CS259649B1 - Způsob přípravy monokrystalů ytritohlinitého - Google Patents
Způsob přípravy monokrystalů ytritohlinitého Download PDFInfo
- Publication number
- CS259649B1 CS259649B1 CS872983A CS298387A CS259649B1 CS 259649 B1 CS259649 B1 CS 259649B1 CS 872983 A CS872983 A CS 872983A CS 298387 A CS298387 A CS 298387A CS 259649 B1 CS259649 B1 CS 259649B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- neodymium
- molybdenum
- chromium
- cerium
- ions
- Prior art date
Links
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title 1
- -1 molybdenum ion Chemical class 0.000 claims abstract description 24
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 15
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 208000006558 Dental Calculus Diseases 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 abstract description 21
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 7
- PSNPEOOEWZZFPJ-UHFFFAOYSA-N alumane;yttrium Chemical compound [AlH3].[Y] PSNPEOOEWZZFPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002223 garnet Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- WOQNJCGKLGKAIE-UHFFFAOYSA-N [O].[Nd] Chemical compound [O].[Nd] WOQNJCGKLGKAIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001844 chromium Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Způsob přípravy monokrystalu ytritohlinitého
perovskitu aktivovaného neodymem
se stálými spektrálními vlastnostmi, pěstováním
z taveniny metodou Czochralskiho
pod ochrannou atmosférou obsahují 60 až
98 obj. % Ar a 2 až 40 obj. % Hz Tavenina
oxidů obsahuje lonty ytrla, neodymu, hliníku,
ceru a chrómu a/nebo molybdenu v atomárním
poměru 1 : 0,006 až 0,015 : 0,95 až
1,05 : 0,000 04 až 0,002 0 : 0,000 05 až 0,002.
Přítomným cerem se potlačí vznik barevných
center vyvolaných ionty molybdenu a
chrómu, takže se kladně projeví zvýšení luminiscence
iontu neodymu v důsledku přenosu
energie z iontu chrómu, molybdenu a
částečně i ceru. Laserové tyče z takto připravovaných
monokrystalů využívají v laserovém
reflektoru při čerpání běžnými výbojkami
široké pásy jejich spektra včetně
jinak nežádoucího krátkovlnného podílu.
Celková účinnost laseru je obdobná jako
při použití velmi nákladného a obtížně dostupného
gadolinitogalitoskanditého granátu
dotovaného ionty Nd a Cr.
Description
Způsob přípravy monokrystalu ytritohlinitého perovskitu aktivovaného neodymem se stálými spektrálními vlastnostmi, pěstováním z taveniny metodou Czochralskiho pod ochrannou atmosférou obsahují 60 až 98 obj. % Ar a 2 až 40 obj. % Hz Tavenina oxidů obsahuje lonty ytrla, neodymu, hliníku, ceru a chrómu a/nebo molybdenu v atomárním poměru 1 : 0,006 až 0,015 : 0,95 až 1,05 : 0,000 04 až 0,002 0 : 0,000 05 až 0,002.
Přítomným cerem se potlačí vznik barevných center vyvolaných ionty molybdenu a chrómu, takže se kladně projeví zvýšení luminiscence iontu neodymu v důsledku přenosu energie z iontu chrómu, molybdenu a částečně i ceru. Laserové tyče z takto připravovaných monokrystalů využívají v laserovém reflektoru při čerpání běžnými výbojkami široké pásy jejich spektra včetně jinak nežádoucího krátkovlnného podílu.
Celková účinnost laseru je obdobná jako při použití velmi nákladného a obtížně dostupného gadolinitogalitoskanditého granátu dotovaného ionty Nd a Cr.
Předmětem vynálezu je způsob přípravy monokrystalů ytritohlinltého perovskitu aktivovaného neodymem, vhodného pro využití v laserech jako aktivní materiál odolný proti účinkům krátkovlnného podílu světla výbojek.
