磁光玻璃的制備及光譜性能研究.pdf

1、本課題采用熔融法制備了高 Verdet常數(shù)的 GeO2-B2O3-SiO2-Tb2O3（GBST）磁光玻璃，采用光學(xué)堿度、光學(xué)帶隙、稀土光譜理論等探究了磁光玻璃基本物理性能、結(jié)構(gòu)、光譜性能等，并探究了磁場(chǎng)及不同球磨方法對(duì)磁光玻璃發(fā)光性能的影響，主要研究結(jié)論如下：
　?。?）隨著Tb2O3含量的增加，磁光玻璃的密度呈拋物線(xiàn)性增加，Verdet常數(shù)線(xiàn)性增加，且在Tb2O3含量為70 mol.％時(shí)為時(shí)密度和Verdet常數(shù)分別為6.24

2、8 g/cm3和-0.50 min/Oe·cm。光學(xué)堿度和氧離子極化率隨Tb2O3摩爾含量的增加而增大，高的光學(xué)堿度導(dǎo)致Tb3+離子的5d能級(jí)分裂加大，增加了磁光玻璃的磁矩和氧離子極化率，導(dǎo)致Verdet常數(shù)的加大；
　?。?）GBST磁光玻璃試樣在Tb2O3含量為10 mol.%時(shí)穩(wěn)定性最高，析晶傾向最低。經(jīng)過(guò)析晶處理后可以得到 TbBO3晶體。含 Tb3+離子的 GBST磁光的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由[SiO4]、[BO3]和[BO4]等

3、混合而成的，且玻璃中存在偏硼酸鹽形成大的無(wú)窮鏈狀結(jié)構(gòu)，Tb3+填充在其中的兩個(gè)硼氧三角體[BO3]和一個(gè)硼氧四面體[BO4]之間的空隙中；
　?。?）隨著 Tb2O3摩爾含量的增加，磁光玻璃的吸收邊增加，光學(xué)帶隙降低，但他們變化的幅度不大。Tb3+離子的極化率較低，但其軌道能與 O2-離子形成具有較大極化率的基團(tuán)，電子云容易發(fā)生變形。隨著Tb3+離子的加入，非橋氧增加，玻璃的光學(xué)帶隙都減??；
　?。?）GBST磁光玻璃的激發(fā)

4、強(qiáng)度、發(fā)射強(qiáng)度及熒光壽命都隨著 Tb2O3摩爾含量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，且在Tb2O3為10 mol.%時(shí)達(dá)到最大。(5D3，7F6)→(5D4，7F0)交叉弛豫是導(dǎo)致濃度猝滅的主要原因。熱處理后磁光玻璃試樣的發(fā)光強(qiáng)度增大，主要原因?yàn)樾纬晌⒕Ш?，基質(zhì)的聲子能量降低，Tb3+在晶體場(chǎng)的作用下，降低了電子由高能級(jí)向低能級(jí)弛豫的幾率，使得高能級(jí)上的電子布局?jǐn)?shù)增加；
　?。?）引入磁場(chǎng)后，磁光玻璃的發(fā)光強(qiáng)度降低，Tb2O3含量與發(fā)

5、光強(qiáng)度降低量關(guān)系不大，與磁光玻璃自身發(fā)光強(qiáng)度有關(guān)。即發(fā)光強(qiáng)度高的磁光玻璃，引入磁場(chǎng)后，發(fā)光強(qiáng)度降低量大。當(dāng)磁光玻璃粉的粒度降低后，其發(fā)光強(qiáng)度降低。在相同粒度下，濕磨工藝比干磨得到的熒光粉發(fā)光強(qiáng)度小，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要獲得較好的發(fā)光性能，磁光玻璃粉應(yīng)采用干磨工藝，顆粒尺寸應(yīng)適當(dāng)，結(jié)合激發(fā)條件、以及使用場(chǎng)合，來(lái)確定其大小。磁光玻璃粉體粒度越小，其相對(duì)比表面積越大，導(dǎo)致缺陷和猝滅中心的增加，降低了發(fā)光強(qiáng)度，此外水中的-OH與玻璃發(fā)生反應(yīng)，使