稀土光学玻璃着色的研究

本文系统地测定了第一过渡金属(Fe,Co,Ni,Cu,Cr,Mn 等)离子和稀土(Ce,Pr,Nd,Sm 等)着色离子在 B₂O₃-BaO,B₂O₃-La₂O₃-BaO,B₂O₃-BaO-SiO₂,B₂O₃-BaO-SiO₂-La₂O₃及氟磷等系统玻璃中的吸收光谱。比较了各种着色离子对不同系统玻璃的着色情况。阐述了3d 轨道部分填充的过渡金属离子及具有4f 壳层受5s,5p 电子层屏蔽的 Ce,Pr,Nd,Sm 离子在玻璃中的着色机理。并讨论了玻璃生成体B^a+,si⁴⁺,P⁵⁺阳离子及网络外体离子 La³⁺,F^-对玻璃着色的影响。最后提出了稀土玻璃中稀土杂质含量的允许值。     

光折变晶体两波耦合增益系数强度特性理论研究

对两中心模型光折变晶体两波耦合增益系数Γ,总的有效陷阱密度N_eff和强度特性因子η(I)的强度特性进行了理论研究。结果显示在两中心模型的光折变晶体中,Γ,N_eff和η(I)有着复杂的特性。当S_Dγ_T/S_Tγ_D小时,对于A类和B类两中心晶体,N_eff随强度的增加而增加最终趋于饱和,当S_Dγ_T/S_Tγ_D大时,对于A类晶体N_eff增加到一个最大值后稍有减少,而对于B类晶体,N_eff增加到最大值后然而有较大的减少。不同类型晶体增益系数Γ有着不同的强度特性是由于晶体中有着不同的能级结构。     

OsO4窄谐振的CO2激光器频率的稳定

本文说明了OsO₄窄谐振的CO₂激光器频率稳定的可能性。实验室的实验装置在平均值时间取100秒时,获得了2×10^-11的频率稳定性。现已证明,OsO₄分子由于其固有的特性,当做为基准而用它来稳定CO₂激光器的频率时,前途是很有希望的。     

单价银离子在 CaO-P2O5 系统玻璃中的发光特性

在弱还原气氛下制备了单价银离子(Ag⁺)掺杂的CaO-P₂O₅系统玻璃,测试了其在室温下的吸收光谱、激发光谱和发射光谱。Ag⁺-CaO-P₂O₅玻璃的吸收光谱表明两个吸收峰。高能峰位于220nm波长,由4d¹⁰→4d⁹5P¹跃迁引起,低能峰中心位于240nm波长,归因于4d¹⁰→4d⁹5s¹跃迁,该吸收与其发射特性有关。紫外波段的宽带吸收产生了可见波段强烈的荧光发射,发光峰位于440nm波长,半宽度为130nm.研究了掺质浓度与发光特性的关系,随着掺质浓度的增加(0.05～0.25mol%),发光峰向较长波段移动。在Ag₂O含量为0.5mol%时,出现了浓度猝灭现象。为了比较起见,同时还研制了Cu⁺-CaO-P₂O₅及Cu⁺-Ag⁺-CaO-P₂O₅玻璃。     

铌硼酸盐玻璃熔体结构和性质的研究

本工作采用高温红外光谱,高温Raman光谱,高温偏光显微镜,以及原子径向分布函数,(RDF),DSC-7差热分析仪,粘度计等技术,研究了Nb₂O₅-B₂O₃-K₂O系统玻璃的高温熔体结构与性质。根据硼酸盐与铌硼酸盐玻璃高温熔体与常温玻璃结构的对比实验得出了在硼玻璃中,B^Ⅲ-O-B^Ⅳ为缺电子离域大σ键结合,并且,极不稳定。当向硼玻璃中引入Nb₂O₅,随着Nb₂O₅含量增加,将形成稳定的B^Ⅳ-O-Nb化学键,由于熔体中的环状结构逐渐增多,从而改善了玻璃的稳定性和各种机械性质。文章还论述了两类玻璃的析晶速度与其熔体结构和温度的相关性。     

铌硼酸盐玻璃分相与TiO2的作用

关于铌硼酸盐玻璃的分相。以前研究的很少,最近,我们采用SAXS、LAXS、RTEM等技术,研究了铌硼酸盐玻璃分相的结构和动力学特征。发现玻璃分相特征为成核——生长型,其分散相粒子长大过程服从于扩散控制机制;玻璃产生的SAXS散射强度表明在其母相与分散相粒子间的电子密度差是足够高的。这是因为分相后,分别形成了富B₂O₃和富Nb₂O₅的织构相所致。本文着重介绍了铌硼酸盐玻璃加入TiO₂后玻璃形成特点和光学常数变化规律,最后,依据实验结果讨论了玻璃中的Nb⁵⁺和Ti⁴⁺离子结构状态。     

