Fotoluminiscencia de Tierras raras
Enviado por jaleark • 16 de Febrero de 2016 • Tarea • 1.198 Palabras (5 Páginas) • 265 Visitas
Se llevó a cabo en el laboratorio de óptica la práctica de la fotoluminiscencia en diferentes tipos de vidrios teluritos, a continuación se hace una breve explicación de cómo fueron preparados y cuál era su composición.
Para la fabricación de vidrios teluritos es común el método de fusión. Diferentes óxidos son mezclados y posteriormente llevados a un horno de fusión hasta la temperatura de fusión de los componentes. En el caso de los vidrios teluritos, los óxidos utilizados son: Oxido de telurio (Te02); Oxido de tungsteno (WO3); Oxido de Niobio (Nb2O5) y Óxido de Sodio (Na2O)
Después de mezclados los componentes se llevan a un horno hasta 900oC, a esa temperatura los polvos se funden y la mezcla fundida se vierte en un molde de acero inoxidable para formar la muestras. Posteriormente se le da un tratamiento térmico a una temperatura 300-400oC para relajar las tensiones internas del vidrio.
Sabiendo esto es bueno saber lo que es la fotoluminiscencia
La luminiscencia es la emisión de luz por un compuesto químico que ha sido excitado por algún medio, en el caso de la fotoluminiscencia el agente excitante son fotones. En la mayoría de los casos la excitación se produce por medio de luz ultravioleta invisible o bien de la luz visible y la emisión se produce en el rango visible del espectro.
El principio básico de la fotoluminiscencia es simple: los electrones que orbitan alrededor de los átomos o las moléculas absorben energía debido a la colisión con protones durante la excitación. A continuación, se emite ese exceso de energía en forma de fotones (normalmente luz visible) durante cierto tiempo.
El efecto de fotoluminiscencia se puede clasificar en fluorescencia o fosforescencia dependiendo en la duración del fenómeno de emisión.
Los materiales fluorescentes emiten luz durante nanosegundos al ser excitados sus electrones a un estado superior de energía. Es decir que necesitan de iluminación para incrementar la energía y generar colores altamente llamativos, por lo tanto, la fluorescencia necesita una fuente continua de excitación. Los materiales fosforescentes, una vez excitados, emiten luz durante un tiempo prolongado de horas.
En esta práctica fueron irradiados vidrios teluritos (Te02 + WO3+Nb2O5 +Na2O) dopados con diferentes concentraciones de tierra raras: Erbio (Er2O3) e Iterbio (Yb2O3). La absorción del Er y el esquema de niveles del Ion Er3+ e Yb3+ se muestran a continuación: [pic 4]
[pic 5]
[pic 6]
Las muestras se irradiaron con λ=375nm, λ=488nm, λ=800nm y λ=980nm. La data experimental de fotoluminiscencia para cada una de esas longitudes de onda se suministra.
La primera grafica muestra el espectro de emisión del vidrio utilizando un láser de λ=375nm para esta medición se tomaron 4 diferentes valores variando el tiempo de integración en el Espectrofotómetro a 1000ms y a 200ms para poder captar todos los valores de fotoluminiscencia de la muestra.
[pic 7]
Como se pude ver en las gráficas los vidrios teluritos dopados con tierras raras tienen muchos niveles de energía y esto es debido a los niveles de energía que le aporta el ion Erbio Er3+, la muestra al ser irradiada con una longitud de onda menor que tiene mucha energía esta va pasando de un nivel de energía mayor a uno menor lo que hace que emitan en longitudes de onda mayor debido a que la longitud de onda λ es inversamente proporcional a la energía, es decir a mayor longitud de onda menor energía, también se puede notar que no hubo conversión ascendente de energía lo cual pudiera ser posible que si ocurra irradiando la muestra con longitudes de onda mayores como se hará a continuación.
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