性能良好的晶体。     

掺钕钆镓石榴石晶体的激光性能

采用提拉法生长了Nd：Gd3Ga3O12（Nd：GGG）晶体。切割后的样品经过端面抛光,测试了荧光光谱、吸收光谱和激光性能。荧光光谱表明：晶体的最强的荧光发射峰位于1062nm,是Nd^3＋的4^F3/2-4^I11/2谱项导致的荧光发射。由吸收光谱发现：Nd：GGG晶体的最强吸收峰位于808nm,表明该晶体适合于激光二极管泵浦．并且吸收峰强度随掺杂离子浓度的增加而增加。激光性能测试结果表明：激光二极管泵浦时光-光转换效率为33.＋8％,斜效率为57.8％。     

Nd:GGG晶体生长、光谱性能及激光性能

采用提拉法生长掺钕钆镓石榴石(neodymium-doped gadolinium gallium garnet, Nd: GGG)激光晶体,选择最佳工艺参数:提拉速率为2～4mm/h:转速为20～40r/min;冷却速率为20℃/h.测试了晶体的吸收和荧光光谱,结果表明:主吸收峰位于808nm,主发射峰位于9430cm-1,对应于Nd3 的4F3/1-4I11/2跃迁.对晶体样品进行了激光性能测试.结果表明:当泵浦功率为900mW时,对泵浦光的吸收效率为85%,激光输出波长约为1μm,激光输出功率为305mW,激光阈值功率为380mW,光-光转换效率达57.8%,斜效率达57.6%.     

Nd~(3+):La_2CaB_8O_(16)晶体生长及光谱性能(英文)

采用高温固相法合成了Nd3+:La2CaB8O16(Nd:LCB8)多品料,以CaB4O7为助溶剂,采用丁负部籽晶法生长了Nd:LCB8单晶.X射线衍射和差热分析结果表明:Nd:LCB8和LCB8具有相同的晶体结构:Nd:LCB8晶体的熔点为1046℃.测试f Nd:LCBg晶体的吸收光谱和荧光光谱.在300～1 000nm波段存在多个吸收带,其中 802nm吸收带埘应于AlGaA8激光二极管的输出波长,带宽为19nm.在890,1060nm和1330nm处分别存在 发射峰,室温下测得Nd:LCB8晶体的荧光寿命为75 μs.     

掺Nd系LiNbO3晶体的生长及外泵浦位相共轭激光器的特性

用提拉法生长Nd:LiNbO3(Nd:LN),In:Nd:LN和Ce:Nd:LN晶体.测试晶体的紫外-可见吸收光谱和抗光损伤能力.结果表明:Nd:LN晶体的吸收边相对同成分纯LN晶体向长波方向移动;In:Nd:LN晶体的吸收边相对Nd:LN晶体向短波方向移动;Ce:Nd:LN晶体的吸收边向长波方向移动.In:Nd:LN晶体的抗光损伤能力比Nd:LN晶体的提高1个数量级以上.以掺Nd系LN光折变晶体为位相共轭镜,He-Ne气体为激活介质,构成外泵浦位相共轭激光器.实验表明:掺Nd系LN晶体外泵浦位相共轭激光器的输出特性稳定,In:Nd:LN晶体的输出光强比Fe:LN晶体的提高了近1个数量级.