Ułatwienia dostępu

Skip to main content

O Instytucie

Właściwości konwersyjne i czujnikowe wielokompozytowych szkieł telurynianowych domieszkowanych erbem i iterbem

04 kwiecień 2019
Właściwości konwersyjne i czujnikowe wielokompozytowych szkieł telurynianowych domieszkowanych erbem i iterbem

Typ projektu: NCN MINIATURA 2

Kierownik projektu: dr hab. Radosław Lisiecki

Numer decyzji: 2018/02/X/ST5/03338

 Wartość projektu:  49 500 PLN

Opis projektu:

Przedmiotem działania naukowego będą badania szkieł tleno -flourowych o następującym składzie chemicznym TeO2-ZnF2-PbO-Nb2O5-Er2O3-Yb2O3. Optyczne termometry i czujniki bazujące na luminescencji jonów erbu są obecnie szczególnie atrakcyjne ze względu na wyjątkowe fizyko–chemiczne i spektroskopowe właściwości emisyjnej domieszki. W nieorganicznych matrycach domieszkowanych jonami erbu oraz w układach współdomieszkowanych jonami iterbu możliwa jest konwersja podczerwonego wzbudzenia na emisję w zakresie widzialnym. W przypadku jonów erbu i iterbu występuje rezonans energetyczny stanów wzbudzonych 4I11/2(Er3+) i 2F5/2(Yb3+). W rezultacie transferu energii YbEr lub przy bezpośrednim wzbudzeniu erbu długościami fal z zakresu bliskiej podczerwieni możliwa jest obserwacja emisji anty-Stokesowskiej z dwóch znajdujących się w termicznej równowadze stanów wzbudzonych2H11/2i 4S3/2.Wzajemna relacja obsadzenia tych stanów determinowana jest prawem Bolzmana i zależy od temperatury. Obecnie istotne są eksperymentalne badania pozwalające rzetelnie oszacować wydajność procesów konwersji wzbudzenia i wartość temperaturowej czułości innowacyjnych materiałów luminescencyjnych. Kluczowy jest dobór odpowiedniej matrycy, w której możliwy będzie wydajny transfer energii, a procesy wygaszania emisji luminescencyjnych domieszek zostaną skutecznie ograniczone. Telurynianowe szkła tleno-fluorowe będące przedmiotem działania naukowego charakteryzują się stosunkowo niskimi energiami drań sieci. Kombinacja korzystnych właściwości typowych dla matryc tlenkowych i fluorkowych zapewnia dużą wytrzymałość mechaniczną oraz małą podatność na wewnętrzne naprężenia. Ponadto, zostanie zapewniona efektywna dystrybucja luminescencyjnych domieszek w stabilnej chemiczne matrycy szklanej. Działanie naukowe będzie obejmowało następujące etapy: dobór stężeń tlenków i fluorków wchodzących w skład telurynianowego szkła oraz stężeń luminescencyjnych domieszek; badanie wpływu temperatury (300 K -750 K) na procesy odpowiedzialne za emisję stokesowską i anty-stokesowską erbu w szkłach TZPN:Er oraz w szkłach współdomieszkowanych TZPN:Er, Yb; badanie wpływu temperatury na luminescencyjny współczynnik relacji przejść emisyjnych erbu (Fluorescence Intensity Ratio-FIR) 2H11/2-4I15/2/ 4S3/2-4I15/2oraz 2H11/2,4S3/2-4I15/2/ 4F9/2-4I15/2; oszacowanie zdolności czujnikowych szkieł telurynianowych domieszkowanych erbem oraz współdomieszkowanych iterbem. Wyznaczenie parametru maksymalnej czułości termometru luminescencyjnego w zależności od stężenia luminescencyjnej domieszki. Analiza wyników badań wstępnych szkieł telurynianowych domieszkowanych erbem i iterbem pozwoli sformułować hipotezy badawcze projektu, który będzie dotyczył mało poznanych procesów i zjawisk odpowiedzialnych za tworzenie nanometrycznych obiektów w materiale amorficznym inicjowanych energią ultrakrótkich impulsów promieniowania laserowego. Transformacja ultrakrótkich impulsów światła w materiale szklistym dotyczy kilku interesujących zjawisk, które mają wpływ na strukturę matrycy oraz procesy relaksacji stanów wzbudzonych luminescencyjnej domieszki. Zostanie podjęta próba wyjaśnienia mechanizmu konwersji wzbudzenia przy uwzględnieniu zjawisk wielofotonowych i generacji supercontinuum.


unia flaga