| Περίληψη |
Η παρούσα εργασία αναφέρεται στη μελέτη της φωτοευαισθησίας φωσφορικής υαλώδους μήτρας, μετά από έκθεση σε υπερβραχέους παλμούς υπεριώδους ακτινοβολίας λέιζερ. Η υαλώδης μήτρα που χρησιμοποιήθηκε είναι η IOG-1 η οποία κατασκευάζεται από την εταιρία Schott USA, και φέρει προσμίξεις ιόντων σπανίων γαιών Er και Yb. Η μελέτη της φωτοευαισθησίας του παραπάνω ύαλου πραγματοποιήθηκε σε τρία στάδια.
Στο πρώτο στάδιο, δείγματα του υλικού υπέστησαν φωτοβόληση με ακτινοβολία KrF λέιζερ στα 248nm και παλμούς χρονικής διάρκειας 120fs, 500fs και 120fs. Στην συνέχεια με χρήση φασματοσκοπικών μετρήσεων πραγματικού και μεταγενέστερου χρόνου προσδιορίστηκαν τα φάσματα απορρόφησης τα οποία δημιουργούνται μετά την έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία. Μέσω αυτών των φασμάτων απορρόφησης και εφαρμόζοντας την τεχνική των Kramers-Kronig, υπολογίστηκαν οι μεταβολές του δείκτη διάθλασης οι οποίες οφείλονται στην δημιουργία χρωματικών κέντρων. Τα δημιουργούμενα χρωματικά κέντρα ταυτοποιήθηκαν με την ανάλυση των φασμάτων σε γκαουσσιανές ζώνες απορρόφησης και ποσοτικοποιήθηκαν εφαρμόζοντας την σχέση Smakula. Στη συνέχεια, και με βάση την θεωρία των Mott και Davis, προσδιορίστηκαν οι μεταβολές του οπτικού ενεργειακού χάσματος της υαλώδους μήτρας οι οποίες προκλήθηκαν από την προηγούμενη ακτινοβόληση. Επιπλέον, φασματοσκοπικές μετρήσεις μικρο-Raman πραγματοποιήθηκαν με στόχο την διερεύνηση δομικών αλλαγών στο μικρο-πλέγμα της γυάλινης μήτρας. Από τα παραπάνω πειραματικά δεδομένα και την πολυσχιδή επεξεργασία τους, προέκυψαν πληροφορίες για τις φωτοεισαγώμενες μεταβολές στην χημική τάξη του υλικού.
Στο δεύτερο στάδιο της παρούσας εργασίας, προκειμένου να διερευνηθούν περαιτέρω οι μηχανισμοί της φωτοευαισθησίας του υλικού, πραγματοποιήθηκε η εγγραφή μονοδιάστατων φραγμάτων περίθλασης Bragg, με χρήση ακτινοβολίας KrF λέιζερ στα 248nm και παλμούς χρονικής διάρκειας 120fs, 500fs και 5ps. Από μετρήσεις της ικανότητας απόδοσης σκέδασης των φραγμάτων, προσδιορίστηκαν οι συνολικές φωτοεισαγόμενες μεταβολές του δείκτη διάθλασης και συγκρίθηκαν με αυτές που προκύπτουν με βάση την τεχνική Kramers-Kronig. Εν γένει, αλλαγές δείκτη διάθλασης της τάξης των 4x10-4, προσδιορίστηκαν με χρήση της τεχνικής Kramers-Kronig, ενώ αντίστοιχα αλλαγές της τάξης 8x10-5, μετρήθησαν από την σκέδαση των φραγματων Bragg.
Στο τελευταίο μέρος της διπλωματικής μελετήθηκε η μεταβολή της σκληρότητας Knoop των εκτεθειμένων γυάλινων δειγματων, για την περαιτέρω ταυτοποίηση φωτο-επαγώμενων μηχανικών και δομικών αλλαγών. Συγκεκριμένα η παραπάνω μελέτη πραγματοποιήθηκε για δείγματα εκτεθειμένα σε ακτινοβολία KrF λέιζερ στα 248nm, με διάρκεια παλμού 120fs, 500fs και 5ps, και ArF λέιζερ στα 193nm και διάρκειας παλμού 10ns. Τέλος, με χρήση του μοντέλου Marshal, και μέσω των προηγούμενων μετρήσεων σκληρότητας Knoop υπολογίστηκαν οι μεταβολές του μέτρου ελαστικότητας του εν λόγω γυαλιού, λόγω της ισχυρής φωτοβόλησης.
|
Μελέτη των οπτικών και δομικών ιδιοτήτων της φωσφορικής υαλώδους μήτρας IOG1 έπειτα από έκθεση σε ακτινοβολία υπερβραχέων παλμών υπεριώδους λέιζερ
