КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-72-10163
НазваниеАпконверсионные фторидные люминофоры, легированные редкоземельными ионами, и визуализаторы инфракрасного лазерного излучения на их основе
Руководитель Ляпин Андрей Александрович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва" , Республика Мордовия
Конкурс №23 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-304 - Спектроскопия
Ключевые слова антистоксова люминесценция, инфракрасные лазеры, люминофоры, фторидные порошки, флюорит, редкоземельные ионы, визуализатор
Код ГРНТИ29.31.27
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проблема поиска новых апконверсионных люминофоров, способных эффективно преобразовывать инфракрасное лазерное излучение в излучение видимого диапазона длин волн является актуальной. Данные материалы нашли широкое применение в визуализаторах инфракрасного лазерного излучения. Коммерческие визуализаторы разрабатываются на основе материалов, легированных ионами Yb3+ и Er3+. В связи с этим, их спектральный диапазон работы ограничен длинноволновым краем поглощения ионов Er3+ в инфракрасной области спектра (около 1700 нм).
В настоящем проекте для расширения спектрального диапазона работы визуализаторов предлагается использовать материалы, легированные не только ионами Yb3+ и Er3+, но и ионами Ho3+, которые обладают полосой поглощения в области около 1850-2150 нм. Интенсивность антисткосовой люминесценции ионов Ho3+ существенно зависит от матрицы соединения. Например, ионы Ho3+ легированные в оксидные (Y3Al5O12, Lu2O3, YWO4, YAlO3 и др.) и некоторые фторидные (LiYF4, LiLuF4 и др.) матрицы не обладают интенсивной антистоксовой люминесценцией при возбуждении на уровень 5I7 этих ионов. В работах [1-2] нами было показано, что кристаллы со структурой флюорита CaF2:Ho обладают интенсивной красной люминесценцией при возбуждении на уровень 5I7 ионов Ho3+ лазерным излучением с длиной волны 1912 нм. Благодаря низкой энергии фонона и эффекту кластеризации редкоземельных ионов фторидные материалы со структурой флюорита являются эффективными апконверсионнами материалами. Для практического применения материалов в качестве визуализаторов излучения более удобно и экономически выгоднее использовать апконверсионные порошки. Таким образом, объектами исследования в настоящей работе являются концентрационные серии фторидных порошков со структурой флюорита (MF2, M=Ca, Sr), легированные редкоземельными ионами (Yb3+, Er3+, Ho3+). Для определения оптимальных составов фторидных порошков, способных преобразовывать инфракрасное лазерное излучение в видимое свечение необходимо проведение фундаментального исследования природы антистоксовой люминесценции во фторидных порошках, легированных редкоземельными ионами. Анализ литературных данных показал, что в настоящее время имеется большое количество работ, посвященных исследованию антистоксовой люминесценции ионов Ho3+ и Er3+ в кристаллах MF2 при возбуждении на различные энергетические уровни этих ионов. Однако отсутствуют работы, в которых исследовалась антистоксовая люминесценция во фторидных порошках MF2 легированных ионами Ho3+ и Er3+ при возбуждении на уровень 4I13/2 ионов Er3+ и на уровень 5I7 ионов Ho3+. В связи с этим, в настоящем проекте с помощью методов абсорбционной, люминесцентной и спектрально-кинетической спектроскопии будет исследована природа антистоксовой люминесценции во фторидных порошках со структурой флюорита MF2, легированных редкоземельными ионами. В ходе выполнения проекта будут зарегистрированы спектры отражения ионов Yb3+, Ho3+ и Er3+ в порошках MF2:Ho, MF2:Er, MF2:Er:Yb, MF2:Ho:Er. Далее будут зарегистрированы спектры антистоксовой люминесценции ионов Ho3+ и Er3+ в инфракрасном и видимом диапазонах спектра при возбуждении различными лазерными источниками. Важной характеристикой антистоксовой люминесценции является энергетический выход люминесценции. В настоящей работе будет выполнена оценка энергетической эффективности преобразования материалами MF2:Ho, MF2:Er, MF2:Er:Yb и MF2:Ho:Er инфракрасного лазерного излучения в излучение видимого диапазона спектра. Для выявления механизмов антистоксовой люминесценции во фторидных порошках MF2:RE будут зарегистрированы зависимости интенсивности антистоксовой люминесценции от интенсивности падающего излучения, а также кинетики разгорания и затухания люминесценции с верхних энергетических уровней ионов Ho3+ и Er3+. Механизмы антистоксовой люминесценции ответственны за формирование населенностей верхних энергетических уровней редкоземельных ионов, с которых наблюдается люминесценция видимого диапазона спектра. Выявление механизмом антистоксовой люминесценции позволит разработать состав порошка с заданным спектром излучения. На основе анализа полученных экспериментальных данных будут предложены наиболее эффективные составы порошков для визуализаторов излучения способных работать в диапазонах 760 - 2150 нм.
[1] Lyapin A A, Ryabochkina P A, Ushakov S N and Fedorov P P 2014 Visualiser of two-micron laser radiation based on Ho:CaF2 crystals Quantum Electronics 44-602-5
[2] Lyapin A A, Ryabochkina P A, Chabushkin A N, Ushakov S N and Fedorov P P 2015 Investigation of the mechanisms of upconversion luminescence in Ho3+ doped CaF2 crystals and ceramics upon excitation of 5I7 level Journal of Luminescence 167-120-25
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