МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

_____

РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Д.И. Менделеева

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ КАФЕДРА ХИМИИ И ТЕХНОЛОГИИ КРИСТАЛЛОВ ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА НА ТЕМУ: Синтез и исследование фтороборатных стекол,

активированных редкоземельными ионами

Заведующий кафедрой Проф., д.х.н. Аветисов И.Х Руководители работы Доц., к.х.н. Петрова О.Б. Асп. Анурова М.О. Дипломант Жукова Е.В. Москва 2015 год

Содержание:

Введение (актуальность темы 2 страницы)

1. Обзор литературы (20-25страниц)

1. Боратные стекла (строение, свойства, получение) 2 стр

2. Оксифторидные стекла с фторидом свинцом (строение, свойства, получение, применение) 2 стр

3. Стеклование в системе PbF₂-B₂O₃ 3 стр

4. Получение оксифторидных СКМ

1. Спектрально-люминесцентные свойства РЗЭ в стеклах

1.5.1. Свойства Pr³⁺ 2 стр

1.5.2. Свойства Nd³⁺ 2 стр

1.5.3. Свойства Eu³⁺ 2 стр

1.5.4. Свойства Er³⁺ 2 стр

1.5.5. Свойства Но³⁺ 2 стр

1.5.6. Свойства Yb³⁺ 2 стр

(схема уровней, спектры поглощения, люминесценции, наиболее интересные переходы)

1.6. Выводы из обзора литературы 1

2. Цели и задачи работы (1 страница)

3. Методика эксперимента (10-15 страниц)

3.1. Характеристика реактивов (2 стр)

3.2. Оборудование (2-3 стр)

3.2.1. Оборудование для варки, отжига и термообработки стекол

3.2.2. Вспомогательное оборудование

3.3. Методы исследования (10 стр)

3.3.1. Измерение напряжений на полярископе

3.3.2. Рентгенофазовый анализ (РФА)

3.3.3. Измерение плотности

3.3.4. Измерение показателя преломления и дисперсии

3.3.5. Измерение микротвердости

3.3.6. Элементный анализ

3.3.7. Спектры поглощения

3.3.8. Спектры люминесценции Nd³⁺, Er³⁺, Pr³⁺, Ho³⁺, Eu³⁺, Yb³⁺

4. Экспериментальная часть

1. Получение фтороборатных стекол 4 стр

4.2. Исследования стекол 16 стр

4.2.2. Термические напряжения в стёклах и отжиг

4.2.3. Обработка стекол, получение плоскопараллельных пластин

4.2.4. Элементный анализ стекол

4.2.5. Определение плотности стекол

4.2.6. Определение показателя преломления и дисперсии

4.2.7. Определение микротвердости стекол

4.2.8. Спектры поглощения стекол

4.2.9. Спектрально-люминесцентные свойства

5. Заключение и выводы 1 стр

6. Список использованной литературы введение

В настоящее время прозрачные стеклокристаллические материалы легированные РЗЭ представляют большой интерес для современной элементной базы фотоники. Высокие электрические и спектральные характеристики, широкая область изменения теплофизических параметров, сравнительная легкоплавкость выдвинули стекла и СКМ на основе боратных оксифторидных систем активированных РЗЭ в число наиболее перспективных для создания полифункциональных и лазерных материалов [1].

Прозрачную стеклокерамику или стеклокристаллические материалы (СКМ) можно рассматривать как композиционный материал, сочетающий в себе преимущества обоих компонентов, стекла и кристаллов. СКМ содержат внутри кристаллические частицы разных размеров. Если размер этих микрокристаллов меньше, чем длина волны видимого света, то данный материал называют прозрачным СКМ [2].

Стоит отметить, что прозрачные СКМ, кроме новых отличительных признаков, имеют преимущества стекол и монокристаллов и отсутствие недостатков, характерных для этих материалов. Аналогично стеклам, СКМ могут быть легко обработаны и использованы для изготовления волокон; они имеют большую емкость, к активирующим легирующим примесям, изотропны и имеют равномерно распределенные активаторы. Аналогично монокристаллам, стеклокерамика содержит редкоземельные примеси в строго упорядоченном лигандном окружении. В результате, их спектры люминесценции имеют более высокую интенсивность и меньшую полуширину по сравнению с аналогичными легирующими добавками в стеклах, то есть, их спектральные и люминесцентные свойства аналогичны свойствам монокристаллов. Сравнительно небольшой размер кристаллических частиц, погруженных в стеклянную матрицу, может существенно повлиять на фононные спектры компонента, изменения в которых влияют на люминесцентные свойства всего композиционного материала, в том числе и на время жизни возбужденного состояния, что отличает их от полностью кристаллических образцов.

Прозрачную оксифторидную стеклокерамику можно рассматривать как новый класс материалов, который сочетает в себе все лучшие свойства фторидных нанокристаллов, ответственных за контроль спектральных свойств редкоземельных легирующих примесей и отличные макроскопические особенности оксидных стекол (например, химическую стойкостью, механическую прочность и оптическое качество).

Оксифторидная прозрачная керамика привлекает внимание исследователей, поскольку содержит в виде кристаллических компонентов фторидные нанокристаллы , обладающие низкоэнергитическими фононными спектрами, высоким квантовым выходом люминесценции и длительным временем жизни для метастабильных состояний. Прозрачная оксифторидная стелокерамика имеет нанокомпозитный характер, и в ее стеклянной матрице естественным образом предотвращается агломерация наночастиц (последнее является ключевой проблемой современной нанотехнологии).

Таким образом, разработка и исследование новых лазерных СКМ в системе PbF₂ - B₂O₃, активированных различными РЗЭ, представляет перспективное направление в области изучения материалов, в которых используется стекло. Цели данного раздела науки весьма разнообразны. Они могут заключаться как в создании новых материалов для оптических приборов (традиционный комплекс задач), так и в решении других, пока нетрадиционных задач в области фотоники (некоторые проблемы волоконно-оптических коммуникаций, проблемы микрооптики и др.)