Wpływ porowatości na własności optyczne ceramiki MgAl₂O₄ w podczerwieni

• Autorzy: Możdżonek M. , Wajler A. , Węglarz H.

Warianty tytułu

EN

Influence of residual pores on optical properties of MgAl₂O₄ ceramics in the infrared range

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy wykazano, że straty w transmitancji dla ceramiki MgAl₂O₄ spowodowane są rozpraszaniem fali elektromagnetycznej na porach obecnych w ceramice. Badania przeprowadzone zostały za pomocą metod mikroskopowych oraz spektroskopii w zakresie światła widzialnego i podczerwieni. Poziom transmitancji w funkcji długości fali zależy od stopnia porowatości ceramiki, rozmiaru porów oraz rozkładu ich wielkości. Do wyznaczenia współczynnika rozpraszania zastosowano teorie rozpraszania Mie z uwzględnieniem rozkładu rozmiarów porów. Porównując transmitancję obliczoną teoretycznie ze zmierzoną określono rozkład rozmiarów porów oraz porowatość ceramiki. Uzyskano dobrą zgodność z danymi eksperymentalnymi. Pomiary odbicia całkowitego oraz wyznaczony współczynnik asymetryczności pokazały, że rozpraszanie zachodzi głównie w kierunku padania fali.

EN

The aim of the present work was to study the influence of residual porosity on the transmission of polycrystalline MgAl₂O₄. Spinel samples were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy as well as IR and VIS spectroscopy. It was showed that the inline transmission is sensitive to the microstructure of a ceramic and depends on the total porosity, the pore size and the pore distribution. Mie theory for light scattering was applied to compute scattering coefficients. Transmission curves versus wevelength for spinel MgAl₂O₄ were also estimated on the basis of of the pore radius r_m, the width of the distibution a and the porosity V_p. Finaly, the calculated transmission curves were compared with the experimentally determined transmission using r_m, σ and V_p as parameters. Good agreement with experimental data was obtained. It was proved that light is mainly scatered in the forward direction.

Słowa kluczowe

PL

ceramika przezroczysta; MgAl2O4; porowatość; własność optyczna

EN

transparent ceramic; MgAl2O4; porosity; optical properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 39, nr 1
• Strony: 11--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Możdżonek M.

autor

Wajler A.

autor

Węglarz H.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Sindel M., Travitzky N.A., Claussen N.: Influence of magnesium-aluminum spinel on the directed oxidation of molten aluminum alloys, J. Am. Ceram. Soc., 73 (1990)2615
• [2] Ganesh I., Bhattacharjee S., Saha B. R, Johnson R., Rajeshwary K., Sengupta R., Rao M.Y.R., Y.R. Mahajan: An efficient MgAl2O4 spinel additive for improved slag erosion and penetration resistance of high-Ał2O3 and MgO-C refractories, Ceram. Inter., 28(2002) 245
• [3] Ganesh I., Srinivas B., Johnson R., Saha B.P., Mahajan Y.R.: Microwave assisted solid state reaction synthesis of MgAl2O4 spinel powders, J. Eur. Ceram. Soc., 24 (2004) 201
• [4] Baudin G., Martinez R., Pena P.: High-temperature mechanical behavior of stoichiometric magnesium spinel, J. Am. Ceram. Soc., 78 (1995) 1857
• [5] Handbook of Optics, Vol. 2, 2nd ed. McGraw-Hill 1994
• [6] Meyer J. R. - Arendt, Wstęp do optyki, PWN, 1977
• [7] Bohren C. R, Huffman D. R.: Absorption and scattering of light by small particles, JOHN WILEY & SONS
• [8] Apetz R., van Bruggen M.P.B.: Transparent Alumina: A Light-Scattering Model, J. Am. Ceram. Soc., 86 (2003) 480
• [9] Peelen J. G. L, Metselaar: Light scattering by pores in polycrystalline materials: Transmission properties of alumina Journal of Applied Physics 45, 1 (1974) 216
• [10] Program MiePlot autor Philip Laven, [e-mail]
• [11] Yamashita L, Nagayama H., K. Tsukuma: Transmission Properties of Translucent Polycrystalline Alumina, J. Am. Ceram., 91 (2008) 2611