Cr3+ CdWO4晶体的发光特性及其在可调谐激光器中的应用研究【开题报告】.doc

毕业设计开题报告电子信息科学与技术Cr3+:CdWO4晶体的发光特性及其在可调谐激光器中的应用研究一、选题的背景与意义近几年来,可调谐固体激光器在工业、军事和科研等许多领域已经得到广泛的应用,人们越来越重视这一领域的研究工作,尤其受到人们关注的是以Cr3+作为激活离子的激光晶体。钨酸镉(CdWO4,CWO)是一种高密度()、高发光效率、短余辉时间的闪烁材料。[1-2]与其它多种无机闪烁晶体相比较,钨酸镉闪烁单晶具有发光效率较高,余辉时间短,X射线吸收系数大,抗辐照损伤性能强,材料密度大,无潮解性等特性,可广泛应用于核医学成像、安全检查、putertomography,CT)、石油测井、高能物理等技术领域,尤其在医用X-rayCT、集装箱检查系统领域具有非常重要的应用。迄今国内外已有采用提拉法生长钨酸镉单晶的研究报道。[3-7]而且,通过阅读大量的文献发现CWO和杂质离子同时存在的发光现象也常常容易使人琢磨不清,在我们有意的同时生长出纯的CWO和掺入杂质离子的CWO后能比较的容易将两者区分开。不同类型的杂质离子掺入到CWO和其他钨酸盐中已经得到了广泛的研究。一价离子Na+、Cs+[8-9],二价离子Co2+、Pb2+[8-11],三价离子Bi3+、Sm3+[12-13]和其他一些高价态离子Si4+、Nb5+、Mo6+[8]被掺入到CWO后已经得到了不同的效果。掺Cr钨酸镉氧化物晶体具有良好的物化稳定性,其晶体的结构特征可为发光中心提供更高效率的发光环境,有利于实现高效率的激光输出,可广泛应用于红外宽带光学放大器与可调谐激光器等光学领域中。综合以上分析,我们尝试在CdWO4中掺杂Cr3+,并对Cr3+:CdWO4晶体的发光特性在可调谐激光器中具体的研究。研究的基本内容与拟解决的主要问题:基本内容:课题研究的主要内容是坩埚下降法生长Cr3+:CdWO4晶体的发光特性在可调谐激光器中的研究。而具体通过以下几个方面进行研究:1)晶体的生长以高纯CdO,WO3为初始原料,采用垂直坩埚下降法生长CdWO4单晶,再与Cr3+进行混合得到Cr3+:CdWO4晶体。而在此过程中主要研究晶体生长的掺杂Cr3+浓度、烧结温度、炉膛温度场、坩埚下降速度等因素对晶体质量的影响。2)晶体的光谱特性对所得到的晶体切割、抛光后做XRD分析,确认掺杂离子后是否改变原有CdWO4的晶相,是否有新的晶相产生。然后再对样品做吸收光谱分析,确认掺杂离子是否进入晶体格位上(或以填隙方式存在于晶体中)。从而进一步对样品做激发和发射光谱分析,研究掺杂的Cr3+离子在基质提供的晶格场中的能级分裂和荧光性质。最后对Cr3+:CdWO4晶体做XPS分析,明确掺杂离子在基质中的离子价态。拟解决的关键技术和难点:1)晶体生长的全过程都是在高温环境和封闭的坩埚内进行,不便于直接观察晶体生长的过程,这对改善晶体生长的温度梯度等工艺条件造成极大地困难。2)采用坩埚下降法生长出的大尺寸CdWO4单晶,可能会出现晶体缺陷,包括晶体开裂、丝状包裹物和晶体黑化。三、研究的方法与技术路线:研究方案:采用坩埚下降法生长混合晶体,再对生长获得的晶体进行切割、打磨、抛光等加工,最后将抛光后的新样品进行光学与光谱性质的测试及研究。技术路线:%的CdO和WO3作为初始原料,先在马弗炉中300℃焙烧3