晶体电注入装置研制和电注入着色晶体色心光谱特性

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1、天津大学硕士学位论文晶体电注入装置研制和电注入着色晶体色心光谱特性姓名：吴艳茹申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：顾洪恩20031201摘要碱卤晶体赋色的方法不尽相同，在我室先期工作中已对电子束轰击、伽马射线辐照、双光子吸收和离子注入等着色方法进行了系统研究，但对电注入着色方法还未涉及过。本工作在先期研究基础上，本着从实际出发的原则，选择了以精巧结构来实现本实验所需要的功能，悉心研制出一套性能优良的电注入装置，并用此装置成功地对KCl晶体进行着色。根据设计思想，所研制的皱置主要由加热体、控温部件和着色室构成。选用高温管式电阻炉

2、对晶体加热、DTR控温器控温。不仅可实现温度在100～1000℃范围可调、保证控温后的温度不会有太大浮动，而且还有利于外加电压和通保护气。着色室具有管式结构，其进气口一端固定不动，排气口一端是可活动的。这样设计便于放、取样品。除电极外，着色室的零部件均采用耐火、绝缘材料制成。电注入电极采用点阴极和平面阳极结构，其材料分别为纯钨和不锈钢，所选材料具有较高强度、硬度和赵好导电性。这种结构非常利于周定和着色晶体。系统经装配、良好；电极在氩气保护下无氧化作用，波动较小。此装置完全满足实验要求。调试后运行状况良好；着色室密闭性保持是好导电性：着色室

3、温度稳定，用此电注入装置分别在温度923K、电压20V和温度575K、电压600V下，对氯化钾晶体进行电注入着色，能有效地产生大量K、F、地、R、M和一些未知色心。对着色晶体不同位置进行了系统光谱测量并经合理地解谱，精确确定这些色心的光谱参数。光谱分析表明，在这两种条件下所产生色心的浓度不同：在高温低压条件下，生成的F心浓度低，聚集心的浓度高；而低温高压条件下的结果刚好相反。此外发现，电注入产生的色心呈梯度分布：注入点的色心浓度高，远离此点则低。这对某些色心应用而言，是一种不可多得的着色方法。对经电注入后晶体色心的产生、分解、聚集和转型等

4、进行了系统分析和研究，给出简明的色心形成与转化机理。研究结果表明，所研制的电注入装置具有自己的特色，既能满足研究的特殊需要，又可在国内快、好、省地加工出来。该电注入装置运行性能良好，可有效地对KCI晶体进行电注入着色，拓展了制备色心光存储和激光晶体材料的方法和手段。而且所获得着色KCI晶体丰富的光谱数据，为进一步研究奠定了基础。关键词：电注入装置，着色，KCl晶体，色心，光谱，形成机制ABSTRACTAlkalihalidecrystalscanbecoloredbydifferentways．Inourrecentwork,thecol

5、orationwaysofelectronbombardment，T-rayirradiation，two—photonabsorptionandxenonionimplantationweresystematicallyinvestigated，however,electrolyticcolorationwasnotinvoIvedinyet．Inthepresentwork,allelectrolyticcolorationapparatuswithingeniousstructureandexcellentperformancewa

6、scarefullymanufacturedbasedonthepresentconditionandpreviousresearches，bywhichKClcrystalsweresuccessfullycolored．Accordingtothedesign，theapparatusmainlyconsistedofheater,temperaturecontrollerandcolorationcabinetTheresistancetubefumacewithDTR-temperaturecontrollerwasusedast

7、heheaterinordertoobtainedanadjustabletemperaturerangeof100一1000oC．smalltemperaturefluctuationatfixedtemperatureandeasyapplicationsofvoltageandprotectivegas．Thecolorationcabinethasapipestructure．itsendwithgasinletisfixedandoutletendismobileforeaseofputtingonoroffthecrystal

8、Theotherpartsofthecolorationcabinetexceptfortheelectrodesaremadeoffireproofingandinsulativemater