Search

Caurspīdīga, ar retzemju joniem aktivēta oksifluorīdu stikla keramika ir potenciāla alternatīva augstas efektivitātes luminiscējošu materiālu izstrādē. Kristāliskā fāze keramikā ir iemesls paaugstinātai luminiscences efektivitātei salīdzinājumā ar stiklu. Šādā materiālā ir aktuāli kontrolēt aktivatoru iebūvēšanos kristāliskajā fāzē. Darba mērķis ir raksturot Gd(III) jonu iebūvēšanos dinamiku caurspīdīgas stikla keramikas kristāliskajā fāzē atkarībā no karsēšanas temperatūras un izvēlētā sastāva. Šajā pētījumā tika sintezēti stikli ar sekojošiem sastāviem: 46 SiO2 - 20 Al2O3 - 8 CaCO3 - 25.9 CaF2 - 0.1 GdF3 un 46 SiO2 - 20 Al2O3 - 8 CaCO3 - 20.9 CaF2 - 5 XF - 0.1 GdF3, kur X ir Li, K, Na. Paraugi tika karsēti dažādās temperatūrās un tiem tika veikta diferenciālās termiskās analīzes, rentgenstaru difrakcijas un elektronu paramagnētiskās rezonanses analīze. Tika izpētīta Gd(III) centru iebūvēšanās dinamika stikla keramikas kristāliskajā fāzē un izdarīti secinājumi par izvēlētajiem sastāviem. Rezultātā tika secināts, ka elektronu paramagnētiskās rezonanses aktīvas retzemju jonu zondes var sniegt informāciju, par kristāliskās fāzes veidošanos stikla keramikā. Iespējams arī noteikt optimālu karsēšanas temperatūru keramikai, lai iegūtu vēlamo retzemju jonu centru apkārtni., Transparent rare earth ion doped oxyfluoride glass ceramics are potential alternative for high efficiency luminescent materials. Crystalline phase in glass ceramics is the reason for increased luminescence efficiency over glass. Therefore, it is of interest to control the incorporation of activator ions in the crystalline phase of glass ceramics. Aim of this work is to characterize Gd(III) ion incorporation dynamics in CaF2 phase of transparent glass ceramics. Following glass compositions were synthesized: 46 SiO2 - 20 Al2O3 - 8 CaCO3 - 25.9 CaF2 - 0.1 GdF3 and 46 SiO2 - 20 Al2O3 - 8 CaCO3 - 20.9 CaF2 - 5 XF - 0.1 GdF3 where X is Li, K, Na. Samples were treated at different temperatures and for each sample differential thermal analysis, electron paramagnetic resonance and X-ray diffraction analysis were carried out. Gd(III) centre incorporation dynamics in crystalline phase of glass ceramics was investigated and various ceramic compositions were compared. It was concluded that electron paramagnetic resonance active rare earth ions are excellent probes to study crystalline phase formation in glass ceramics. Also, it is possible to determine optimal glass treatment temperature to achieve selected rare earth ion centre proportions.

Caurspīdīga stikla keramika ir kompozītmateriāls, kurā amorfā stikla fāzē atrodas izkliedēti nanokristāli. Tā kā caurspīdīgām stikla keramikām ir vairāki iespējamie pielietojumi fotonikā, svarīgi ir novērtēt aktivatoru jonu iebūvēšanos kristāliskajā fāzē nanokristālos, kā arī raksturot optiskās īpašības kvantitatīvi. Darba gaitā sintezēti stikla keramikas paraugi, kas satur CaF2 kristālisko fāzi, ar Eu3+ koncentrāciju 0.5, 1, 1.5, 2, 5 un 10 mol%. Paraugiem veikti rentgendifrakcijas mērījumi, no kuriem iespējams novērtēt aktivatoru jonu iebūvēšanās efektivitāti, izmantojot kristāliskā režģa konstantes izmaiņas atkarībā no Eu3+ koncentrācijas. Veicot luminiscences ierosmes spektru mērījumus spektrālajā apgabalā no 420 nm līdz 530 nm, tika novērotas Eu3+ raksturīgās luminiscences joslas. Noteikts, ka luminiscences intensitāte stikla keramikā pieaug, palielinot trīsvērtīgā eiropija jonu koncentrāciju. Selektīvās ierosmes spektroskopija ļauj noteikt, cik dažādās kristāliskajās pozīcijās stikla keramikā atrodas eiropija joni. Paraugiem ir veikts luminiscences kvantu efektivitātes novērtējums, un noteikta tā atkarība no stikla keramikas karsēšanas temperatūras, kā arī Eu3+ koncentrācijas., Transparent glass ceramics are composite materials in which nanocrystals are distributed in an amorphous glass phase. Since transparent glass ceramics have several potential applications in photonics, it is important to evaluate the incorporation of the activator ions in the crystalline phase and to quantify its optical properties. Glass ceramics containing CaF2 crystalline phase with Eu3+ concentration 0.5, 1, 1.5, 2, 5 and 10 mol% were synthesised. X-ray diffraction measurements were performed on the samples, which allowed to evaluate the efficiency of incorporation of activator ions using the change of the lattice constant as a function of Eu3+ concentration. Luminescence excitation spectra in the spectral region from 420 nm to 530 nm were measured and the characteristic luminescence bands of Eu3+ were observed. The intensity of luminescence increases with the increase of trivalent europium ion concentration. Site selective spectroscopy was used to determine the number of nonequivalent crystallographic positions of europium ions in glass ceramics. Luminescence quantum yield of the samples and its dependence on the annealing temperature of glass ceramics, as well as the Eu3+ concentration was determined.

Darbā tiek sintezēti stikla paraugi ar dažādām eiropija koncentrācijām. Paraugi tiek termiski apstrādāti dažādos režīmos, mainot karsēšanas laiku un temperatūru, un no tiem tiek iegūtas stikla keramikas. Tālāk, iegūtajiem stikla un stikla keramiku paraugiem, mainot parauga temperatūru un ierosmes viļņa garumu, tiek izmērīti luminiscences un luminiscences ierosmes spektri. Iegūtie stikla un stikla keramiku spektri tiek salīdzināti. Darba literatūras apskatā tiek aprakstīta fotoluminiscence, tās procesi retzemju jonos, eiropija luminiscence un dažādu matricu ietekme uz to. Balstoties uz iegūtajiem datiem, tiek izdarīti secinājumi par luminiscences procesiem stikla un stikla keramiku paraugos. Darbs uzrakstīts latviešu valodā, tā apjoms ir 55 lpp., darbs satur 35 attēlus, trīs tabulas un izmantoti 36 literatūras avoti., Glass samples with various concentrations of europium are synthesized. The samples are then thermally treated in different modes, varying the time and temperature of the heat- treatment to obtain glass ceramics. Luminescence and excitation spectra are obtained for the samples at various sample temperatures and excitation wavelengths. The obtained spectra for glass and glass ceramic samples are then compared. In the literature review photoluminescence and its governing processes are examined in rare earth ions, particularly luminescence of europium and its host matrix. Based on the experimental data, conclusions are made about the processes governing luminescence in the glass and glass ceramic samples. Bachelor’s thesis in Latvian, 55 pages, 35 figures, three tables, 36 literature references.