铌硼酸盐玻璃熔融态的高温振动光谱

本文首次采用高温Raman光谱和高温红外光谱研究了铌硼酸盐玻璃熔融态的结构。在硼玻璃中,化学键B^Ⅲ—O—B^Ⅳ*是极不稳定的。当热场作用时,处于环结构中的B^Ⅲ—O—B^Ⅳ键将转化为一个较稳定的大混合π键,而连接各集团之间的B^Ⅲ—O—B^Ⅳ的化学键断开。当引入Nb₂O₅时,则集团[NbO₆]和[NbO₄]取代[BO₈]进入网络,在高温状态下[NbO₄]结构的电子云变形,使位于870cm^-1的Raman张量元为零,但骨架没有塌落,同时[NbO₆]失去了O_h群的对称性,出现了新的散射峰,（化学键没有断裂）。本工作建立了铌硼酸盐玻璃熔融态的结构模型。     

Na2O-B2O3-Ta2O5系统玻璃红外光谱的研究

本文首次系统地研究了Na₂O—B₂O₃—Ta₂O₅。三元新系统的红外光谱,分析了B₂O₃、Ta₂O₅含量的变化对玻璃结构的影响。结果表明:随着Na₂O/B₂O₃比值的减小,结构中:[BO₄]四面体减小,[BO₃]三角体增加。随着Ta₂O₅含量的增加,[BO₄]四面体的数量增多,非桥氧的数量减少,表明Ta⁵⁺可以连结非桥氧,形成网络。     

软X线—真空紫外AI2O3光电二极管的研究

Al₂O₃光电二极管由于光谱响应波段较宽,性能稳定,经稀有气体电离室定标后,常用作软X线-真空紫外波段的光谱辐射传递标堆探测器。描述我们研制的Al₂O₃光电二极管的结构原理及Al₂O₃光阴极制备工艺,讨论性能测试方法与装置,给出测试结果。     

SiO2对钛铌硼酸盐玻璃析晶分相的影响

钛铌硼酸盐玻璃具有高色散和相对低的折射率等光学性质。它是光学设计者用来改善宽视场光学系统成像质量和消除色差所需的理想材料之一。但是,这类玻璃在成型温度范围内析晶分相比较严重,影响玻璃熔制规模的扩大。本工作采用DTA,LAXS,SEM和高温偏光显微镜(HTPOM)等分析测定手段,研究了外加SiQ₂及SiO₂/B₂O₃比值对15Nb₂O₅48B₂O₃27K₂O10TiO₃玻璃析晶分相和光学常数变化规律的影响。     

LaK747/509光学玻璃的改进

本文着重研究了B₂O₃—La₂O₃—ZnO与B₂O₃—La₂O₃—CdO为基础的多元系统LaK747/509玻璃性能之间的差异,试验了向玻璃中引入氟化铝对玻璃性质的影响,最后在B₂O₃—La₂O₃—ZnO多元系统中,研制成功了无钍、无镉、无钇的LaK₃改进配方。玻璃的光吸收得到了显著改善,去掉了毒害较重的CdO原料,大大降低了生产成本。为LaK₃玻璃的扩大生产及广泛应用,提供了基础及有利条件。     

LaK747/509璃璃配方的研究

本工作中我们选择了B₂O₃-La₂O₃-Y₂O₂-ZrO₂系统作为玻璃基础组成。最后获得的LaK747/509玻璃组成中,不含有钍的成份。由于该玻璃具有一系列好的性质,如析晶范围窄、析晶速度慢以及粘度大等等,因此可以成功地在12-30L铂埚中进行熔制,并获得了尺寸为φ200×25mm的高质量玻璃。     

N2分子二聚物在352.3 nm处增益特性研究

利用微波放电激励高纯氮,并采用放大自发辐射法,研究了不同微波激励功率和不同N₂气压条件下N₂分子二聚物352.3nm辐射的增益特性。给出了沿放电管轴线N₂分子二聚物352.3nm辐射的小信号增益系数随微波激励功率和充入放电管N₂气压变化的规律。研究结果表明当微波功率大于100W时,充入N₂气压在330~1 800Pa范围内,N₂分子二聚物在352.3nm处存在受激辐射特性。当微波功率为500W,充入放电管的N₂气压为1 100Pa时,N₂分子二聚物352.3nm辐射的小信号增益系数最大为1.08%cm^-1。另外,还给出了N₂分子二聚物352.3nm辐射增益沿放电管径向分布情况。 N₂分子二聚物352.3nm辐射的增益系数在放电管中心最小,接近管壁时最大。     

NaCl元件保护膜制备工艺

本文给出采用As₂S₃薄膜材料征NaCl晶体表面上镀制保护膜及用交替的As₂S₃和BaF₂（或SrF₂）在NaCl基底上制备10.6微米分束板的技术。实验证明,As₂S₃对NaCl具有极好的保护性能,在50%的相对湿度下,仔细使用,可达半年之久而NaCl表面无发毛现象。在连续的100瓦级CO₂激光器的辐射强度照射下（采用风冷却基底）,膜层无损坏。     

