Введение к работе
Актуальность работы. Люминесценция стекол - явление, нашедшее широкое практическое применение. Активаторами люминесценции стекла, как правило, являются ионы, имеющие незаполненные электронные оболочки. Наиболее типичными представителями таких активаторов могут служить ионы редкоземельных и переходных элементов.
Ионы редкоземельных элементов кашли самое широкое применение в качестве активаторов лазерных материалов. Стеклообразная матрица оказалась, в ряде случаев, оптимальной при изготовлении активных лазерных элементов различных размеров и формы. Генерация стимулированного излучения в стеклах впервые была получена на неодимовом стекле, а затем на стеклах, активированных эрбием и иттербием.
Кроме использования в качестве лазерных элементов, стекла с редкоземельными ионами, лвминесцирующие в видимой области спектра, нашли применение как материалы для катодолюминесцентных экранов, оболочек люминесцентных ламп, концентраторов солнечной энергии, люминесцентных эталонов. Приборы, в которых используется люминесценция стекла, имеют широкую номенклатуру, поэтому разработка оптимальных составов активированных стекол с конкретными спектрально-люминесцентными параметрами является весьма актуальной.
Однако, существует еще целый класс ионов, люминесценция которых интенсивна в видимой области спектра. Это, так называемые, "ртутеподобные" ионы, строение которых язоэлектронно строении атома ртути. Особенности спектрального поведения перечисленных выше активаторов определяли их конкретное применение для решения тех или иных.практических задач..Ртутеподобные йойы широко применяются в качестве активаторов видимого свечения - кристаллофос-форов. Активированные кристаллофосфоры используются в-сцинтилля-ционных детекторах, дозиметрах ядерного излучения, при разработке новых запоминающих сред.
Ртутеподобные ионы служат необходимыми компонентами состава как массовых, так и специальных оптических стекол. Однако, в этом случае их способность люминесциров'ать может оказаться нежелательным фактором при использовании в космосе в условиях интенсивного УФ облучения или при формировании изобра*ения высокой контрастнос-
ти. Наиболее типичными ртутеподобкыми ионами - компонентами стекла - являются TIr , Pb''r ,815^ . Т&ким образо*!, разработка усовершенствованных оптических стекол требует поиска как методов повышения эффективности люминесценции стекла, так и способов ее подавления. Б основном, это относится к стеклам, активированным рту-теподобны.ми иенами и, в первую очередь, содержащим свинец как важнейший компонент оптических материалов типа флинтов.
К моменту постановки данной задачи был накоплен богатый экспериментальный материал, посвященный особенностям спектрального * поведения редкоземельных ионов б стекле. Однако, эта информация являлась далеко не полной и носила, в основном, относительный характер. Что касается спектрально-люминесцентных свойств стекол, активированных'ртутепадебными ионами, то д'аз.е качественные' корреляции между параметрами свечения и составом матриць:, представленные в литературе, носили фрагментарный и противоречивый характер.
Прикладная значимость активированных стеклообразных систем, обладающих стечением в видимой области спектра, делает весьма актуальной тему настоящей работы.
Целью работы яелялось детальное исследование влияния всех компонентов стеклообразной матрицы на формирование оптических цен"-тров РЗИ и ртутеподобных ионов (свинца), получение абсолютных величин спектрально-люминесцентных параметров, развитие представлении, о модели центра свечения в стеклах, содерлащ;х свинец.
Рзучная новизна диссертационной роботы состоит в том, что в ней Епервыс проведен комплексный анализ спектрально-люминесцентных свойств стекол, активированных редкозем-льнами и ртутзпоцоб-нчми ( Рьі+) ионямй , как с единой точки зрения на-специфику различных ионов с одинаковым типом електронних переходов В ОДНОЙ матрице, так и с точки зрения единой модели влияния строения и состава стеклообразных матриц с одним активатором: Кроме того, в диссертации ставилась задача объяснения механизма свечения и тушения люминесценции в рамках определенной модели оптического центра.
В работе также впервые получены абсолютные величины спектра-льно-я.омикеецентных параметров некоторых редкоземельных ионов и свинца в стеклах, на основе наиболее широко распространенных сте-клообразователей.
Практическая ценность. Исследования, проведенные в настоящей работе, позволили устаноьить степень влиянии отдельных компонентов
стеклообразных систем на характеристики видимой люминесценции ряда элементов с незаполненными электронными оболочками. Установленные корреляции между состазом стекла и спектрально-люминесцентными свойствами могут быть положены в основу при создании оптических материалов конкретного назначения. ,
Полученные в диссертации значения абсолютных величин спектрально-люминесцентных параметров редкоземельных ионов представляют собой вахный справочный материал для разработки оптимальных стеклообразных сред на основе наиболее яйгооко используемых стеклообра-зователей.
Детальный анализ выявленных закономерностей изменения спектров поглощения и люминесценции свинца с изменением состава матрицы, а также установление типа оптических переходов, механизма тушения люминесценции и т.д., открывают возможность конструирования материалов с широким диапазоном заданных спектральных свойств на основе флинтовых стекол и эффективного использования известных практических составов.
Защищаемые' положения можно -сформулировать следующим-образом:-
-
Определены механизмы снятия запрета о электронных'диполь-ных переходов в спектрах, стекол с-РЗИ и ртутеподббными ионами.
-
Трехпараметрическая теория Джадда применима при описании интексивностей оптических переходов в стеклах, активированных любыми редкоземельными ионами независимо, от типа стеклообразной_ матрицы.
-
Определены абсолютные величины спектрально-люминесцентных параметров в основных стеклообразующях матрицах, активированных РЗИ, -обладающих эффективным свечением в видимой области спектра.
4.Возможно использование концепции "оптической основности1* Даффи, базирующейся на корреляции между степенью поляризации оксидного лиганда и спектральными характеристиками ртутеподоб-його иона в стекле, в широком диапазоне изменений состава мат-, рицы.
5. Результаты спектрально-кинетических исследований позволяют трактовать механизму свечения и тушения люминесценции РЬа*" в стекле как свечение изолированного центра.
6.. Для стекол, активировании* 'двухвалентным ионом свинца, применимы модели, предложенные Для оптического центра.
ртутеподобных ионов в ЩГК.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на YI (Краснодар, 1979) к YII (Ленинград, 1S82) Всесоюзных симпозиумах по спектроскопии кристаллов, активированных ионами редких земель и переходных металлов, на ПИ Всесоюзном совещании по стеклообразному состоянии (Ленинград,'1986), на YI (Рига, І986) и YII (Ленинград, 1989) Всесоюзных симпозиумах по оптическим и спектральным свойствам стекол.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и*выводов. Объем диссертации 135 страниц машинописного текста, из Них 42 рисунка и список "литературы, включающий 147 наименований.
