ساخت و بررسی خواص شیشه- سرامیک نانوساختار al2o3-sio2-zno مورد استفاده در لیزر

در این پژوهش شیشه- سرامیک شفاف و تک فاز گانیتی در سیستم zno-al2o3-sio2 تهیه شد. در ابتدا تأثیراکسید بور، جوانه زای tio2 و عملیات حرارتی بر مکانیزم تبلور و نوع فازهای بلورین ایجاد شده، مورد بررسی قرار گرفت. آمیز شیشه پایه با ترکیب sio2 9/53%، al2o3 94/22%، zno 94/14%، tio2 46/3%، b2o3 76/4% در دمای °c1600 ذوب شد. عملیات حرارتی دو مرحلهای بر روی این شیشه به ایجاد شیشه سرامیکی اپک در برگیرنده فازهای گانیت و بورات آلومینیم انجامید و مشخص شد که اکسید بور موجب وقوع جدایش فاز در مرحله جوانه زنی می شود که پیش نیاز تبلور است. در ادامه به منظور حذف فاز جانبی و دست یابی به شیشه- سرامیک شفاف، 2 آمیز متفاوت تهیه شد. در یکی با ثابت نگاه داشتن اکسید بور، 2 گرم k2o با هدف کاهش جدایش فاز به ترکیب شیشه افزوده شد و در دیگری به ازای کاهش b2o3 ، مقدار k2o به 38/4 گرم افزایش یافت. مقایسه الگوی پراش پرتوی ایکس این دو شیشه و شیشه پایه تحت عملیات حرارتی مشابه نشان داد که افزودن k2o، وقوع تبلور را به تعویق می اندازد اما تا هنگامی که نمونه ها شفاف بودند، آزمایش با دستگاه پراشگر پرتوی ایکس تشکیل فاز بلورینی را نشان نمی داد و تبلور فاز گانیت همراه با تشکیل فاز جانبی بورات آلومینیم و همچنین اپک شدن نمونه ها بود. در چنین شرایطی افزایش tio2 بعنوان جوانه زای فاز گانیت مد نظر قرار گرفت. نتیجه انجام عملیات حرارتی دو مرحله ای شامل جوانه زنی در دمای °c680 به مدت 8 ساعت و رشد در دمای °c800 به مدت 2 ساعت بر روی شیشهای با ترکیب sio2 9/53، al2o3 94/22، zno 94/14، tio25، b2o3 38/2، k2o 38/4 ایجاد شیشه سرامیک شفاف و تک فاز گانیتی بود. در ادامه اکسید کروم و دی اکسید منگنز به ترکیب شیشه فوق افزوده شد و شیشه های حاصل تحت عملیات حرارتی در دما و زمان جوانه زنی و زمان رشد ثابت و سه دمای رشد متغیر قرار گرفتند و خواص نوری شیشه و شیشه- سرامیک های حاصل، شامل منحنی جذب و نشر آن ها مورد بررسی قرار گرفت. با انجام عملیات حرارتی بر روی شیشه حاوی یون های cr3+ پیک جذب این شیشه واقع در nm650 به سمت طول موج های کوتاه تر حرکت کرده و منحنی جذب پهن تر شد که نشان دهنده تشکیل شیشه سرامیک و ورود یون های کروم به داخل فاز بلورین گانیت بود. همچنین تشعشع لیزری، در نمونه های عملیات حرارتی شده دارای کروم در محدوده nm700 مشاهده شد که میتوان آن را به انتقال لیزری از یون های cr3+ نسبت داد. شدت این تشعشع با افزایش دمای رشد افزایش یافت. با انجام عملیات حرارتی بر روی شیشه حاوی mn2+، تغییر محسوسی در منحنی جذب آن بوجود نیامد و از سوی دیگر تشعشع لیزری مربوط به یون های mn2+ ، در این نمونهها مشاهده نشد که بیانگر عدم ورود یون های منگنز به درون فاز بلورین گانیت بود