本文關(guān)鍵詞：鍺酸鹽玻璃輻致暗化效應(yīng)及抗輻照性能研究

  更多相關(guān)文章： 輻致暗化 鍺酸鹽玻璃 抗輻照性能

【摘要】：鍺酸鹽玻璃是一種非常重要的中紅外傳輸和中紅外光纖激光器的基質(zhì)材料,特別是鋇鎵鍺酸鹽(BGG)玻璃因其具有低的聲子能量、高的稀土離子溶解度、高的抗激光損傷閡值及優(yōu)良的物化和機(jī)械性能,而成為2.0μm波段光纖激光器一種優(yōu)異的玻璃基質(zhì)材料。但是當(dāng)由此材料制備的光纖激光器應(yīng)用于高能射線輻照環(huán)境中時(shí),如空間應(yīng)用時(shí),伽馬射線輻照會(huì)導(dǎo)致鍺酸鹽光纖出現(xiàn)光暗化效應(yīng),降低光纖的傳輸性能以及影響激光器件的穩(wěn)定性和使用壽命。目前,關(guān)于光暗化效應(yīng)的研究主要集中于硅酸鹽以及磷酸鹽基質(zhì)玻璃光纖,而對(duì)于鍺酸鹽玻璃和光纖的暗化效應(yīng)研究很少,伽馬射線輻照導(dǎo)致的光暗化機(jī)制還有待澄清。本研究以課題組研制的用于2.0μm波段光纖激光器的高摻Tm3+BGG玻璃為研究對(duì)象,研究了不同劑量伽馬射線輻照對(duì)鋇鎵鍺酸鹽玻璃暗化的影響規(guī)律以及BGG玻璃輻致暗化機(jī)制,探索了F、Cl、Br等鹵素和Nb5+金屬離子對(duì)BGG玻璃抗輻照性能的影響,研究?jī)?nèi)容和主要研究成果如下：(1)結(jié)合吸收光譜,探究了伽馬射線不同輻照累積劑量對(duì)BGG玻璃輻致暗化的影響。研究表明BGG玻璃的輻致?lián)p耗位于260 nm-800 nm波段,且當(dāng)累積劑量不超過(guò)100KGy時(shí),輻致?lián)p耗隨著累積劑量的增加而增加；同時(shí)輻照累積劑量大于等于50KGy時(shí),輻致?lián)p耗隨累積劑量的增加變化較小。(2)采用透射光譜、EPR圖譜和熱釋光譜綜合分析了BGG玻璃輻致暗化來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn)BGG玻璃輻致?lián)p耗的形成主要由于在輻照過(guò)程中在BGG玻璃結(jié)構(gòu)中形成了Ge-NBOHC和GEC兩種順磁缺陷；同時(shí)得到了兩種缺陷對(duì)應(yīng)的光學(xué)吸收帶,吸收峰分別位于375 nm和315 nm。(3)提出了可以通過(guò)摻雜鹵素(F、Cl、Br)增強(qiáng)BGG玻璃抗輻照性能。發(fā)現(xiàn)摻雜F、Cl和Br均可以減弱甚至消除BGG玻璃可見(jiàn)區(qū)域的輻致暗化,并且使BGG玻璃紫外吸收邊紅移。實(shí)驗(yàn)獲得了F、Cl和Br最佳摻雜濃度分別為3%、1%、3%。(4)通過(guò)在BGG玻璃中摻雜Nb205,研究了可變價(jià)Nb5+離子對(duì)BGG玻璃抗輻照性能的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)摻雜樣品在輻照過(guò)程中由于存在Nb3+(?)Nb5+相互轉(zhuǎn)化,抑制了GEC和Ge-NBOHC兩種缺陷的形成,從而抑制BGG玻璃的輻致暗化效應(yīng),實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)BGG玻璃的抗輻照性能。實(shí)驗(yàn)研究獲得了抑制BGG玻璃暗化效應(yīng)的Nb205最佳摻雜濃度為1.0%。
【關(guān)鍵詞】：輻致暗化 鍺酸鹽玻璃 抗輻照性能
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ171.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-30
• 1.1 引言12
• 1.2 輻射源類(lèi)型和伽馬射線與物質(zhì)相互作用原理12-17
• 1.2.1 輻射源類(lèi)型12-14
• 1.2.2 伽馬射線與物質(zhì)相互作用原理14-17
• 1.3 輻照效應(yīng)的研究方法17-18
• 1.4 鍺相關(guān)缺陷結(jié)構(gòu)模型18-22
• 1.4.1 非順磁性缺陷18-20
• 1.4.2 順磁性缺陷20-22
• 1.5 玻璃和光纖暗化效應(yīng)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展22-28
• 1.5.1 玻璃和光纖暗化機(jī)理22
• 1.5.2 輻致暗化國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展22-25
• 1.5.3 光致暗化國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展25-28
• 1.6 本課題研究目的與內(nèi)容28-29
• 1.6.1 研究目的28
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容28-29
• 1.7 本課題研究項(xiàng)目來(lái)源29-30
• 第二章 實(shí)驗(yàn)及性能表征30-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料30
• 2.2 玻璃制備30-31
• 2.3 玻璃輻照實(shí)驗(yàn)31-32
• 2.3.1 輻照實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)術(shù)語(yǔ)31
• 2.3.2 輻照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)31-32
• 2.4 玻璃性能測(cè)試和結(jié)構(gòu)表征32-34
• 2.4.1 吸收光譜和透射光譜測(cè)試32
• 2.4.2 電子順磁共振譜(EPR)測(cè)試32-33
• 2.4.3 熱釋光譜(Thermoluminescence TL)測(cè)試33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 伽馬射線誘導(dǎo)鍺酸鹽玻璃暗化效應(yīng)研究35-47
• 3.1 γ射線輻射累積劑量的影響35-37
• 3.1.1 玻璃樣品制備35-36
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論36-37
• 3.2 γ射線輻照BGG玻璃輻致暗化研究37-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)37-38
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論38-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 第四章 鹵素?fù)诫s對(duì)鍺酸鹽玻璃抗輻照性能的影響47-65
• 4.1 玻璃樣品的制備47-48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論48-63
• 4.2.1 外摻F對(duì)BGG玻璃抗輻照性能的影響48-54
• 4.2.2 外摻Cl對(duì)BGG玻璃抗輻照性能的影響54-58
• 4.2.3 外摻Br對(duì)BGG玻璃抗輻照性能的影響58-62
• 4.2.4 外摻F/Cl/Br的BGG玻璃抗輻照性能的對(duì)比62-63
• 4.3 本章小結(jié)63-65
• 第五章 Nb~(5+)摻雜對(duì)鍺酸鹽玻璃抗輻照性能的影響65-72
• 5.1 玻璃樣品的制備65-66
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論66-71
• 5.2.1 摻雜Nb~(5+)的鍺酸鹽玻璃的吸收光譜測(cè)試66-69
• 5.2.2 摻雜Nb~(5+)的鍺酸鹽玻璃的EPR測(cè)試69-70
• 5.2.3 摻雜Nb~(5+)的鍺酸鹽玻璃抗輻照性能機(jī)理分析70-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-84
• 攻讀碩士學(xué)位論文期間取得的研究成果84-86
• 致謝86-87
• 附件87

