Details

Предмет исследования. Многослойные керамики YAG/YSZ, активированные ионами редкоземельных элементов. Цель работы. Изготовление люминесцентной многослойной керамики состава YAG:CeO[2]/YSZ:Eu[2]O[3] с повышенным фактором формы методом электроимпульсного плазменного спекания и определение комплекса ее оптико-люминесцентных характеристик с потенциалом применения в качестве преобразователя излучения. Метод. Исследуемые образцы керамики получены электроимпульсным плазменным спеканием. Оценка морфологии и спектрально-люминесцентных свойств материалов проведена методами электронной микроскопии, фото- и катодолюминесцентной спектрометрии. Основные результаты. Продемонстрирована возможность изготовления люминесцентной многослойной керамики YAG:CeO[2]/YSZ:Eu[2]O[3] методом электроимпульсного плазменного спекания с повышенным фактором формы. Изучена динамика относительной усадки. Показано, что параметры электроимпульсного плазменного спекания (температура 1450 C, давление подпрессовки 80 МПа, продолжительность изотермической выдержки 30 мин) являются достаточными для получения относительно плотной многослойной керамики выбранного состава. Проведенные исследования спектральных характеристик излучения функционально-градиентной керамики YAG/YSZ с оксидами европия и церия позволили установить основные типы центров свечения и определить взаимное влияние различных слоев на результирующий спектр свечения. Спектры интегральной катодо- и фотолюминесценции полученной многослойной керамики согласуются с известными представлениями о центрах свечения в однослойных материалах YAG и YSZ. Практическая значимость. Полученные в работе результаты комплексных исследований многослойных керамических материалов на основе YSZ/YAG, активированных ионами редкоземельных элементов, могут быть использованы в качестве преобразователей мощного лазерного излучения.

Subject of study. Multilayer YAG/YSZ ceramics doped with rare earth ions. Aim of study. Production of luminescent multilayer ceramics of the composition YAG:CeO[2]/YSZ:Eu[2]O[3] with an increased shape factor using spark plasma sintering technique and study of its optical-luminescent characteristics complex with potential for use as a radiation converter. Method. The functionally graded ceramic samples under study were obtained by spark plasma sintering technique. The assessment of the morphology and spectral-luminescent properties of the materials was carried out using electron microscopy, photo- and cathodoluminescence spectrometry. Main results. The possibility of producing luminescent multilayer ceramics of the YAG:CeO[2]/YSZ:Eu[2]O[3] composition using spark plasma sintering technique with an increased shape factor has been demonstrated. The dynamics of relative shrinkage has been studied. It has been shown that the Spark Plasma Sintering technique parameters (temperature 1450 C, pre-pressure 80 MPa, isothermal exposure duration 30 min) are sufficient to obtain relatively dense multilayer ceramics of the selected composition. The studies of the spectral characteristics of YAG/YSZ functionally graded ceramics doped with europium and cerium oxides made it possible to establish the main types of luminescence centers and determine the mutual influence of different layers on the luminescent properties. The integral cathode and photoluminescence spectra are consistent with existing ideas about luminescence centers in YAG and YSZ materials, which confirms the success of the functionally graded ceramics sintering. Practical significance. The results of complex studies of YSZ/YAG multilayer ceramics doped with rare earth ions, obtained in the present work can be used as converters of high-power laser radiation.