CC BY
21DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-80-81
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ СВЕТОВОДОВ
ИЗ КРИСТАЛЛОВ СИСТЕМЫ AgBr - Agi
*
Салимгареев Д.Д., Южакова А.А., Львов А.Е., Жукова Л.В. , Корсаков А.С.
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург
E-mail: [email protected]
Для современной инфракрасной техники актуален поиск волоконных материалов, прозрачных в среднем инфракрасном (ИК) диапазоне спектра (от 0,2 до 50,0 мкм). В настоящее время перспективными оптическими материалами для изготовления волоконных световодов среднего ИК-диапазона являются халькогенидные и фторцирконатные - фторгафниевые (флюоридные) стекла, а из кристаллов - твердые растворы галогенидов серебра и одновалентного таллия.
В научной лаборатории Волоконных технологий и фотоники УрФУ разрабатываются различные кристаллические системы для изготовления инфракрасных световодов на основе галогенидов серебра и одновалентного таллия, такие как AgCl - AgBr, AgBr - TlI, AgBr - TlBr0,46I0,54 и другие системы. Одной из последних разработок является кристаллическая система AgBr - Agi. Авторами работы была уточнена фазовая диаграмма данной системы [1]. Установлено, что синтез кристаллов можно проводить в концентрационном диапазоне от 0 до 40 мол. % Agi в AgBr. Опираясь на построенную фазовую диаграмму, были подобраны режимы для синтеза сырья и выращивания монокристаллов. Получение сырья проводили гидрохимическим методом термозонной кристаллизации-синтеза (ТЗКС), который сочетает в себе синтез и очистку исходных компонентов. Конечным продуктом процесса ТЗКС является однофазное гомогенное сырье высокой степени чистоты (чистота до 99,9999 %) [2]. Из полученного сырья методом Бриджмена были выращены монокристаллы с содержанием иодида серебра 6, 13, 19, мол %. Полученные кристаллы подвергались химико-механической обработке, целью которой являлась их подготовка к дальнейшему изготовлению инфракрасных световодов методом экструзии на промышленном прессе ПОИ-500 [3].
Для изготовления инфракрасных световодов были подобраны режимы экструзии, которая световодов проводилась в два этапа. На первом этапе исходные кристаллы диаметром 16 мм перетягивались в заготовки диаметром 8 мм, из которых в последующем были вытянуты световоды диаметром й 0,5 метра для каждого из составов кристаллов. Для всех изготовленных световодов был определен диапазон спектрального пропускания. Для этого применялся ИК-Фурье спектрометр Shimadzu IRPresige-21 (делитель луча - CsI, детектор - DLaTGS, диапазон съемки 1,28 - 40,0 мкм, разрешении 4 см-1) и специальная волоконно-оптическая приставка для подключения световодов. Полученные спектры пропускания, снятые в режиме фона, представлены на рис. 1.
Длина волны, мкм
Рис. 1. Спектры пропускания световодов составов 6,13,19 мол. % Agi в AgBr
Для получения достоверных данных по спектральному пропусканию световодов все волокна были отторцованы на специально изготовленной машинке с применением стеклянного резца. На
рис. 2 представлена микрофотография поверхности торцов световодов, полученные на оптическом микроскопе цVizo-MET-221 АО «ЛОМО».
рГТмФр
I Обыктов 5Э*
Рис. 2. Микрофотография поверхности торца световода состава 19 мол. % Agi в AgBr
Из спектров на рис. 1 видно, что с полученные нами световоды прозрачны от 3,0 до 25,0 мкм без окон поглощения. С увеличением содержания AgI в бромиде серебра происходит смещение дальневолнового края поглощения в сторону больших длин волн.
Световоды из кристаллов системы AgBr - AgI получены впервые в мире и являются прекрасными кандидатами для применения в медицине, поскольку в данном материале отсутствуют соединения одновалентного таллия. Также в медицине могут применяться известные световоды системы AgCl - AgBr, пропускающие в диапазоне от 3,0 до 18,0 мкм. Однако их применение сдерживается из-за высокой светочувствительности. Полученные новые световоды на основе системы AgBr - AgI, помимо расширенного спектрального диапазона (до 25,0 мкм), также имеют повышенную фотостойкость, что является неоспоримым преимуществом перед хлорсодержащей системой. Также следует отметить, что помимо применений в медицине, изготовленные световоды системы AgBr - AgI могут найти широкое применение в ИК спектроскопии, тепловидении, системах связи, лазерной технике и многих других областях.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, проект № FEUZ-2020-0058 (Н687.42Б.223/20).
Литература
1. Salimgareev D. et al, Optical Materials. 114, 110903 (2021)
2. Жукова Л., Корсаков А., Салимгареев Д., Инфракрасные кристаллы. Теория и практика. Екатеринбург : УМЦ УПИ, 205 (2015)
3. Жукова Л. и др., Волоконные световоды для среднего инфракрасного диапазона, Екатеринбург : УМЦ УПИ, 247 (2016)
