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Título: Síntese e estudo das propriedades ópticas de vidros de chumbo borossilicatos dopados com íons de itérbio em função da concentração e temperatura
Autor(es): Bernardino, Filippe de Carvalho
Orientador(es): Lourenço, Sidney Alves
Palavras-chave: Vidro - Propriedades ópticas
Vidro - Fusão
Metais de terras-raras
Glass - Optical properties
Glass fusing
Rare earth metals
Data do documento: 10-Jun-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Citação: BERNARDINO, Filippe de Carvalho. Síntese e estudo das propriedades ópticas de vidros de chumbo borossilicatos dopados com íons de itérbio em função da concentração e temperatura. 2015. 49 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2015.
Resumo: Elementos de Terras Raras são objetos de estudo em diferentes áreas na ciência devido às suas propriedades espectroscópicas e magnéticas com possível aplicação na construção de diferentes dispositivos eletro-ópticos. Neste trabalho, foram sintetizados, pelo método de fusão, vidros de Chumbo borosilicato dopados com íons de Itérbio no estado +3. Este íon foi escolhido para dopar a matriz vítrea porque quando comparado com os demais possui o esquema de níveis de energia mais simplificados, com apenas dois estados energéticos, que o torna muito atrativo para construção de dispositivos ópticos de alta eficiência. Os vidros foram fundidos variando a concentração dos óxidos, com o intuito de encontrar uma temperatura ideal de fusão. Estas matrizes foram dopadas com óxido de Itérbio (Yb2O3) e tratadas posteriormente com temperaturas, informadas pela análise de calorimetria diferencial de varredura, próximas as temperaturas de transição vítrea e temperatura de cristalização. As propriedades ópticas do íon Itérbio (Yb3+) inserido em uma matriz vítrea de Chumbo Borosilicatos, foram analisadas através das técnicas de absorção óptica, fotoluminescência, que identificou um pico em 975 nm referente transição dos níveis 2F7/2 e o mais energético é 2F5/2, o nível mais estável do Yb3+. A medida que se elevava a concentração desde íon a intensidade dos picos de absorção e emissão intensificava, confirmando a dopagem. O tratamento térmico a 470 °C durante 3 horas foi efetivo, iniciando uma cristalização na matriz. Isso foi identificado pelas técnicas de absorção e Infravermelho. O tempo de vida se reduzia com o aumento da concentração do íon Yb3+ devido a um mecanismo identificado pela equação de Stokowsk.
Abstract: Rare Earths elements are objects of study in different areas of science because of their spectroscopic and magnetic properties with potential application in the construction of various electro-optical devices. In this work, it will be synthesized by the fusion method lead borosilicate glasses doped with Ytterbium ions in the state +3. Ion Ytterbium was chosen to dope the glass matrix as compared with other land-rare, this has the scheme more simplified energy levels, with only two energy states, which makes this very attractive ion for manufacturing optical devices high efficiency. The glasses will be melted by varying the concentration of oxides in order to find an optimal melting temperature. These matrices will be doped with ytterbium oxide and subsequently annealed with temperatures informed by analysis of differential scanning calorimetry, near the glass transition temperatures and crystallization temperature. Ion Ytterbium was chosen to dope the glass matrix as compared with other Rare Earth, this has the scheme more simplified energy levels, with only two energy states, which makes this very attractive ion for manufacturing optical devices high efficiency. The optical properties of the ion Ytterbium (Yb3+) doped in a glassy matrix of lead borosilicates, were analyzed by the optical absorption and photoluminescence techniques, which revealed a peak at 975 nm relative to the transition of 2F7/2 levels and more energy is 2F5/2, the most stable level of Yb3+. As the concentration rises from the ion intensity of the absorption and emission peaks intensified, confirming doping. The heat treatment at 470 °C for 3 hours was effective in initiating crystallization matrix, identified by infrared and absorption techniques. The lifetime is reduced with increasing concentration of Yb3+ ions due to a mechanism identified by the Stokowsk ratio.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12266
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