Monokrystaly ytritohlinitého perovskitu (YAlOs, resp. YAP) aktivované ionty neodymu se v porovnání s monokrystaly ytritohlinitého granátu (YsAlsOiz, resp. YAG) s příměsí téhož aktivátoru vyznačují nižším a do určité míry volitelným průřezem laserového přechodu, což usnadňuje provoz klíčových laserů, vyšším absorpčním průřezem, příznivě ovlivňujícím účinnost laseru a v neposlední řadě polarizací emitovaného světla, což usnadňuje konstrukci klíčovaných laserů i funkci následných zařízení, například generátorů vyšších harmonických frekvencí. Na druhé straně je ytritohlinitý perovskit až do vysokých teplot blízkých teplotě tání termodynamicky nestálý, což ztěžuje přípravu opticky homogenních krystalů. Navíc trpí tento materiál tvorbou celé řady barevných center. Pro monokrystaly aktivované ionty neodymu jsou typická barevná centra vytvářející přídavnou absorpci v oblasti 300 až 650 nm, která vznikají zčásti již po oxidační temperaci, ve větší míře pak účinkem krátkovlnného podílu (400 až 550 nm) čerpacího světla výbojek. Uveená centra sice při svém rozkladu excitují ionty neodymu, ale pokud jsou stálá, potlačují excitaci těchto iontů.
Mimořádně silná tvorba barevných center nastává v monokrystalech koaktivovaných (sensibilizovaných) ionty chrómu anebo molybdenu. V praxi je zvýšení luminiscence iontů neodymu vlivem energie přenesené z iontů chrómu anebo molybdenu převýšeno ztrátami vyplývajícími z přítomnosti barevných center, případně, při použití filtru čerpacího světla s absorpční hranou v oblasti 450 až 550 nm, se barevná centra sice již při využití materiálu v laseru nevytvářejí, ale také ionty chrómu anebo molybdenu se již prakticky nečerpají.
Uvedené nedostatky odstraňuje způsob přípravy monokrystalů ytritohlinltého perovskitu aktivovaného neodymem se stálými spektrálními vlastnostmi, vyznačený tím, že monokrystaly se pěstují tažením z taveniny obsahující ionty ytria, neodymu, hliníku, ceru a chrómu a/nebo molybdenu v atomárním poměru 1 : 0,006 až 0,015 : 0,95 až 1,05 : : 0,000 04 až 0,002 : 0,000 05 až 0,002 pod ochrannou atmosférou obsahující 60 až 98 obj. % argonu a 2 až 40 obj. % vodíku. Při růstu pod uvedenou ochrannou atmosférou se kladně ionizovaný argon rozpouští v tavenině a při její krystalizací doprovázené ochlazením ztrácí částečně kladný náboj, což umožňuje udržet ionty Cr a/nebo Mo v dostatečně vysokém průměrném mocenství, důležitém pro zabudování těchto koaktivátorů neodymu do oktaedrických poloh mřížky YAIO3 i v redukčních podmínkách vhodných pro zamezení rozpadu YAIO3 fáze. Na druhé straně se však část ionizovaného argonu zabudovává i do mřížky monokrystalu, kde po temperaci potřebné k odstranění nadbytku kovových iontů, resp. elektronových center s několika nežádoucími absorpčními pásy, je zdrojem děrovaných poruch lokalizovaných nejprve na iontech chrómu a molybdenu. Odtud, během ozáření světlem výbojky, by v nepřítomnosti iontů ceru mohly přecházet na kyslíkový dodekaedr neodymu, což se projeví popisovanou nežádoucí intensivní absorpcí v oblasti 300 až 650 nm. Tento jev je zcela vyloučen příměsí iontů ceru, které fungují jako účinný akceptor děr, a to dokonce i po temperaci monokrystalů v oxidační atmosféře. Ionty ceru zároveň mírně příznivě ovlivní i vlastnosti monokrystalů bez iontů chrómu anebo molybdenu. Je vhodné, aby atomární poměr iontů ceru a chrómu a/nebo molybdenu činil 0,8 až ,2.,3. Dále je vhodné aby monokrystaly, pěstované z taveniny obsahující navíc sloučeniny železa, byly temperovány v atmosféře obsahující 5 až 100 obj. % vodného vodíku při teplotě 1 200 až 1 750 CC po dobu až 5 hodin, protože se tím zamezí vznik Fe’+, jehož nežádoucí vliv je třeba vyrovnávat mimořádně vysokým přídavkem iontů ceru. To platí zejména v přítomnosti iontů molybdenu, které oproti iontům Cr' snadno přecházejí do vyššího mocenství, a potom tvorbu anomálních absorpcí vznikajících za současné přítomnosti Fe2+ a Fe3+ podporují.
