Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 6.5. Растворы неорганических соединений редкоземельных элементовНеорганические растворы солей редкоземельных элементов, используемые в качестве активных материалов ОКГ, совмещают в себе достоинства как твердотельных, так и жидкостных ОКГ. В отличие от многих органических жидкостей это типичные ионные системы. Спектры неодима в твердых телах и в растворах в общем аналогичны, но заметим одну маленькую особенность — среди люминесцирующих веществ, легированных неодимом, нет ни одного, содержащего атомы водорода, и вообще люминесценция не наблюдалась ни у одного твердого гидрата. Исходя из этих соображений, Геллер сделал вывод о необходимости химически ограничить передачу энергии с электронных уровнен активатора на колебательные уровни атомов окружающей среды. Этого можно добиться набором атомов окружающей среды, колебательные уровни которых энергетически гораздо меньше электронных переходов активного иона. Поскольку наиболее эффективным из редкоземельных ионов-активаторов является трехвалснтный неодим, то колебательные уровни окружающих атомов должны быть меньше перехода Существенное влияние водорода на релаксацию поглощенной энергии и снижение эффективности накачки показаны на примере люминесценции ионов неодима в растворах простои и тяжелой воды (рис. 6.8). Квантовый выход излучения из раствора в тяжелой воде был на порядок выше, чем в легкой.
Рис. 6.8. Спектр излучения На этом основании Геллер сформулировал следующие требования к растворителю в жидкой активной среде: — отсутствие легких атомов, особенно водорода; — отсутствие в системе атомных связей с колебательными уровнями, соответствующими частоте — точки кипения соединений должны быть выше — точки плавления соединений должны быть ниже — высокие диэлектрические постоянные; — хорошие донорные свойства; — прозрачность в области накачки — прозрачность в диапазоне излучения Лучше всего этим требованиям отвечает оксихлорид селена — Растворы неодима в этом растворителе с концентрацией Однако поскольку хлорид неодима в растворе окси-хлорида селена является основанием, то он может приводить к диссоциации оксихлорида селена:
Кроме того, наличие примесей в исходном растворителе (например, Требования к подкисляющим веществам — неводородным кислотам — могут быть сформулированы следующим образом: — хорошая растворимость в системе кислота — окси-хлорид селена; — сильная кислотность; — отсутствие высокоэнергетических колебательных уровней; — прозрачность систем кислота — оксихлорид селена в видимой и инфракрасной области; — отсутствие возможности образования нерастворимых соединений. Этим требованиям удовлетворяют Из них трехокись серы мало пригодна по трем причинам: 1) она образует с оксихлорпдом селена очень вязкие растворы, 2) с ней трудно работать, 3) в присутствии окислов металлов возможно образование ионов Пентахлорид сурьмы образует очень прочную кислоту, которая не разлагается при возгонке. Устойчивость кислоты, образованной тетрахлоридом олова, меньше. Тетрахлорид олова имеет заметное давление пара над раствором и легко удаляется из смеси фракционной дистилляцией. Это позволяет удалить избыточную кислоту и получить «нейтральный» раствор. Переход ионов неодима в раствор происходит по реакциям:
Рабочие растворы приготавливают растворением хлорида или окиси неодима в окснхлориде селена, содержащем Вынужденное излучение из этих растворов наблюдалось при концентрациях Nd3+ от 0,02 до Вязкость является очень важной характеристикой для создания циркуляционных жидкостных систем ОКГ. Она сильно возрастает с увеличением концентрации любого компонента системы, но это возрастание происходит по-разному. Экспериментально измеренные значения вязкости оказались значительно выше рассчитанных по аддитивности. Величины вязкости различных растворов приведены в табл. 6.2. Таблица 6.2 Вязкость растворов
«Нейтральный» раствор с концентрацией соответствует длине волны 10 560 А (рис. 6.9). Пороги генерации на этом переходе очень низки (примерно 5 Дж), а выходная энергия достигает десятков джоулей. Химический состав жидкости является вполне стабильным — не изменяется после более 500 вспышек. Как видно из рис. 6.9, в спектре излучения раствора
Рис. 6.9. Спектр излучения раствора гексахлорстанната неодима в оксихлориде селена (нейтральный раствор). Интенсивность составляет 62% энергии излучения на переходе с Имеется также менее агрессивный и менее токсичный растворитель оксихлорид фосфора Большинство измерений параметров ОКГ на неорганических растворах с неодимом проводилось в герметизированных кюветах без циркуляции жидкости. Выходная энергия и к. п. д. зависят от длины кюветы. Например, при длине кюветы 15 см выходная энергия составляет 15 Дж при к. п. д. = 1%, а при длине 50 см энергия равна 30 Дж, соответственно повышается и к. п. д. ОКГ на неорганических жидких растворах могут также работать в режиме модулированной добротности и синхронизации мод. Мощность излучения в импульсе при этом достигает величины порядка гигаватг. Ближайшими перспективными разработками в области ОКГ на неорганических жидкостях следует ожидать создание циркуляционных систем, работающих в непрерывном режиме, а также синтез растворителей для других редкоземельных ионов. Следует добавить, что если в твердотельных ОКГ почти достигнуты предельные мощности, ограничиваемые тепловыми и механическими свойствами кристаллов и стекол, то жидкости имеют еще огромные потенциальные возможности как по мощности, так и по эффективности.
|
1 |
Оглавление
|