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三种光学薄膜质子和电子辐照着色效应研究

程文广  
【摘要】:本文利用带电粒子辐照设备,对以真空物理沉积方法镀制在石英玻璃基片上的MgF_2、ZrO_2和Al_2O_3三种典型增透膜材料分别进行了60keV电子和质子的辐照试验,总结了三种光学薄膜透过率随辐照注量的退化规律;在光学材料辐照色心理论基础上,用吸收光谱解析和荧光光谱等方法研究了质子和电子辐照条件下每种薄膜内部形成的吸收带数量及其对应的色心种类。 电子和质子辐照不影响材料的晶体结构,但对材料具有着色效应,从而改变其光谱性能。质子辐照后,MgF_2薄膜在260nm、320nm、370nm和440nm附近产生四个吸收带,分别对应于一个F型色心和三种不同的F_2型色心;ZrO_2薄膜主要在210nm、260nm、290nm、370nm和510nm附近产生五个吸收带,分别对应于E'型色心,H_2型色心,本征吸收的缺陷型色心,F型色心和F~+型色心;Al_2O_3薄膜主要在197nm、250nm、280nm、350nm和450nm附近产生五个吸收带。分别对应于F心,F~+心,F_2心,F~3+心和F~2+心;透镜增透膜系主要在370nm、400nm、450nm、500nm、580nm和750nm附近产生六个吸收带。分别对应于MgF_2的F_2型色心,Al_2O_3的空穴心,Al_2O_3的F~2+心,ZrO_2的F~+心,Al_2O_3的F_2~+心和Al_2O_3的吸收带。电子辐照后,MgF_2薄膜在230nm、260nm、290nm、450nm和490nm附近产生五个吸收带,分别对应于F_2型色心、F型色心、两种F_2型色心和HD型色心;ZrO_2薄膜主要在210nm、240nm、280nm和340nm附近产生四个吸收带,分别对应于E'型色心、H_2型色心、本征吸收的缺陷型色心和F心;Al_2O_3薄膜主要在195nm、230nm和390nm附近有三个色心吸收带,此三个吸收带分别对应着F心、F~+心和空穴心;透镜增透膜系主要在370nm、400nm、440nm、和490nm附近有四个色心吸收带,分别对应于MgF_2的F_2型色心,Al_2O_3的空穴心,Al_2O_3的F2~+心,ZrO_2的F~+心。 各种色心的形成和累积过程不仅取决于材料及带电粒子种类,与辐照粒子能量也有关。一般色心浓度随辐照注量的增加而增加,也有一些相互关联的色心在辐照过程中相互转化。


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