镱掺杂氟化钙透明陶瓷的制备与性能研究

论文摘要

氟化钙是目前已知综合性能最优异的光学材料之一,与氧化物相比,拥有更多优越的性质：具有非常宽的透射波长范围,可以从远紫外一直到中红外；较低的折射率可以限制高强度激光泵浦作用下的非线性效应。Yb3+离子能级结构简单,吸收带宽,非常适合做可调谐激光和超短激光发射器。过去的研究大多集中在单晶方面,而对于氟化钙多晶陶瓷的研究却很少,但单晶由于制备工艺复杂,难以制备大尺寸、高掺杂浓度等缺点,限制了其应用。而陶瓷不存在这些缺点,因此可以采用合适的工艺制备出透光性好的Yb: CaF2透明陶瓷来取代单晶。本文采用直接共沉淀法制备掺镱氟化钙粉体,采用热压烧结法,制备Yb:CaF2透明陶瓷。系统研究了反应条件对粉体性能的影响,并探讨了粉体的性能、烧结条件等对陶瓷的烧结性能和光学性能的影响。试验首先在不同条件下合成了Yb:CaF2纳米粉体,并采用x射线衍射、扫描电镜、吸收光谱等测试手段对制备的粉体进行表征。结果表明反应介质,反应浓度对粉体均有不同程度的影响。在乙醇溶液中制备的粉体粒径为20m,而在水中反应得到的粒径为50m左右,随着反应浓度的增加,结晶度降低,粉体团聚加剧。将自制的粉体采用热压烧结法烧结,考虑不同的反应温度,保温时间等对陶瓷致密化过程和微观结构形成过程的影响,考虑不同的反应介质,反应浓度制备的粉体对烧结的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 激光材料
• 1.3 多晶透明陶瓷
• 1.4 影响透明陶瓷透光率的主要因素
• 1.5 掺镱氟化钙多晶透明陶瓷
• 1.6 纳米粉体制备方法
• 1.7 透明陶瓷的烧结
• 1.8 选题依据与研究内容
• 第2章 实验设备及实验技术
• 2.1 实验设备
• 2.2 实验测试设备
• 2.2.1 X-射线衍射分析
• 2.2.2 扫描电子显微镜分析
• 2.2.3 透光率测试
• 2.3 烧结工艺
• 2.3.1 热压烧结工艺
• 第3章 掺镱氟化钙纳米粉体的制备及其性能研究
• 3.1 实验原料及仪器
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 测试仪器
• 3.2 反应介质对氟化钙纳米粉体结构的影响
• 3.2.1 实验过程
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 反应浓度对掺镱氟化钙纳米粉体结构的影响
• 3.3.1 结果与讨论
• 3.4 不同掺杂浓度的氟化钙粉体的制备与性能分析
• 3.4.2 不同反应介质制备掺镱5%氟化钙
• 3.4.3 不同掺杂浓度制备的粉体吸收光谱分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 热压烧结掺镱氟化钙透明陶瓷
• 4.1 实验原料及仪器
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 测试仪器
• 4.1.3 氟化钙透明陶瓷的制备
• 4.1.4 陶瓷XRD图谱分析
• 4.1.5 FSEM形貌和结构分析
• 4.1.6 样品透光率测试
• 4.1.7 EDS能谱分析
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录:攻读学位期间发表的论文