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lexsyg釋光探測器 || 在材料表征科研領域應用分享

更新時間:2025-04-16點擊次數:248

突破性技術:激光燒結實現1毫米級無裂紋摻鉺二氧化硅薄膜

Lexsyg光譜儀精確驗證光學性能

 

 

文章來源:https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.03.035

在硅基光學器件領域,如何制備高厚度、無裂紋且具備優(yōu)異發(fā)光性能的薄膜一直是技術難題??巳R姆森大學聯(lián)合研究團隊通過CO?激光燒結技術成功制備出厚度超過1毫米的無裂紋摻鉺二氧化硅薄膜,為微型化閃爍體和光學波導器件提供了全新解決方案。研究中,lexsyg research作為重要檢測設備,精確揭示了材料的發(fā)光特性與閃爍性能。

技術突破:從溶膠配方到激光燒結的全流程創(chuàng)新

1、溶膠-凝膠前驅體優(yōu)化

原料創(chuàng)新:采用四乙氧基硅烷(TEOS)與六甲基二硅氧烷(HMDS)混合體系,通過調控HMDS比例(硅摩爾占比25%),將凝膠時間延長至24小時,避免相分離。

 

 

稀土摻雜:引入0.5%的鉺離子(Er³?)和1%的鋁離子(Al³?),提升發(fā)光效率并抑制濃度淬滅,同時通過Pluronic F127聚合物調節(jié)溶膠流變性,減少干燥應力。

2CO?激光燒結工藝

設備配置:采用10.6 μm波長CO?激光(功率7 W,掃描速度1 mm/s),聚焦光斑直徑1 mm,通過局部快速加熱實現薄膜致密化。

厚度突破:單層薄膜厚度從傳統(tǒng)爐火燒結的500 nm提升至1毫米以上,且無裂紋產生,關鍵歸因于局部熱應力松弛機制(有限元模型驗證,圖1)。

 

 

1. (A)二氧化硅:鉺在379nm激發(fā)下的PL光譜;(B)550nm監(jiān)測二氧化硅:鉺的PL光譜;(C)二氧化硅在379nm激發(fā)下的PL光譜;(D)二氧化硅:鉺的RL光譜;和(E)二氧化硅的RL光譜。

 

性能驗證:lexsyg揭示材料發(fā)光特性

1、光致發(fā)光(PL)與放射發(fā)光(RL)測試

lexsyg重要作用:通過lexsyg research光譜儀對X射線激發(fā)下的薄膜進行測試,結果顯示:摻鉺薄膜在550 nm處呈現強烈的Er³?特征峰(4S3/2→4I15/2躍遷),與光電倍增管檢測波段高度匹配。

發(fā)現:RL譜中觀察到467 nm峰(2P3/2→4I11/2躍遷),證實材料在輻射探測中的高靈敏度。

 

2.在以1 mm/s的速度進行7w激光掃描之后,由AFM測量的薄膜厚度:(A)大約914 nm的原始厚度,和(B)大約3080 nm的原始厚度。

2、結構穩(wěn)定性與致密化

SEM/AFM分析:激光燒結后薄膜致密度接近熔融石英基底,收縮率穩(wěn)定在67%,與爐火燒結效果相當。

應力控制機制:有限元模擬表明,激光燒結通過 軟區(qū)應力釋放抑制裂紋,而傳統(tǒng)燒結因整體受熱導致應力累積。

結論與行業(yè)應用前景

本研究通過溶膠-凝膠結合CO?激光燒結技術,突破傳統(tǒng)工藝的厚度限制,成功制備出1毫米級無裂紋摻鉺二氧化硅薄膜。lexsyg的高靈敏度光譜分析能力為材料性能驗證提供了可靠數據支持,凸顯其在光學材料研發(fā)中的不可替代性。該技術有望應用于:

1、高能物理探測:如粒子加速器中的微型化閃爍體探測器;

2、醫(yī)學成像:X射線射線成像設備的靈敏層材料。

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