چكيده
چكيده
اين پژوهش، با هدف شناخت رفتار تبلور و ويژگي¬هاي نوري يكي از مهم¬ترين شيشه¬سراميك¬هاي پركاربرد در حوزه¬ي تقويت¬كننده‌هاي امواج فروسرخ و مبدّل¬هاي نوري فروسرخ به مرئي انجام شد. در اين راستا قابليت شيشه-سازي، سازوكار جدايش فازي مايع- مايع، سازوكار تبلور و ويژگي¬هاي نوري شيشه و شيشه¬سراميك¬هاي با تركيب (50-x)SiO2-(50-x)PbF2-2xAl2O3 (x:0, 2.5, 5) بررسي شد. همچنين، در جهت شناخت سازوكار تبديل طول موجي رو به بالا (Up-conversion) و نيز بررسي تأثير حضور عناصر نادر خاكي بر متغيرهاي مذكور (به خصوص بر تبلور فاز β-PbF2) به صورت مجزا، در اين تركيبات از دُپ كردن 1 واحد مولي يكي از پركاربردترين عناصر نادر خاكي، يعني اربيم (Er)، در قالب تركيب ErF3، استفاده شد.
نتايج گوياي نقش تعيين¬كننده¬ي Al2O3 و ErF3 بر رفتار تبلور و خواص نوري شيشه¬هاي اين سيستم بود؛ به گونه‌اي كه حضور Al2O3 تا 10 درصد مولي توانست سبب افزايش دماي تبلور تا oC100، افزايش مقاومت به جدايش فاز (عدم بروز عيب رگه¬اي شدن)، كاهش 8 درصد وزني فراريت فلوئور حين فرآيند ذوب و افزايش شفافيت تا 20 درصد در بازه¬ي امواج مرئي و فروسرخ نزديك گردد. همچنين، حضور آلومينا مانع از تبلور PbF2 به تنهايي - آن¬چنان¬كه در تركيب فاقد آلومينا ديده شد - گرديد. با افزايش درصد آلومينا تبلور فازهاي جانبي (فلوئورآلوميناسيليكاتي¬سرب) به تدريج افزايش يافت، به طوري كه در حضور Al2O3 به ميزان 10 درصد مولي، شناسايي فازهاي α,β-PbF2 در بررسي¬هاي فازي مقدور نبود.
ErF3 در شيشه¬هاي اين تركيبات با ايجاد جدايش فازي مايع- مايع به هنگام عمليات حرارتي، با كاهش دماي تبلور تا حدود oC50 نسبت به تركيبات فاقد اربيم، موجب تسهيل تبلور فازهاي α,β-PbF2 به تنهايي در ساختار شيشه گرديد و در نهايت امكان دستيابي به شيشه¬سراميك¬هاي شفاف تك¬فاز در تركيب 45SiO2-45PbF2-10Al2O3-1ErF3 را فراهم نمود. حضور يون Er3+ در ساختار شيشه و شيشه سراميك¬هاي تركيبات مورد بررسي در سيستم SiO2-PbF2-Al2O3، موجب ايجاد پيك¬هاي جذب مشخصي در طيف نوري آن¬ها در بازه امواج nm1100-400 گرديد. اين پيك¬هاي شاخص با تبديل شيشه به شيشه¬سراميك در هر تركيب تقويت، و با كاهش شفافيت در شيشه¬سراميك¬ها تضعيف شد. در شيشه و شيشه¬سراميك¬هاي اين سيستم، نورافشاني سبز، بر اساس سازوكار تبديل طول موجي رو به بالا، با تهييج نمونه¬ها در طول موج nm980 مشاهده شد. همچنين، افزايش مقدار Al2O3 سبب انحلال بيشتر يون Er3+ در نانو بلورهاي محلول جامد β-PbF2:Er3+ شد، به گونه-اي كه در تركيب 45SiO2-45PbF2-10Al2O3-1ErF3، Å1/0 انقباض ثابت شبكه، بواسطه حضورEr3+ مشاهده شد.
واژه‌هاي كليدي: تبديل طول موجي رو به بالا(Up-Conversion)، شيشه¬سراميك¬هاي اكسي فلوريدي، فلوريد سرب(β-PbF2)، فلوريد اربيم(ErF3)، عناصر نادر خاكي