Způsobem podle vynálezu lze připravit monokrystaly ytritohlinitého perovskitu aktivované ionty neodoymu a koaktivované ionty chrómu a/nebo molybdenu, které v laserovém reflektoru při čerpání obvyklými výbojkami mohou využít široké pásy jejich spektra včetně jinak nežádoucího krátkovlnného podílu, což umožňuje dosáhnout stejnou účinnost jako při použití velmi nákladného gadolinitogalitoskanditého granátu s obsahem neodymu a chrómu.
Příklad 1
Monokrystaly ytritohlinitého perovskitu o hmotnosti 500 g byly pěstovány za použití molybdenových kelímků a ochranné atmosféry složené z 90 obj. % argonu a 10 obj. procent vodíku nepřetržitě sušené během pěstování z taveniny oxidů obsahující ionty Y, Nd, AI a Ce v atomárním poměru 1 : 0,001: : 1,008 : 0,000 3. Vypěstované monokrystaly měly přibližně totéž složení a po temperaci ve vodíkové atmosféře při 1 600 °C po dobu hodin vykazovaly jako laserové tyče o průměru 6 a délce 100 mm 95- až 105% účinnosti laserových tyčí z téhož základního materiálu se stejným obsahem neodymu, ale neobsahujících cer. Měření bylo prováděno v reflektoru s Xe výbojkou bez filtru mezi ní a tyčí v pulsním režimu. Při druhém pěstování nebyla atmosféra sušena, ale na6 opak byl přídavkem vody upraven její rosný bod na +3 °C. Vodní pára v ochranné atmosféře způsobila rozpouštění molybdenu do taveniny, kde potom atomární poměr ytria a molybdenu činil 1: 0,000 2 při zachování poměru obsahu ostatních iontů k iontům ytria. Po temperaci stejné jako u monokrystalů bez obsahu molybdenu byly monokrystaly zpracovány na laserové tyče stejných rozměrů. Jejich účinnost činila 125 procent účinnosti laserových tyči zhotovených z ytritohlinitého perovskitu obsahujícího pouze stejnou příměs iontů neodymu. V případě, že při pěstování pod atmosférou stejnou jako v druhém pěstování byla použita tavenina bez příměsi iontů ceru, činila dlouhodobá účinnost laserových tyčí zhotovených z příslušných monokrystalů pouze 60 %, vztaženo na monokrystaly rovněž bez příměsi ceru, ale pěstované pod sušenou atmosférou a tudíž bez příměsi molybdenu, protože se v nich světlem výbojky tvořila barevná centra.
Příklad 2
Tavenina oxidů Y, Nd, AI Cr obsahující uvedené kovové ionty v atomárním poměru 1: 0,000 9 : 1,002 : 0,000 5 byla použita jako surovina pro tažení monokrystalů ytritohlinitého perovskitu z molybdenových kelímků pod sušenou ochrannou atmosférou obsahující 77 obj. % argonu a 23 obj. % vodíku. Vypěstované monokrystaly přibližně o stejném složení jako měla tavenina a o hmotnosti 750 g byly po rozřezání na hranolky o průřezu 8x8 mm temperovány ve vakuu (1 Pa] při teplotě 1 620 °C po dobu 4 hodin pro odstranění anomálního růstového zbarvení. Z těchto hranolků, stejně jako z dalších monokrystalů ytritohlinitého perovskitu obsahujícího pouze příměs Nd v atomárním poměru k Y 1 : 100, byly zhotoveny laserové tyče o průměru 6 a délce 100 mm, které byly zkoušeny v pulsním laseru a Xe výbojkou o příkonu 110 J bez jakékoli filtrace jejího světla. Laserové tyče obsahující pouze příměs Nd vykazovaly laserovou účinnost 1,3 °/o, která po 1000 pulsech klesla na 1,08 %, která se již dále neměnila. Laserové tyče, které obsahovaly navíc příměs chrómu, měly při prvém pulsu účinnost 2 procenta, která však po 10 pulsech klesla na 0,75 °/o. Proto byl k tavenině oxidů Y, Nd, AI a Cr přidán CeOz v takovém množství, aby atomární poměr Y : Ce činil 1: 0,001 a z této taveniny byly vypěstovány monokrystaly, ze kterých byly dále po stejné temperaci jako v prvém případě zhotoveny laserové tyče stejných rozměrů. Jejich účinnost činila 2,05 °/o a pozorovatelně neklesala ani po provedených 10 000 pulsech.
