Recharging processes of Cr ions in Mg₂SiO₄ and Y₃Al₅O₁₂ crystals under influence of annealing ang ɣ-irradiation

• Autorzy: Kaczmarek S. M. , Chen W. , Boulon G. , Włodarski M. , Kaczmarek M. , Podgórska D.

Warianty tytułu

PL

Procesy zmiany stanów ładunkowych jonów chromu w kryształach Mg₂SiO₄ oraz Y₃Al₅O₁₂ pod wpływem wygrzewania i naświeltania kwantami gamma

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badano procesy zmiany stanu ładunkowego jonów chromu monokryształów Mg₂SiO₄:Mg, Cr pod wpływem wygrzewania w tlenie oraz w powietrzu, a także w efekcie naświetlania kwantami gamma, porównując je do zmian obserwowanych w monokryształach Y₃Al₅O₁₂ :Mg, Cr. Powstawanie czterowartościowych jonów chromu w Mg₂SiO₄:Mg, Cr jest uwarunkowane nie tylko wyjściową koncentracją chromu, ciśnieniem parcjalnym tlenu oraz obecnością w tym krysztale dużej ilości wakansów tlenowych lecz również zewnętrznym polem radiacyjnym, np. kwantów gamma. Dodatkowa absorpcja po naświetlaniu kwantami gamma wykazuje spadek intensywności absorpcji jonów chromu w pewnych obszarach widma absorpcji i wzrost w innych obszarach tego widma, sugerując występowanie efektów zmiany stanów ładunkowych chromu. Przy okazji powstają centra barwne w obszarze 380-570 nm mogące uczestniczyć w procesie transferu energii do jonów chromu i dające tym samym wzrost emisji Cr⁴⁺. Przeciwnie do kryształu fosterytu, widmo absorpcji kryształu YAG:Mg, Cr po naświetleniu kwantami gamma wykazuje tylko wzrost absorpcji jonów chromu. Obserwowane zmiany widma absorpcji pod wpływem kwantów gamma sugerują, że kwanty gamma jonizują tylko jony chromu w tym krysztale.

EN

Recharging processes of chromium ions were investigated for Mg₂SiO₄:Mg, Cr single crystals using annealing in O₂ and in the air and ɣ-irradiation, as compare to YAG:Mg, Cr single crystals. The formation of tetravalent Cr ions in the Mg₂SiO₄:Mg, Cr is related not only to the initial Cr content in the melt, oxygen partial pressure and O²⁻ vacancy existing in the crystal, but also to the external field such as ɣ-irradiation. The additional absorption after ɣ-irradiation shows the decrease in intensity of the absorption of Cr³⁺ and Cr⁴⁺ ions in some part of the spectrum and the increase in the other part giving evidence on recharging effects between Cr³⁺ and Cr⁴⁺. There arises also color centers observed between 380 nm and 570 nm that may participate in the energy transfer of any excitation to Cr⁴⁺ giving rise to Cr⁴⁺ emission. Opposite to forsterite crystal, absorption spectrum of YAG:Mg, Cr crystal after ɣ-irradiation reveals only increase in the absorption of the Cr bands. The observed behavior of the absorption spectrum of YAG:Mg, Cr crystal under influence of ɣ-irradiation suggess that ɣ-irradiation ionizes only Cr ions.

Słowa kluczowe

PL

kryształy Mg2SiO4; kryształy Y3Al5O12; absorpcja; widma absorpcyjne

EN

Mg2SiO4 crystals; Y3Al5O12 crystals; absorption; absorption spectra

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 52, nr 12
• Strony: 89--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Kaczmarek S. M.

• Technical University of Szczecin, Institute of Physics, Al. Piastów 48, 70-310 Szczecin

autor

Chen W.

• Claude Bernard / Lyon 1 University, Physical Chemistry of Luminescent Materials, UMR CNRS 5620, Bat. A. Kastler, 10 rue Ampere, 69622 Villeurbanne, France

autor

Boulon G.

• Claude Bernard / Lyon 1 University, Physical Chemistry of Luminescent Materials, UMR CNRS 5620, Bat. A. Kastler, 10 rue Ampere, 69622 Villeurbanne, France

autor

Włodarski M.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics, 2 Kaliski Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Kaczmarek M.

• A. Mickiewicz Sec. School Piastów

autor

Podgórska D.

• Technical University of Szczecin, Institute of Physics, Al. Piastów 48, 70-310 Szczecin

Bibliografia

• [1] V. PETRICEVIC, S. К. GAYEN AND R. R. ALFANO. Applied Physics Letters 53 (1988), p. 2590.
• [2] H. R VERDUN, L. M. THOMAS, D. R. ANDRAUSKAS, T. MCCOLLUM AND A. PINTO. Applied Physics Letters 53 (1988), p 2593
• [3] C. CHUDOBA, J. G. FUJIMOTO, E. P. IPPEN AND H. A. HAUS. Optics Letters 26 (2001), p. 292
• [4] G. R. BOYER AND G. KONONOVITCH. Optics Communications 133 (1997), p. 205
• [5] Y. YAMAGUCHI, K. YAMAGUSHI AND Y. NOBE. Journal of Crystal Growth 128 (1993), p. 996.
• [6] W. CHEN AND G. BOULON, Optical Materials, "Growth mechanism of Cr:forsterite laser crystal with high Cr concentration”, in the print
• [7] S. M. KACZMAREK, W. ŻENDZIAN, T. ŁUKASIEWICZ, K. STĘPKA, Z. MOROZ, S. WARCHOŁ, „Effects of gamma irradiation and annealing treatments on the performance of Cr: Tm;Ho: YAG lasers”, Spectrochimica Acta A5-I (1998), pp. 2109-2116
• [8] R. D. SHANNON AND C. T. PREWITT. Acta Crystallographica B25 (1969), p. 925
• [9] R. MONCORGÉ, H. MANAA AND G. BOULON. Optical Materials 4 (1994), p 139.
• [10] M. GAFT, G. BOULON, G. PANCZER, Y. GUYOT, R. REISFELD, S. VOTYAKOV AND G. BULKA, Journal of Luminescence 87-89 (2000), p. 1118.
• [11] M. HAZENKAMP AND H. GUDEL. Journal of Luminescence 69 (1996), p 235.
• [12] S. M. KACZMAREK, R. JABŁOŃSKI, I. PRACKA, G. BOULON, T. ŁUKASIEWICZ, Z. MOROZ, S. WARCHOŁ, „Radiation defects in SrLaGa30 single crystals doped with rare-earth elements”, NIMB 142 (1998), 515-522.
• [13] I. SH AKHMADULIN, S. A. MHIACHEV AND S. P. MIRONOV, "Thermo- and photoinduced defects in Y3Al5O12, crystals”, NIMB 65 (1992), 270-274.
• [14] S. M. KACZMAREK, M. BERKOWSKI, Z. MOROZ, S WARCHOŁ, „Effect of annealing and irradiation on the optical properties of oxides crystals”, Acta Phys. Pol. A, vol 96 (1999), 417-427.