Nd:YAG透明陶瓷的制备、微结构和光谱特性研究

来源 :中国科学院合肥物质科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangmu2003
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Nd:YAG透明陶瓷是近年发展起来的新型激光工作物质,由于其既具有与单晶相似的性质又具有Nd:YAG单晶和钕玻璃的综合优点而受到科学界、商界、医学界和军事界的极大关注。   本论文对透明陶瓷的制备技术进行了研究,论文主要研究工作内容如下:   1.分别以氨水、碳酸氢铵和草酸铵为沉淀剂,采用液相共沉淀法制备Nd:YAG纳米多晶粉体,研究了沉淀剂、滴定方法、滴定速度、溶液酸碱度对NdYAG纳米粉体尺寸及分散性的影响,发现以碳酸氢铵为沉淀剂,以反滴定方式制备得到的纳米粉体具有较高的分散性和较好的烧结性能。   2.通过在Nd:YAG多晶粉体的制备过程中添加SO42-,研究了添加SO42-对纳米粉体制备的影响。通过试验获得了可以提高粉体分散性的添加比例,大大提高了粉体的分散性,有利于提高陶瓷的烧结性能和透明性。   3.优化烧结工艺,真空烧结制备得到无开裂、透光较好的Nd:YAG透明陶瓷,其在激光波段的透过率达到66.12%。   4.研究了制备的Nd:YAG透明陶瓷的激发光谱、发射光谱、透过光谱,与Nd:YAG单晶作比较,激发谱和发射谱都有一定的宽化,并对宽化的原因进行了初步的讨论。   5.采用X射线衍射(XRD)及能量色散谱(EDS)技术对Nd:YAG透明陶瓷的结构及成分进行了分析和研究,讨论了杂质、成分均匀性对制备透明陶瓷的影响;运用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对Nd:YAG陶瓷的显微结构进行了研究,讨论了陶瓷的显微结构对光学透过率的影响。结果表明,制备陶瓷晶粒较小,约为3-14μm,晶界较宽,约为40nm,晶粒内部和晶界化学成分一致,但气孔和晶界杂质相存在降低了陶瓷的透过率,同时陶瓷中有微量的Ir和Pt,是发热体及热电偶中的贵金属挥发所致。   6.用Rietveld精修方法,对制备出的掺杂浓度不同的透明陶瓷的晶体结构进行了精修,探讨了掺杂浓度对YAG晶体结构的影响:用Rietveld方法,首次对以碳酸氢铵为沉淀剂、用共滴定方式制备得到的前驱体在不同温度煅烧下得到的Nd:YAG粉体的相变化进行了定量研究,结果表明,在煅烧温度较低时,YAM、YAP、YAH等中间相占绝大部分比例,随着煅烧温度的升高,YAG晶相含量逐渐增加,中间相逐渐较少或消失,当煅烧温度为1200℃时,全部转变为YAG晶相。   本论文为获得高光学性能的Nd:YAG透明陶瓷的制备提供了工艺参考,打下了良好的基础。
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