微小晶粒的双折射率测试和稀土碳酸盐晶体的探索

发布时间：2020-11-18 20:32

　　 为了建立系统的科学有效的微小晶粒的双折射率测试方法,我们特意选取了具有不同双折射率大小的Al2O3、SiO2、KDP、LBO和BBO五种常用的光学晶体作为研究对象。将各个晶体分别研磨筛分成Ⅰ 100-170目,Ⅱ170-270目,Ⅲ270-400目和Ⅳ400-600目四个目数范围的晶粒,分别制作成4个目数范围的样片,结合补色原理利用偏光干涉法进行双折射率的测试。测试结果表明,双折射率的测试与筛子的目数范围和晶体粒径大小取值有关。五种晶体在Ⅲ270-400目目数范围的光程差测量值的平均值与光程差实测值相契合,也即是在此目数范围内的双折射率实验值与双折射率实测值符合一致。较Ⅲ目数范围而言,在Ⅰ 100-170,Ⅱ170-270和Ⅳ400-600目数范围的光程差实验值与光程差实测值存在偏差。并且在四个目数范围中,晶体粒径取中间值时,双折射率的实验值最接近大晶体双折射率实测值。因此,最理想测试条件为选取筛子的Ⅲ270-400目目数范围内的晶粒作为测试光程差R的测试对象,取粒径范围的中间值作为粒径d,最后根据公式R=Δn×d得到晶体的双折射率。这一方法将为我们对优秀非线性光学晶体的筛选打下坚实的基础。我们利用亚临界水热法合成了三例碱金属-稀土碳酸盐晶体KY(CO3)2,Na2Gd(CO3)F3和NaGd0.25Lu0.7s(CO3)F2。通过单晶X射线衍射测定了它们的晶体结构,结合粉末X射线衍射和红外测试进一步确认了其结构的准确性。通过热力学测试(TG曲线图)确定了化合物的热力学性质。紫外-可见漫反射光谱表明了三个化合物的紫外截止边都可能低于200nm,具有应用于深紫外区域的潜能。理论计算表明三个晶体都具有大双折射率,分别是0.105,0.084和0.198。三个晶体展现出不同的碳酸根基团排列,通过研究这些碳酸根基团的排列方式对双折射率的影响,得出其大双折射率均起源于微观各向异性极化率和[CO3]基团的最优排列。这三个化合物的合成为发展和推进其他具有大双折射率的深紫外材料提供了理论和实验指导。
【学位单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O734
【部分图文】：

图１－１冰洲石的双折射现象??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ?ｏｆ?Ｉｃｅｌａｎｄ?ｃｒｙｓｔａｌ??射入非均质体后将产生双折射现象［３７］。以冰洲石为例说明。冰洲石，属于三方晶系，??空间群Ｒ３ｃ，具有菱面体解理，其菱面体中分线的方向为ｃ轴方向（图ｌ－１－ａ）。如??图ｌ－１－ｂ所示，先在纸面画一个点，然后将冰洲石按菱面方向向下放置有点的位置，??此时，透过冰洲石可以看到有两个点出现。〇点与纸上的点重合，ｅ点为偏离纸上的??点。将冰洲石以发现位置为圆心逆时针旋转时，〇点保持不变，ｅ点围绕〇点作逆时??针圆周运动（图ｌ－１－ｃ）。将冰洲石围绕解理面长对角线转动，ｅ点逐渐趋向〇点，??当ｃ轴完全垂直纸面时，〇点和ｅ点重合为一点（图ｌ－１－ｄ）。因此，双折射现象可??以理解为是入射光穿过非均质矿物后被分解成了两束速度不同、振动方向相互垂直??的偏光的现象。??入射光沿某个方向进入非均质体时，并没有分解成两束速度不同、振动方向相??互垂直的偏光，这种特定的方向我们称之为光轴。中级晶族（六方晶系、四方晶系、??

目前的偏光干涉法主要应用于正交偏光镜。而正交偏光是指下偏光镜与上偏光??镜一起作用，且其振动方向相互垂直。“ＰＰ”和“ＡＡ”分别表示下偏光镜和上偏光镜的??振动方向，且“ＰＰ”和“ＡＡ”相互垂直，如图１－５所示。在正交偏光镜间不放晶片时，??光穿过下偏光镜的过程中，光波的振动方向全部转化为ＰＰ，形成偏光，到达上偏光??镜时，因为其振动方向与ＡＡ相互垂直，被吸收，所以视域呈现完全黑暗。当在载??－１３－??

不发生双折射，旋转载物台３６０°，视域保持黑暗，此现象被称为全消光。??波长为的单色光射入下偏光镜，透出平行ＰＰ的偏光，进入与上下偏光镜斜交??的晶片（图１－５），分解形成两束偏光，其振动方向分别平行于光率体半径心和心??（两束偏光以心和心表示）。其中，Ｉ为慢光（折射率Ｎｓ），Ｋ２为快光（折射率??Ｎｆ）。由于１和心在通过晶片的过程中速度不一样，必然产生光程差（Ｒ）。设光??在空气中传播速度Ｃ。，慢光和快光通过厚度为ｄ的晶片的时间分别为ｔｊＰｔｆ，贝ＩＪ：??Ｒ?＝?Ｃ０?ｘ?（ｔｓ?—?ｔ，）?＝?Ｃ〇?ｘ?泛?＿?告）＝ｄ?ｘ?（舍—ｇ）??（１－１４）??匕和々分别代表慢光和快光在晶体中的传播速度。根据折射率定义Ｎ?＝?｜，带入式??Ｉ??－１４－??
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本文编号：2889175