Кинетика люминесцирующих комплексов Nd³⁺ в растворах CCl₄–GaCl₃

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Для создания малотоксичной и дешевой жидкой лазерной среды приготовлены растворы тетрахлорметана, активированные Nd³⁺. Концентрация Nd³⁺ в растворах CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺ достигает 1 моль/л, тогда как время жизни возбужденного состояния Nd³⁺ не превышает 80 мкс и квантовый выход люминесценции Nd³⁺ меньше 0.3. Рассмотрены спектрально-люминесцентные свойства растворов CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺, кинетика образования и тушения люминесцирующих комплексов Nd³⁺. Скорость комплексообразования Nd³⁺ возрастает с увеличением соотношения [GaCl₃] : [Nd³⁺]. Ограничение времени жизни возбужденного состояния Nd³⁺ обусловлено перекрытием полосы поглощения раствора CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺ с люминесцентной полосой 4F3/2 → 4I15/2 неодима(III) в области длин волн 1840–1870 нм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. В. Тихонов

Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского

Автор, ответственный за переписку.
Email: gvtikhonov@ippe.ru
Россия, Обнинск

Е. А. Серегина

Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского

Email: gvtikhonov@ippe.ru
Россия, Обнинск

А. В. Подкопаев

Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского

Email: gvtikhonov@ippe.ru
Россия, Обнинск

Список литературы

  1. Varshney A.K., Mainuddin, Singhal G., Nayak J. // Infrared Phys. Technol. 2023. V. 136. 105064. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2023.105064
  2. Аникиев Ю.Г., Жаботинский М.Е., Кравченко В.Б. Лазеры на неорганических жидкостях. М.: Наука, 1986.
  3. Серегина Е.А. // Хим. физика. 1996. Т. 15. № 8. С. 23–27.
  4. Мельников С.П., Сизов А.Н., Синянский А.А. Лазеры с ядерной накачкой: Монография. Саров: РФЯЦ–ВНИИЭФ, 2008.
  5. Добровольский А.Ф., Кабаков Д.В., Серегин А.А. и др. // Квантовая электрон. 2009. Т. 39. № 2. С. 139.
  6. Серегина Е.А., Добровольский А.Ф., Кабаков Д.В. и др. // Квантовая электрон. 2009. Т. 39. № 8. С. 705.
  7. Батяев И.М., Морев С.Ю. // Журн. прикл. химии. 1994. Т. 67. № 9. С. 1509.
  8. Ault E.R., Comaskey B.J., Kuklo T.C. High average power laser using a transverse flowing liquid host. U.S. Patent 6600766 B1, 2003.
  9. Comaskey B.J., Scheibner K.F., Ault E.R. Liquid heat capacity lasers. U.S. Patent 7212558 B2, 2007.
  10. Xu Z., Su Y., Li C.-L. et al. // High Power Laser And Particle Beams. 2006. V. 18. № 12. P. 1941. https://caod.oriprobe.com/articles/11637037/Experimental_study_on_diode_pumping_inorganic_liquid_laser_output.htm
  11. Li M., Wang Y., Li C.-L. et al. // Acta Opt. Sin. 2011. V. 31. № 2. P. 135. https://doi.org/10.3788/aos201131.0214004
  12. Kuhn V., Gottwald T., Stolzenburg C. et al. // Proc. Conf. on Solid State Lasers XXIV: Technology and Devices. San Francisco: SPIE, 2015. V. 9342. 93420Y. https://doi.org/10.1117/12.2079876
  13. Рощин А.В., Усин В.В. // Хим. физика. 2017. Т. 36. № 7. С. 3. https://doi.org/10.7868/S0207401X17070123
  14. Hari Babu Srivastava. // Technol. Focus. 2015. V. 23. № 4. P. 15. http://www.drdo.gov.in/drdo/pub/techfocus/ 2015/TF_August_2015_WEB.pdf
  15. Varshney A.K., Mainuddin M., Kumar S. et al. // Opt. Laser Technol. 2022. V. 148. 107740. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107740
  16. Varshney A.K., Mainuddin M., Singhal G., Nayak J. // Infrared Phys. Technol. 2022. V. 125. 104265. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2022.104265
  17. Varshney A.K., Mainuddin M., Kumar S. et al. // Opt. Laser Technol. 2023. V. 167. 109811. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.109811
  18. Тихонов Г.В., Бабкин А.С., Серегина Е.А., Серегин А.А. // Неорган. матер. 2017. Т. 53. № 10. С. 1122. https://doi.org/1010.7868/S0002337X17100165
  19. Бабкин А.С., Серегина Е.А., Серегин А.А., Тихонов Г.В. // Оптика и спектроскопия. 2018. Т. 125. № 4. С. 507. https://doi.org/10.21883/OS.2018.10.46703.157-18
  20. Серегина Е.А., Серегин А.А., Тихонов Г.В. // Оптика и спектроскопия. 2020. Т. 128. № 10. С. 1441. https://doi.org/10.21883/OS.2020.10.50012.305-20
  21. Денежкин И.А., Дюжов Ю.А., Кухарчук О.Ф. и др. // “Современная химическая физика”. XXXIII симпоз. Сб. тез. М.: Доблесть, 2021. С. 306.
  22. Dohare R.K., Mainuddin, Singhal G. // IJERECE. 2021. V. 8. № 7. P. 1. https://www.technoarete.org/common_abstract/pdf/IJERECE/v8/i7/Ext_93128.pdf
  23. Белькова Н.Л., Свинаренко В.А., Батяев И.М. Активное вещество для жидкостных лазеров. А.с. 766504 A1 СССР // Заявл. 05.03.1979. Опублик. 30.11.1994. https://www.elibrary.ru/download/ elibrary_41083508_76119515.pdf
  24. Батяев И.М., Кабацкий Ю.А. // Изв. АН СССР. Неорган. матер. 1991. Т. 27. № 9. С. 1928.
  25. Федоров П.И., Недев С.К. // Журн. неорган. химии. 1966. Т. 11. № 10. С. 2413. http://pavel-fedorov.sitecity.ru/lalbum_2202160615.phtml?pix=0&p_ident=lalbum_2202160615.p_0702164105
  26. Buchachenko A.L. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2024. V. 18. № 1. P. 229. https://doi.org/10.1134/S1990793124010068
  27. Серегина Е.А., Тихонов Г.В. // Хим. физика. 1996. Т. 15. № 8. С. 116.
  28. Любимов Е.И., Батяев И.М. // Журн. прикл. химии. 1972. Т. 45. № 6. С. 1176.
  29. Тихонов Г.В., Серегина Е.А. // Радиохимия. 2013. Т. 55. № 1. С. 29.
  30. Разумов В.Ф. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 2. С. 14. https://doi.org/10.31857/S0207401X23020139
  31. Координационная химия редкоземельных элементов / Под ред. Спицына В.И., Мартыненко Л.И. М.: МГУ, 1979.
  32. Серегина Е.А., Кабаков Д.В. // Оптика и спектроскопия. 2005. Т. 98. № 2. С. 254.
  33. Серегина Е.А., Серегин А.А., Тихонов Г.В., Подкопаев А.В. // Оптика и спектроскопия. 2023. Т. 131. № 3. С. 332. https://journals.ioffe.ru/articles/55382
  34. Каминский А.А. Лазерные кристаллы. М.: Наука, 1975.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектры поглощения растворов CCl₄ (1), CCl₄–GaCl₃ (2) и CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺ (3, 4), приготовленных из перхлората (3) и ТФА (4) неодима.

