بخشی از مقاله
چکیده
نمونه های سرامیک شفاف Nd:CaF2 به روش اندرکنش حالت جامد ساخته شده است. ابتدا پودرهای CaF2 و NdF3 تهیه و سنتز شدند این پودرها به مدت 20 ساعت بال میل گشته و از مش 200 عبور داده شدند. برای بدست آوردن نمونه های سرامیک شفاف، نمونه های پودری اولیه، در دما و فشار مناسب، تحت پرس داغ قرار گرفته اند. نمونه های سرامیک شفاف دیسکی، پس از پولیشکاری لازم، برای آزمایش های بعدی آماده شده اند. ساختار میکروسکوپی نمونه ها با XRD و FESEM مورد بررسی قرار گرفت. نهایتا طیف سنجی های جذبی، تحریکی و گسیلی بر روی همه نمونه ها انجام گرفت.
-1 مقدمه
سرامیک های شفاف هم به صورت نانوساختاری و هم به صورت میکروساختاری - بس بلوری - تولید می شوند.[1] سرامیک های بس بلوری دارای بلورک های جهتمندشده تصادفی اند و اندازه ذرات کمتر از چند ده میکرومتر دارند. با حذف نقائص، می توان مواد سرامیکی بهبود یافته شفاف تولید کرد.[2] درصدآلایش به یون های فعال در سرامیکهای چندبلوری بیشتر از مواد تک بلوریست.در بکارگیری برای محیط های فعال لیزری، سرامیک های شفاف میزبان های مناسبتری در مقایسه با میزبان های بلوری هستند.
سرامیکهای شفاف چندبلوری میتوانند جایگزین بسیار خوبی برای تکبلورها و شیشهها در ساخت لیزرهای با انرژی و توان بالا باشند. از نمونه های دیسکی سرامیک شفاف، برای محیط فعال لیزرهای پر توان استفاده می شود و توان های در حد کیلووات از آن ها بهدست آمده است..[3] استفاده از سرامیک ها به عنوان میزبان در لیزرهای حالت جامد گسترش یافته است. مواد سرامیکی در مقایسه با بلورها و شیشه ها ارزان تر هستند و رسانش گرمایی بهتری دارند و مقاومت آنها در برابر شوک حرارتی بیشتر از مواد شیشه ای است.
دلیل اصلی گرایش به مواد سرامیکی در سالهای اخیر و استفاده روزافزون از این مواد در لیزرها علاوه بر امکان تولید انبوه و ارزان آنها،آلایش پذیری بالا و توزیع کنترل شده یون های آلاینده در آنها نیز می باشد. سرامیک ها در واقع از ترکیبات بلوری کوچکی تشکیل یافته اند که این اجزا همجهت نیستند و هر جزء جهت گیری خاص خود را دارد و چگالی خلل و فرج های درون دانه ای بسیار کمی دارند. برای تولید سرامیک های شفاف میتوان سه مرحله کلی را در نظر گرفت، هر کدام از این مراحل شامل گام هایی کوچک تر و البته بسیار مؤثر جهت نیل به هدف تولید سرامیک شفاف هستند، این مراحل عبارتند از: [4]
1. تولید پودر با کیفیت
2. تفجوشی - sintering - در شرایط مناسب
3. تولید محصول نهایی. در این کار، نمونه های سرامیک شفاف توسط دستگاه پرس داغ و با روش اندرکنش حالت جامد ساخته شده اند و مورد بررسی قرارگرفته اند.
-2 -2 بخش تجربی، نتایج و تحلیل
در فرمول شرر طول موج پراش - 1.54 آنگستروم - و 2 موقعیت قله و - - پهنای قله در نیم ماکزیمم می باشد، اندازه متوسط ذرات 28/4 نانومتر بدست آمد. الگوی پراش نشان می دهد که قله های های CaF2 تشکیل شده است. بانک شماره 00-002-1302 دلیل بر این گواهی است. یون Nd وارد شده در محیط آزمایش نیز در ساختار وارد شده و طبق بانک شماره 01-074-0669 به صورت Ca0.9Nd0.1F2.1 در ترکیب حضور دارد.
شکل شماره 3 تصویر SEM از نمونه پودری شکل -1 پ را نمودار توزیع ذرات آن با نرم افزار SPSS رسم شده است، مطابق نشان می دهد. متوسط اندازه نانوبلورها91 نانومتر می باشد. نتایج بدست آمده اندازه ذرات نانوپودر 91 نانومتر و اندازه ذرات نمونه ساخته شده 167 نانومتر می باشد و علت تفاوت در اندازه ذرات این هست که در ساخت نمونه های تحت پرس داغ، ذرات بهم می چسبد و به داخل هم نفوذ می کنند در نتیجه اندازه دانه بعد از ساخت بزرگتر می شود.
با استفاده از فرمول ارشمیدس، چگالی جرمی از سرامیک شفاف ساخته شده بدست آمد. مقدار چگالی نمونه، 3.14 g/cm3 بوده که %98/74 چگالی مقدار تئوری - 3.18g/cm3 - CaF2 و بدون در نظر گرفتن آلاینده می باشد. همچنین از نمونه ها عکس FESEM گرفته شد که اندازه نانوذرات در حدود 167 نانومتر بدست آمد - شکل شماره. - 5 با استفاده از دستگاه S100، طیف عبوری از نمونه سرامیک شفاف گرفته شد. در طول موجهای 582، 748 و 799 نانومتر، نواحی جذب مشاهده می شود.این طول موج های جذب مربوط به یون Nd می باشد.
