Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của thủy tinh alkali alumino borate pha tạp Sm3+

• Tác giả: Phạm Thị Na
• Người hướng dẫn: TS. Lương Duy Thành
• Trường học: Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Quang học
• Đề tài: Chế tạo và khảo sát tính chất quang của thủy tinh alkali-alumino-borate pha tạp Sm3+
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
• DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN
• DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• 0.1. LÝ THUYẾT TỔNG QUAN
• 0.1.1. Các nguyên tố đất hiếm
• 0.1.2. Cấu hình điện tử và quang phổ của các nguyên tố đất hiếm
• 0.1.3. Các mâu thuẫn trong quang phổ của ion RE3+
• 0.1.4. Các mức năng lượng của ion RE3+ trong trường tinh thể
• 0.1.5. Đặc điểm quang phổ của ion Sm3+
• 0.1.6. Thủy tinh pha tạp đất hiếm
• 0.1.7. Khái niệm, tính chất và phân loại thủy tinh
• 0.1.8. Cấu trúc và thành phần của thủy tinh
• 0.1.9. Thủy tinh borate
• 0.1.10. Cường độ của các chuyển dời f-f
• 0.1.11. Lực vạch trong chuyển dời f-f
• 0.1.12. Lực vạch của một chuyển dời lưỡng cực từ (MD)
• 0.1.13. Lực vạch của một chuyển dời lưỡng cực điện
• 0.1.14. Lý thuyết Judd-Ofelt
• 0.1.14.1. Tóm tắt nguyên lý của lý thuyết JO
• 0.1.14.2. Tính các thông số cường độ Ωλ
• 0.1.14.3. Quá trình phân tích các thông số quang học theo lý thuyết JO
• 2. CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN
• 2.1. Phương pháp chế tạo thủy tinh
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu tính chất vật lý của vật liệu
• 2.2.1. Đo chiết suất của vật liệu
• 2.2.2. Đo khối lượng riêng của vật liệu
• 2.3. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu
• 2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.3.2. Phương pháp phổ tán xạ Raman
• 2.3.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại (FT-IR)
• 2.4. Các phương pháp nghiên cứu tính chất quang của vật liệu
• 2.4.1. Phương pháp phổ hấp thụ quang học
• 2.4.2. Phương pháp phổ quang huỳnh quang, kích thích huỳnh quang
• 2.4.3. Đo thời gian sống của bức xạ huỳnh quang
• 3. CHƯƠNG III: CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA THỦY TINH AKALI-ALUMINO-BORATE PHA TẠP Sm3+
• 3.1. Kết quả chế tạo và phân tích cấu trúc của vật liệu
• 3.2. Kết quả chế tạo mẫu, đo chiết suất và khối lượng riêng
• 3.3. Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu
• 3.3.1. Ảnh nhiễu xạ tia X của thủy tinh BPNA
• 3.3.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại và phổ tán xạ Raman
• 3.3.3. Phổ hấp thụ và thông số cường độ JO
• 3.4. Phổ hấp thụ quang học của ion Sm3+
• 3.5. Tính chất của liên kết Sm3+-ligand trong thủy tinh
• 3.6. Các thông số cường độ JO
• 3.7. Phổ kích thích, phổ huỳnh quang và các thông số phát xạ của ion Sm3+
• 3.7.1. Phổ kích thích
• 3.7.2. Phổ huỳnh quang
• 3.7.3. Các thông số phát xạ ion Sm3+
• 3.8. Thời gian sống của mức 4G5/2
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG BỐ SỬ DỤNG NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN

I. Tổng quan về nghiên cứu tính chất quang của thủy tinh alkali alumino borate pha tạp Sm3

Nghiên cứu tính chất quang của thủy tinh alkali alumino borate pha tạp Sm3+ đang thu hút sự chú ý của các nhà khoa học. Thủy tinh này không chỉ có cấu trúc độc đáo mà còn mang lại nhiều ứng dụng trong lĩnh vực quang học. Việc hiểu rõ về tính chất quang của loại thủy tinh này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ quang điện tử.

1.1. Đặc điểm cấu trúc của thủy tinh alkali alumino borate

Thủy tinh alkali alumino borate có cấu trúc phức tạp với sự kết hợp của nhiều thành phần hóa học. Cấu trúc này ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất quang của vật liệu. Các ion như Sm3+ được pha tạp vào cấu trúc, tạo ra các đặc tính quang học độc đáo.