Claims (1)
- pRedmEt vynalezuZpůsob přípravy monokrystalů ytrito- lybdenu v atomárním poměru 1:0,006 až hlinitého perovskitu aktivovaného neody- 0,015 :0,95 až 1,05 :0,000 04 až 0,002 :mem se stálými spektrálními vlastnostmi vy- : 0,000 05 až 0,002 pod ochrannou atmosféznačený tím, že monokrystaly se pěstují ta- rou obsahující 60 až 98 obj. % argonu a 2 žením z taveniny obsahující ionty ytria, neo- až 40 obj. % vodíku.dýmu, hliníku, ceru a chrómu a/nebo mo-
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS872983A CS259649B1 (cs) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | Způsob přípravy monokrystalů ytritohlinitého |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS872983A CS259649B1 (cs) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | Způsob přípravy monokrystalů ytritohlinitého |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS298387A1 CS298387A1 (en) | 1988-02-15 |
| CS259649B1 true CS259649B1 (cs) | 1988-10-14 |
Family
ID=5368608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS872983A CS259649B1 (cs) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | Způsob přípravy monokrystalů ytritohlinitého |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS259649B1 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309877B6 (cs) * | 2022-12-05 | 2024-01-03 | Crytur, Spol. S.R.O | Způsob výroby krystalu pro scintilační krystalový detektor a krystal pro scintilační krystalový detektor |
-
1987
- 1987-04-27 CS CS872983A patent/CS259649B1/cs unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309877B6 (cs) * | 2022-12-05 | 2024-01-03 | Crytur, Spol. S.R.O | Způsob výroby krystalu pro scintilační krystalový detektor a krystal pro scintilační krystalový detektor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS298387A1 (en) | 1988-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5140604A (en) | Mixed strontium and lanthanide oxides and a laser using monocrystals of these oxides | |
| JP4061797B2 (ja) | ホウ酸塩単結晶及びその育成方法並びにこれを用いたレーザ装置 | |
| US5173911A (en) | Mixed silicates of yttrium and lanthanide and laser using monocrystals of these silicates | |
| Hattendorff et al. | Efficient cross pumping of Nd3+ by Cr3+ in Nd (Al, Cr) 3 (BO3) 4 lasers | |
| US4935934A (en) | Mixed lanthanide-magnesium gallates and laser using monocrystals of these gallates | |
| CA1274753A (en) | Process for enhancing ti:a1.sub.20.sub.3 tunable laser crystal fluorescence by annealing | |
| CS259649B1 (cs) | Způsob přípravy monokrystalů ytritohlinitého | |
| US3405371A (en) | Fluorescent garnet compositions and optical maser devices utilizing such compositions | |
| JP2796632B2 (ja) | 透明多結晶イットリウムアルミニウムガーネット及びその製造方法 | |
| RU2114495C1 (ru) | Вещество для пассивного лазерного затвора | |
| Kvapil et al. | Luminescence sensitization in Nd-Cr-Ce doped yttrium aluminates | |
| US3659221A (en) | Laser material | |
| Kvapil et al. | Laser properties of yag: Nd, Cr, Ce | |
| Kvapil et al. | Absorption background and laser properties of YAP: Nd | |
| Forrester et al. | The effects of oxygen on the properties of CaF2 as a laser host | |
| RU2038434C1 (ru) | Монокристаллический лазерный материал | |
| Matkovskii et al. | Radiation effects in laser crystals | |
| Kvapil et al. | Spectral and laser properties of YAP: Nd grown in reducing atmosphere | |
| RU2190704C2 (ru) | Монокристаллический лазерный материал | |
| Kaczmarek et al. | UV and Gamma Irradiation Effect in Spectroscopic and Lasing Properties of Er ^3+ doped Yttrium-Aluminium Garnet, Yttrium Orthoaluminate and Lithium Niobate Crystals | |
| CS232172B1 (cs) | Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, odolných proti tvorbě přechodných barevných center | |
| JPS61240692A (ja) | フオルステライト固体レ−ザホスト | |
| RU1528278C (ru) | Лазерное вещество для активных элементов и пассивных затворов | |
| CS253997B1 (cs) | Způsob pěstování monokrystalů hlinitanů yttria nebo/a lantanidů s perovskitovou strukturou | |
| Vanhoutte et al. | Processing and properties of ytterbium-erbium silicate thin film gain media |