Новосибирские ученые создали эффективные кристаллы для лазеров





Лазерная промышленность постоянно развивается, предъявляя новые требования к кристаллам, которые являются рабочей основой в твердотельных лазерах, и именно от них зависит генерация излучения.

В лаборатории роста кристаллов Института геологии и минералогии имени В. С. Соболева СО РАН создали кристаллы бромида и хлорида, которые позволяют получить излучение до десяти микрон вместо традиционных пяти.

Кристаллы состоят из трех элементов: галогенида (брома или хлора), калия или рубидия и свинца, их легируют, то есть внедряют примеси, редкоземельными элементами (РЗЭ). Генерация происходит на переходах ионов в РЗЭ, но, к сожалению, этот процесс не всегда является излучательным: в кристаллах с высокой энергией фононного спектра происходит безызлучательный переход, при котором только выделяется тепло.

Это характерно для "легких" матриц. Новые кристаллы бромида и хлорида позволяют избежать этой проблемы: из-за того что они состоят из тяжелых атомов, которые сложно "раскачать" и перевести в тепловую энергию, происходят в основном излучательные процессы.

Тем не менее, без трудностей не обошлось. В группе матриц, содержащих рубидий и отличающихся хорошим качеством, был низкий коэффициент внедрения редкоземельных элементов - недостаточный, чтобы эффективно генерировать излучение. В случае, когда в кристаллах был калий, наблюдалась другая сложность - в процессе фазовых переходов там возникали дефекты, разлагающие лазерный пучок.  

"Решая эту проблему, мы получили смешанное соединение двух групп: достигли и хорошего оптического качества, и коэффициента внедрения, - рассказывает научный сотрудник Института геологии и минералогии СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Александра Тарасова. - На этом мы не остановились и решили утяжелить матрицу, внедрив в нее стронций вместо калия и рубидия. Это повысило плотность кристалла, и теперь его можно использовать не только как лазерную матрицу, но и в качестве сцинтиллятора".



Сцинтиллятор - это вещество, светящееся при поглощении ионизирующего излучения. Из-за того, что новый кристалл обладает такими свойствами, его можно использовать в качестве детектора гамма-квантов. 

Кристаллы также будут полезны в высокочувствительных спектрометрах. Дело в том, что у каждой молекулы есть свой определенный колебательный спектр (индивидуальный, как отпечатки пальцев) - если исследовать его с помощью лазерных приборов, можно, например, изучать состав воздуха со всеми его примесями. В средах до пяти микрон (такое излучение генерируют традиционные кислородосодержащие кристаллы) определение веществ по колебательному спектру затруднено из-за того, что существует проблема поглощения излучения водяным паром, содержание которого в воздухе на порядки выше чем других газов. Пары H2O и CO2 "задавливают" исследуемые молекулы - это вынуждает ученых продвигаться дальше, в инфракрасный спектр, который можно исследовать с высокой точностью благодаря, например, кристаллам галогенидов. 

Созданные учеными материалы уже запатентованы, а исследования с ними ведутся как в России, так и за границей - в Италии, Японии и США.

 

Издание "Наука в Сибири" .



Игра по правилам - Газета Ведомости Преподаватель программирования из Новосибирска разработал вместе с детьми виртуальный тренажёр для отработки ПДД Станислав Проненко вместе со своими учениками-разработчиками в студии «Безопасная среда» на ВГТРК.
Газета Ведомости
В Алтайском крае предупредили о подъеме уровня воды в реках - 4S-Info.Ru Фото: ГУ МЧС по Алтайскому краю По данным Западно-Сибирского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, в период с 27 по 30 марта ожидается вскрытие реки Алей в районе села Старо-Алейского,
4S-Info.Ru
Редкую патологию обнаружили у девочки из Новосибирска - более десяти лет потребовалось, чтобы установить диагноз Ребенок не может нормально питаться, твердая пища вызывает боль и кровотечения во рту.
ГТРК Новосибирск
С Сергеем Михалковым – весело! - ЦБС Баганского района Во второй день Недели детской книги в библиотеке состоялась встреча с воспитанниками детского сада «Колокольчик».
ЦБС Баганского района
Поезд, идущий в овраге - Газета Ведомости «Собаки» и «Гадкий утёнок» — какие сюрпризы приготовили детям новосибирские театры?
Газета Ведомости
С новым званием! - Краеведческий музей Поздравляем Риту Анатольевну Полянскую с присвоением звания «Почетный работник культуры» Новосибирской области!
Краеведческий музей