Скачать (66KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры поглощения растворов CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺, приготовленных из перхлората (1, 2) и ТФА (3–5) неодима; ([GaCl₃] : [Nd]) ᵢₙ = 8.1 (1, 2), 8.4 (3) и 2.5 (4, 5).

Скачать (50KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Поглощение растворов CCl₄–GaCl₃ (1) и CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺, приготовленного из ТФА (2–6); [GaCl₃] : [Nd³⁺] = 8.4; [Nd³⁺] = 0.25 моль/л; время комплексообразования: 2 (2), 5 (3), 9 (4), 15 (5) и 130 (6).

Скачать (54KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Полосы поглощения Nd³⁺ в растворах CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺, приготовленных из ТФА (1–5) и перхлората (6) неодима; [GaCl₃] : [Nd³⁺] = 3.8 (1), 6.2 (2), 8.9 (3), 13 (4), 17 (5) и 8.1 (6); [Nd³⁺] = (0.092 ± 0.004) моль/л.

Скачать (176KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Полосы поглощения Nd³⁺ в растворе CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺; [GaCl₃] : [Nd³⁺] = 3.8; [Nd³⁺] = 0.095 моль/л; время комплексообразования: 1 (1), 7 (2), 51 (3), 80 (4) и 93 (5).

Скачать (173KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Кинетические зависимости комплексообразования Nd³⁺ в растворах CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺; [GaCl₃] : [Nd³⁺] = 2.5 (1), 4.0 (2), 4.8 (3), 5.9 (4), 6.7 (5), 8.4 (6), 10.4 (7), 10.5 (8), 13 (9); соотношение ([GaCl₃] : [Nd³⁺])in – исходное.

Скачать (45KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Кинетические зависимости тушения люминесценции Nd³⁺ в растворах CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺ (номера кривых соответствуют номерам образцов из табл. 2).

Скачать (76KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Кинетические зависимости тушения люминесценции Nd³⁺ в растворах CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺, приготовленных из ТФА неодима; [GaCl₃] : [Nd³⁺] = 4.8 (1), 5.3 (2, 3), 5.9 (4) и 8.4 (5, 6); [Nd³⁺] ≈ (0.27 ± 0.03) моль/л.

Скачать (45KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Структура уровней и переходов между ними для Nd³⁺ в CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺: сплошные стрелки – излучательные, штриховые – безызлучательные переходы.

Скачать (22KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Спектр люминесценции Nd³⁺ в растворе CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺.

Скачать (25KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Спектры поглощения растворов CCl₄–GaCl₃–Nd³⁺, приготовленных из ТФА (1) и перхлората (2) неодима, τ = 0.07 мс, SOCl₂–GaCl₃–Nd³⁺, τ = 0.3 мс (3), и длина волны люминесцентного перехода ⁴F₃/₂ → ⁴I₁₅/₂ неодима(III) (4).

Скачать (47KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025