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 肖卓豪;陳媛媛;左成鋼;盧安賢;;爐料浸泡法制備低羥基含量鍺酸鹽玻璃[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2008年08期

2 王榮飛;周大成;楊正文;宋志國(guó);張景繪;邱建備;;鉍摻雜鍺酸鹽玻璃超寬帶近紅外發(fā)光性質(zhì)及機(jī)理[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2013年07期

3 畢瑗;鍺酸鹽玻璃化學(xué)分析方法[J];玻璃與搪瓷;1991年03期

4 嚴(yán)俊璽;;稀土鋁鍺酸鹽玻璃[J];稀土信息;1992年03期

5 曹?chē)?guó)喜;范有余;張龍;胡和方;干福熹;;含氟化物的鋇鎵鍺酸鹽玻璃形成及其熱性能[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2014年01期

6 張偉南;王建文;錢(qián)奇;徐善輝;楊中民;;摻銩鍺酸鹽玻璃光纖預(yù)制棒的化學(xué)腐蝕拋光對(duì)芯包界面缺陷的影響[J];材料研究與應(yīng)用;2010年04期

7 王榮飛;周大成;宋志國(guó);楊正文;尚吉花;樓凱;尹兆益;邱建備;;鉺摻雜鍺酸鹽玻璃的顏色可調(diào)上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)研究(英文)[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2011年01期

8 張常建;湯剛;盧安賢;;堿金屬離子對(duì)二元鍺酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)的影響[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

