Dalrate.ru

Построение рабочей локальной сети

Физические свойства кристалла

Рис. 2.1. Структура элементарной ячейки кристаллов типа флюорита

В качестве активных материалов оптических квантовых генераторов (ОКГ) в настоящее время применяются следующие фториды щелочноземельных материалов: CaF2 (Nd3+, Ho3+, Tm3+) и т.д. Эти фториды имеют кубическую структуру типа флюорита С1. Пространственная группа O5h - Fm3m, элементарная ячейка содержит четыре молекулы. Катионы координированы восьмью ионами фтора, расположенными в вершинах куба; ионы фтора - четырьмя катионами, образующими тетраэдр (рис. 2.1). Параметры кристаллической структуры и ионные радиусы флюорита даны в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Соединение

Ионный радиус,

Å

Период элементарной ячейки,

Å

Расстояние между ионами

CaF

2

1,04

5,45

2,36

Ионы редкоземельных элементов легко входят в решетку фтористого кальция благодаря хорошему совпадению значений ионных радиусов. Ионный радиус Са2+ в CaF2 равен 1,04 Å, а ионные радиусы редкоземельных элементов от Ce до Lu составляют 1,07 - 0,85 Å.

Введение трехвалентных ионов Ln3+ в решетку флюорита вместо двухвалентных ионов кальция связано с необходимостью компенсации заряда в кристалле. Эта компенсация может быть выполнена одним из трех способов:

) Один ион Tm3+ замещает один ион Са2+, а в соседнюю ячейку кубической решетки вводится дополнительный ион F-;

) Один ион Tm3+ замещает один ион Са2+, а второй ион Са2+ замещается ионом какого-либо одновалентного металла M+;

) Два иона Tm3+ замещают три иона Са2.

Однако все эти способы приводят к искажению симметрии структуры и появлению дополнительных центров окраски и люминесценции. В кристаллической решетке флюорита возможны несколько типов оптических центров Ln3+, различающихся структурой. Это обусловлено многообразием элементарных точечных дефектов эффективных электрических зарядов. Различные комбинации дефектов с ионами Tm3+ и обуславливают наблюдающееся на практике многообразие оптических центров. В кристаллической решетке флюорита возможны несколько типов оптических центров Ln3+, различающихся структурой. Это обусловлено многообразием элементарных точечных дефектов эффективных электрических зарядов. Различные комбинации дефектов с ионами Ln3+ и обуславливают наблюдающееся на практике многообразие оптических центров. Структуры некоторых центров Ln3+ в кристаллах типа флюорита показаны на рис. 2.2. Возможности образования центров различной структуры обусловливает сильная изменчивость оптических свойств кристаллов флюорита с Ln3+ при небольших изменениях процессов синтеза и выращивания кристаллов или концентрации активатора и других примесей. К этим другим примесям относятся анионные примеси типа кислорода. Влияние кислорода на спектры люминесценции очень заметно: изменяется не только положение, но и число линий. Кислород легко входит в решетку флюорита, изоморфно замещая ион фтора, так как ионные радиусы их близки (F-=1,33, O2-=1,36Å).

Рис. 2.2. Структуры оптических центров Ln3+ в кристаллах: кубический центр; тетрагональный; тригональный; ромбический (слева направо)

При этом появляется новая ось симметрии. Такие центры участвуют в генерации. На оптические свойства кристаллов флюорита сильное влияние оказывает облучение жестким рентгеновским или γ - излучением. При этом ионы Ln3+ частично восстанавливаются в Ln2+, электромагнитное поле решетки изменяется; это обусловливает перестройку структур оптических центров оставшихся ионов Ln3+. Как правило, сложные центры (например ромбические) исчезают. Однако после обжига этих кристаллов при 300 - 400˚С первоначальные спектры их полностью восстанавливаются. Перейти на страницу: 1 2 3

Популярное:

Анализ и синтез систем автоматического регулирования Цель настоящей работы - выбор и обоснование типов регуляторов положения, скорости и тока, а также расчет параметров настройки этих регуляторов. Для синтеза автоматической системы будем использовать метод поконтурной оптимизации с использованием методов модального и симметричного оптимума. При функциональном проектировании автомат ...