1.2. Lịch sử nghiên cứu tính chất quang của thủy tinh pha tạp

Nghiên cứu về tính chất quang của thủy tinh pha tạp đã có từ lâu, nhưng gần đây mới được chú trọng hơn. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc pha tạp Sm3+ có thể cải thiện đáng kể hiệu suất quang học của thủy tinh.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu tính chất quang của thủy tinh pha tạp Sm3

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng nghiên cứu về tính chất quang của thủy tinh pha tạp Sm3+ cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ bền hóa học, khả năng phát quang và hiệu suất lượng tử cần được giải quyết để tối ưu hóa ứng dụng của vật liệu này.

2.1. Độ bền hóa học của thủy tinh pha tạp

Độ bền hóa học của thủy tinh alkali alumino borate là một yếu tố quan trọng. Việc pha tạp Sm3+ có thể ảnh hưởng đến độ bền này, do đó cần có các nghiên cứu sâu hơn để đánh giá.

2.2. Khả năng phát quang và hiệu suất lượng tử

Khả năng phát quang của ion Sm3+ trong thủy tinh là một yếu tố quyết định đến ứng dụng của nó. Nghiên cứu cần tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số để nâng cao hiệu suất lượng tử của vật liệu.

III. Phương pháp chế tạo thủy tinh alkali alumino borate pha tạp Sm3

Phương pháp chế tạo thủy tinh alkali alumino borate pha tạp Sm3+ rất quan trọng trong việc xác định tính chất quang của vật liệu. Các phương pháp như nóng chảy và xử lý nhiệt được sử dụng để tạo ra các mẫu thủy tinh với chất lượng cao.

3.1. Quy trình chế tạo thủy tinh bằng phương pháp nóng chảy

Quy trình chế tạo thủy tinh bằng phương pháp nóng chảy bao gồm nhiều bước quan trọng. Các thành phần được trộn lẫn và nung nóng ở nhiệt độ cao để tạo ra thủy tinh đồng nhất.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thủy tinh

Chất lượng của thủy tinh pha tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ nung, thời gian nung và tỷ lệ các thành phần. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là cần thiết để đạt được tính chất quang mong muốn.

IV. Kết quả nghiên cứu tính chất quang của thủy tinh alkali alumino borate pha tạp Sm3

Kết quả nghiên cứu cho thấy tính chất quang của thủy tinh alkali alumino borate pha tạp Sm3+ có nhiều đặc điểm nổi bật. Các thông số quang học như cường độ phát quang và thời gian sống của bức xạ được cải thiện đáng kể.

4.1. Phổ hấp thụ và phát xạ của thủy tinh pha tạp

Phổ hấp thụ và phát xạ của ion Sm3+ trong thủy tinh cho thấy các vạch quang phổ rõ nét. Điều này cho thấy khả năng phát quang tốt của vật liệu, mở ra nhiều ứng dụng trong công nghệ quang học.

4.2. Đánh giá hiệu suất lượng tử của thủy tinh

Hiệu suất lượng tử của thủy tinh pha tạp Sm3+ được đánh giá thông qua các phép đo quang học. Kết quả cho thấy hiệu suất này có thể đạt được mức cao, phù hợp cho các ứng dụng trong lĩnh vực quang điện tử.

V. Ứng dụng thực tiễn của thủy tinh alkali alumino borate pha tạp Sm3

Thủy tinh alkali alumino borate pha tạp Sm3+ có nhiều ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực quang học. Từ chiếu sáng đến công nghệ laser, vật liệu này đang được nghiên cứu và phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao.

5.1. Ứng dụng trong công nghệ laser

Thủy tinh pha tạp Sm3+ có thể được sử dụng trong các ứng dụng laser nhờ vào khả năng phát quang mạnh mẽ. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các thiết bị laser hiệu suất cao.

5.2. Ứng dụng trong chiếu sáng và thông tin quang học

Vật liệu này cũng có thể được ứng dụng trong chiếu sáng và thông tin quang học. Khả năng phát quang tốt giúp nâng cao hiệu quả của các thiết bị chiếu sáng hiện đại.

VI. Kết luận và tương lai của nghiên cứu tính chất quang của thủy tinh pha tạp Sm3

Nghiên cứu về tính chất quang của thủy tinh alkali alumino borate pha tạp Sm3+ đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực quang học. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng tiềm năng trong công nghệ hiện đại.

6.1. Tương lai của nghiên cứu vật liệu quang học

Nghiên cứu về vật liệu quang học sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều ứng dụng mới được khám phá. Thủy tinh pha tạp Sm3+ sẽ là một trong những vật liệu chủ chốt trong tương lai.

6.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số chế tạo và đánh giá tính chất quang của các mẫu thủy tinh mới. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu suất và ứng dụng của vật liệu trong thực tiễn.