Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Интенсивное развитие основных направлений квантовой электроники, приборостроения и оптики тробует создания и исследования нових материалов с особым]' свойствами. Среди них важное место занимают материалы для оптических элементов, в частности свзтофильтров для ультрафиолетового диапазона. Потребность в термостойких светофильтрах диктуется, прежде всего, необходимостью отфильтровывать фотохимически активное коротковолновое излучение ламп накачки большинства твердотельных лазеров.. В большой степени этому соответствуют светофильтры на основе кварцевого стекла, лвгировашюго некоторыми переходными и редкоземвлышми элементами. Среди последних наиболее подходящим активатором является церий, поскольку оксокомшюксы Се(ill) имеют интенсивную полосу поглощения при 320 им, а оксокомшюксы Се(IV)-при 260 им. Однако Се-содержащие кварцевые стекла, полученные из расплава, обладая высоким поглощением в области 320 нм, пропускают значительную долю более коротковолнового излучения. Такой недостаток связан с небольшой долой оксокомплоксов Се(IV) и в значительной мере обусловлен высокой температурой синтеза кварцового стекла, придающего восстанавливающую способность матрице. Поэтому представляется перспективным получение подобных светофильтров с помощью золь-гель метода, в котором реализуется прямой переход золь-гель-стекло, осуществляемый при температуре на 500...800К ниже. Практическое воплощение такой идеи, сопряженное с необходимостью решения ряда технологических проблем и исследования "спектроскопического" поведения ионов церия в подобных матрицах, представляет интерес не только с точки зрения создания ультрафиолетовых светофильтров с высокими эксплуташюнными параметрами, но и как источник новых сведений по структуре и свойствам активированного гель-стекла.
Связь р_а_боты с крупцымл научными программами, темами.
Работа выполнялась в рамках выполнения темы ТЕШ 91-05 "Разработать и внедрить серии цветных термостойких кварцевых светофильтров и других перспективных материалов" (Л гос.per. 01910003072). В рамках программы ИГГП 72.01Н "Новые материалы и
2 технологии переработки" и по НТП 31-01Р "БелОПТИКА".'
Цель и задача исследования.
Цолью исследования является разработка физических основ и технологических приемов формирования- УФ-светофильтров на основе гельного кварцевого стекла, легированного церием; исследование физико-химичоских свойств получешшх материалов; изучение влияния ионов церия на их спектрально-люминесцентные свойства.
Для достижения поставлешюй цели решались следующие задачи:
-разработка технологических режимов получения гельного кварцевого стекла, легированного церием;
-проведение физико-химических, тешіофизических, электрофизических и спектрально-люминесцентных исслодонаний ксерогелей и Се-содержащих гель-стекол;
-разработка рекомендаций по применению нових кварцових светофильтров на основе гель-стекла, легированного церием.
Научная новизна получешшх результатов:
-разработана новая методика синтеза гельного кварцового стекла, легированного ионами церия и других РЗЭ и переходных металлов;
-предложена новая модель влияния ионов церия на структурные особенности гель-стекла;
-виявлена и обоснована природа оптических центров, ответственных за УФ поглощение и люминесценцию Се-содержащих гель-стекол.
Практическая значимость полученных результатов состоит в:
-разработке технологических режимов получения оптических УФ-светофильтров на основе гельного кварцевого стекла;
-применении УФ-светофильтров в виде пластин, дисков и трубок в квантронах малогабаритных терапевтических лазеров на александрите с охлаждением дистиллированной водой и лазеров с бэзжидкостным охлаждением на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом для офтальмологии;
-на заводе "ОПТИК" (г.Лида) заплашпрована организатия участка по производству оптических деталей из гельного кварцевого стекла, легированного церием (трубки, очковые линзы, пластинки, диски). На заводе "Ритм" (г.Речица) внедряется технология получения оптических элементов золь-гель методом. Продукция является науко- и зкспортоемкой. Имеются заказы предприятий
Республики, России, стран ближнего и дальнего зарубежья.
Экономическая значимость полученных результатов.
Разработанный метод получения УФ-фильтров является энергосберегающим и продукция на порядок ниже по сравнению с аналогичными фильтрами получаемым1! традиционными методами.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту,
-
Разработанішй метод получения гельного кварцового стекла, легированного церием; результаты исследований физико-химических, теплофизичоских, электрофизических и спектралыю-люминесцонтных свойств ксероголей и Со-содержащих гель-стекол.
-
Новая модель поведения ионов церия в матрице и их влияния на спектрально-люминесцентные характеристики голь-стекол; обнаруженный эффект сенсибилизации люминесценции в системе разнозарядных ионов церия в гель-стекле и его интерпретация.
3. Рекомендации по применению новых материалов кварцевых
светофильтров.на основе голь-стекла, легированного церием.
Личный вклад соискателя.
В диссортации автором разрабатывался золь-гель метод получения гельного кварцового стекла, логировашюго цориом. Автор принимал творческое участив в постановке задач, разработке методики экспериментов, проведении измерений, обобщении результатов. Автором сформулированы основные выводы диссертации.
Апробация резіціьіатов диссертации. "»
Результати работы докладывались на научных семинарах проблемной НИЛ Гомельского государственного университета имени Ф.Скорины (1992, 1993, 1994), 32— заседании Городского семинара по лазерной спектроскопии твердого тела в институте Физики АЛБ (Минск, 1992), Международном семинаре "Мировые тенденции развития систем телекоммуникаций" (Минск, 1994), Республиканской научно-техішческой конференции "Новые материалы и технологии" (Минск, 1994). ІП— Международной школе "EXITED STATES OP transition elements" (Kudowa ZdroJ, 1994), симпозиуме "Прикладная оптика-94" (Санкт-Петербург, 1994).
Опубликовашюсть результатов.
Результаты работы опубликованы в 22 работах, из которых 10 статей, 8 тезисов докладов, одна заявка на изобретение, каталог гельных кварцевых стекол, один информационный листок, отчет о научно-исследовательской работе.
Структура и. объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, 12 приложений. Она изложена на 132 страница^ содержит 27 рисунков, 8 таблиц. Список литературы включает 109 наименовании.