石墨烯热电器件栅控特性研究

为了获得一种稳定可控的能源,提出一种栅控石墨烯热电器件。通过对石墨烯通道的载流子输运机理的分析,获得了温度和栅压对通道电阻的影响。依据半经典Mott公式推导了石墨烯塞贝克系数的表达式,同时给出了石墨烯的电导率和热导率模型。最后通过有限元分析(FEA)建模获得不同栅压条件下的器件温度,当栅极电压V_B=0 V时,石墨烯热电器件热端和冷端温度差为30 K;当V_B=6 V时,最大温差达到50 K;当V_B=30 V时,最小温差只有10 K。结果表明,栅压对热电器件的性能有明显的调控性。该研究可为石墨烯热电器件的设计提供理论参考。     

光热敏微晶玻璃的制备及其特性研究

研究了SiO₂-R₂O-Al₂O₃-ZnO-B₂O₃(R=Li、Na、K)系统的玻璃组成及光敏、热敏组分对敏化、成核及受控结晶的影响。在1320～1420℃熔化制备了原始透明玻璃。用=2537Å光源进行光刻,经400～560℃及2～5h热处理工艺,获得了性能良好的光热敏微晶玻璃。测定了玻璃中微晶相的密度变化,证明了体积效应。由x射线粉末衍射分析鉴定其微晶相为Li₂O·SiO₂,晶粒尺寸为23.8nm.     

S2分子的激发态与X3Σ-g→B3Σ-u吸收谱研究

S₂分子是一种在能源和激光领域有应用前景的物质,几十年来,人们对S₂分子的电子结构与光谱的研究不断深入。应用量子化学从头算方法(完全活性空间多组态自洽场方法和多参考二阶微扰方法)计算了S₂分子的11个电子态,并与其他文献结果作了比较,得到了与其他文献符合较好的结果;讨论了不同方法对激发态计算的适用性的问题:完全活性空间多组态自洽场方法适用于分子平衡态几何构形的优化,考虑到电子的动力学相关,能量的计算多参考二阶微扰方法更好。计算了S₂分子X³Σ^-_g(v)→B³Σ^-_u的垂直吸收谱,给出了速度规范下基态电子态各振动级X³Σ^-_g(v)垂直跃迁到B³Σ^-_u的振子强度,结果表明S₂分子是一种泵浦范围较宽(350~600 nm)的良好的激光工作物质。     

B2O3—La2O3—BaO—Nb2O5系统的玻璃生成范围及其性质

本文研究了在B₂O₃-La₂O₃-BaO-Nb₂O₅四元系统中当B₂O₃含量分别为25、30、35wt%时,该系统的玻璃生成范围和它们的光性、密度等变化规律。结果表明,随着B₂O₃含量的增加,系统的玻璃生成范围向贫Nb₂O₅边界扩充,富Nb₂O₅边表现收缩。工作中得出了该系统分别以SiO₂代B₂O₃、Al₂O₃代BaO后的析晶、折射率、色散及密度等性质的变化规律。最后应用该系统研制定型了713/538玻璃。     

钨镍共掺杂V2O5薄膜的光电特性研究

利用溶胶–凝胶旋涂法和后退火工艺在FTO导电玻璃上制备了钨镍共掺杂V₂O₅薄膜,研究了薄膜在不同温度和不同偏压下的光电特性和相变特性。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM） 和X射线光电子能谱仪（XPS） 测试了钨镍共掺杂V₂O₅薄膜的晶体结构、表面形貌和组分,分析了不同钨镍共掺杂浓度对V₂O₅薄膜相变光电特性的影响。结果表明,当钨和镍的掺杂质量分数分别为3 %和1.5 %时,钨镍共掺杂的V₂O₅薄膜的相变温度为218.5 ℃,在可见光范围内有较高的透过率,在近红外1310 nm波长处的光学透过率达48.83%,与未掺杂V₂O₅薄膜的光学透过率相比提高了10.29%,薄膜电阻降低了30.53%,热致回线宽度收窄为15 ℃,说明钨镍共掺杂的V₂O₅薄膜具有良好的可逆相变光电特性,有望在新型光电器件领域得到较好的应用。     

软X射线辐射测量

在软X射线辐射测量中,和光度学一样,光源标准和探测器标准都同时存在,长春光机所八十年代初,研制了真空紫外光谱区的标准光源;近两年研制了软X射线标准探测器稀有气体电离室和传递标准探测器Al₂O₃光二极管。电离室光谱响应的稳定性和重复性好于±2%;光谱辐射绝对定标的不确定度小于±5%。Al₂O₃光二极管光谱响应稳定性好于±2%,数只二极管的一致性好于±6%。