9 陳芬;徐星辰;周亞訓(xùn);;鉍鍺酸鹽玻璃中鉺離子的上轉(zhuǎn)換光譜特性[J];光電工程;2012年03期

10 李玉林,譚忠;鋁、鈣、鍺酸鹽紅外光學(xué)玻璃的研究[J];硅酸鹽通報(bào);1983年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 張偉南;王建文;錢(qián)奇;徐善輝;楊中民;;摻銩鍺酸鹽玻璃光纖預(yù)制棒的化學(xué)腐蝕拋光對(duì)芯包界面缺陷的影響[A];低碳技術(shù)與材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2010年

2 吳曉冬;張永輝;饒金華;杜永娟;陳國(guó)榮;;Tb,Pr摻雜重金屬鍺酸鹽玻璃的光學(xué)性能研究[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2003年

3 林瓊斐;夏海平;張約品;王金浩;章踐立;賀賽龍;;摻Tm~(3+)鍺酸鹽玻璃的光譜參數(shù)計(jì)算[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)特種玻璃分會(huì)第三屆全國(guó)特種玻璃會(huì)議論文集[C];2007年

4 貝家芳;錢(qián)顧杰;張俊標(biāo);楊云霞;陳國(guó)榮;;Ce~(3+)摻雜鍺酸鹽玻璃的發(fā)光性能[A];2005中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)特種玻璃分會(huì)學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2005年

5 夏方;趙東輝;饒金華;楊云霞;陳國(guó)榮;S.Baccaro;A.Cecilia;;Ce~(3+)摻雜重金屬鍺酸鹽玻璃透射光譜的輻射誘導(dǎo)效應(yīng)[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅰ[C];2004年

6 馬紅萍;;摻Er~(3+)重金屬氧氟鍺酸鹽玻璃的上轉(zhuǎn)換發(fā)光研究[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)特種玻璃分會(huì)第三屆全國(guó)特種玻璃會(huì)議論文集[C];2007年

7 肖卓豪;陳媛媛;盧安賢;;含鋯鍺酸鹽玻璃陶瓷的析晶行為與顯微結(jié)構(gòu)[A];第一屆兩岸三地綠色材料學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

8 夏海平;林瓊斐;王金浩;張約品;楊鋼鋒;張勤遠(yuǎn);;Tm~(3+)摻雜GeO_2-AlF_3-Li_2O-BaF_2-La_2O_3玻璃的光譜特性[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)特種玻璃分會(huì)第三屆全國(guó)特種玻璃會(huì)議論文集[C];2007年

9 黃立輝;劉行仁;劉慎薪;徐邁;張家鏵;許武;林久令;;978nm激發(fā)下Er~(3+),Yb~(3+)共摻雜的鈣鋁鍺酸鹽玻璃的紅外和可見(jiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)[A];第九屆全國(guó)發(fā)光學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集[C];2001年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李玉花;光學(xué)波導(dǎo)制備用釹離子摻雜鍺酸鹽光學(xué)玻璃[D];大連工業(yè)大學(xué);2014年

2 鄭嘉裕;熱穩(wěn)定鉍摻雜鑭鋁鋇鎵鍺酸鹽玻璃與光纖的制備及性能研究[D];華南理工大學(xué);2016年

3 陳曉東;鍺酸鹽玻璃輻致暗化效應(yīng)及抗輻照性能研究[D];華南理工大學(xué);2016年

4 魏濤;摻稀土鍺酸鹽玻璃的中紅外光譜性能研究[D];中國(guó)計(jì)量學(xué)院;2015年

5 李秀明;鍺酸鹽氟氧化物玻璃的制備及性能研究[D];浙江大學(xué);2010年

6 張常建;鍺反常及其相關(guān)問(wèn)題研究[D];中南大學(xué);2011年

7 張杰;特殊波段鉀鈉離子交換鍺酸鹽玻璃波導(dǎo)放大器[D];大連工業(yè)大學(xué);2012年

8 武英;稀土元素?fù)诫s鍺酸鹽激光玻璃的研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2013年

9 鄭燕峰;稀土摻雜的中紅外碲酸鹽和鍺酸鹽玻璃材料的制備及光譜性質(zhì)研究[D];大連海事大學(xué);2011年

10 溫馨;2μm波段鋇鎵鍺酸鹽玻璃單模光纖的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1120227