Люминесцентные и температурные характеристики YAG – керамики переменного состава

Ильчук, Анна Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Разработана технология изготовления люминесцентной керамики методом УЗ-прессования с последующим атмосферным спеканием. Проведен анализ структурно-морфологических свойств и спектров люминесценции, изучены спектрально-кинетические характеристики, построены диаграммы распределения частиц и индикатрисы рассеивания поликристаллической структуры образцов YAG:Ce керамики, активированной РЗИ и керамики, изготовленной методом УЗ-компактирования. Изготовлен экспериментальный макет осветительного устройства и проведена оценка эффективности преобразователей на основе YAG:Ce керамики.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 12
Глава 1. Литературный обзор …………………………………………………………………. 14
1.1 Структура алюмоиттриевого граната ………………………………………………….. 14
1.2 Фотолюминесцентные свойства YAG-керамики, активированной РЗИ …. 14
1.3 Влияние введения активаторов и технологических режимов изготовления
на структурные и излучательные свойства керамики …………………………………… 19
1.4 Тепловые характеристики YAG-керамики ………………………………………….. 24
1.5 Конструкции излучателей на основе YAG-керамики …………………………… 27
Выводы по Главе 1 ………………………………………………………………………………….. 31
Глава 2. Изготовление исследуемых образцов и методика эксперимента .. 32
2.1 Состав и технология получения YAG:Ce керамики переменного состава 32
2.2 Анализ фазового состава и микроструктуры ……………………………………….. 34
2.3 Анализ морфологии и элементного состава ………………………………………… 35
2.4 Энергетическая эффективность излучения YAG:Ce3+ керамики …………… 35
2.5 Методика импульсной катодолюминесцентной спектрометрии с
наносекундным временным разрешением …………………………………………………… 37
2.6 Регистрация спектров ИКЛ на базе оптоволоконного спектрометра
AvaSpec Avantes ……………………………………………………………………………………….. 39
2.7 Методика исследования температурных зависимостей люминофоров ….. 41
Глава 3. Характеризация структуры и морфологии YAG-керамики ………. 42
3.1 Керамика, изготовленная методом УЗ-компактирования: анализ фазового
состава и микроструктуры …………………………………………………………………………. 42
3.2 Керамика, активированная РЗИ: анализ фазового и гранулометрического
состава, микроструктуры …………………………………………………………………………… 43
Глава 4. Излучательные свойства исследуемых образцов YAG-керамики 46
4.1 Спектры фотолюминесценции……………………………………………………………. 46
4.2 Импульсная катодолюминесценция ……………………………………………………. 48
4.3 Кинетики затухания ………………………………………………………………………….. 49
4.4 Температурные исследования…………………………………………………………….. 52
4.5 Индикатрисы рассеивания YAG-керамики, активированной РЗИ …………. 53
4.6 Эффективность преобразования излучения …………………………………………. 54
Выводы по Главе 4 ………………………………………………………………………………….. 56
Глава 5. Макет конструкции излучателя на основе люминесцентной YAG-
керамики ………………………………………………………………………………………………… 57
Выводы по Главе 5 ………………………………………………………………………………….. 62
Глава 6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсо-
сбережение ………………………………………………………………………………………………. 63
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……… 64
6.1.1 Анализ конкурентных технических решений …………………………………. 64
6.1.2 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………. 65
6.2 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………….. 68
6.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………………. 68
6.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения ……………………………………………………………………………………………….. 69
6.3 Бюджет научно-технического исследования ……………………………………….. 72
6.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования ……. 72
6.3.2 Расчет амортизации специального оборудования …………………………… 73
6.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………………… 74
6.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы …………………… 75
6.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ……….. 75
6.3.6 Накладные расходы ……………………………………………………………………… 76
6.3.7 Бюджетная стоимость НИР …………………………………………………………… 76
6.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования…… 77
6.4.1 Интегральный показатель финансовой эффективности …………………… 77
6.4.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности ………………………….. 78
6.4.3 Интегральный показатель эффективности вариантов исполнения
разработки ……………………………………………………………………………………………….. 79
Заключение по разделу «Финансовый менеджмент» ………………………………. 80
Глава 7. Социальная ответственность …………………………………………………….. 81
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 82
7.2 Производственная безопасность…………………………………………………………. 84
7.2.1 Микроклимат ………………………………………………………………………………. 85
7.2.2 Шум ……………………………………………………………………………………………. 86
7.2.3 Освещенность ……………………………………………………………………………… 86
7.2.4 Электробезопасность ……………………………………………………………………. 88
7.3 Экологическая безопасность………………………………………………………………. 90
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………. 91
Заключение по разделу «Социальная ответственность» …………………………. 95
Заключение …………………………………………………………………………………………….. 96
Апробация результатов дипломной работы ………………………………………………… 97
Список использованных источников ………………………………………………………….. 98
Приложение А ………………………………………………………………………………………… 102

Одним из перспективных направлений светотехнической инженерии
является производство белых светодиодов. На освещение расходуется около 20
– 22 % от всей производимой электроэнергии (3500 ТВт∙ч в год), в денежном
выражении ~ $350 млрд. По оценкам 2016 года министерства энергетики США
благодаря применению LED технологий потребление электричества на
освещение сократится на 60 % к 2030 году, а на светодиодные источники света
будет приходиться 95 % всего производимого света [2]. Большинство
коммерческих светодиодов белого света изготавливаются на основе синих чипов
InGaN/GaN (400 – 480 нм) и полимерного композита, содержащего порошок
люминофора Y3Al5O12:Ce3+ (YAG:Ce3+), из-за широкого спектра излучения и
высокой эффективности преобразования излучения [3]. Однако из-за больших
температур работы светодиодов высокой мощности органическая смола или
силикон с низкой теплопроводностью деградирует, а взаимодействие на границе
раздела люминофора и геля может вызвать сильную карбонизацию, что приведет
к ухудшению эффективности преобразования излучения, изменению
спектрального состава и уменьшению срока службы светового прибора [4, 5].
Люминесцентная керамика может быть использована взамен
люминофоров, помещенных в компаунд. Исследованиям YAG-керамики
уделяется большое внимание, благодаря их высокой механической прочности,
термоустойчивости, эффективности преобразования излучения, возможности
реализации любой формы и компактности. Проводится множество работ на тему
повышения оптических и излучательных свойств керамики за счет допирования
её редкоземельными ионами и изменения условий изготовления.
Объектами исследования являются люминесцентная YAG-керамика,
допированная редкоземельными ионами, а также керамика, изготовленная
методом УЗ-компактирования с последующим атмосферным спеканием.
Цель исследования – комплексная характеризация структурно-
морфологических и спектроскопических характеристик люминесцентной
керамики, на основе предварительно синтезированных YAG-люминофоров,
допированных такими редкоземельными ионами, как Ce3+, Tb3+, Dy3+, Eu3+, а
также керамики, изготовленной методом УЗ-компактирования с последующим
атмосферным спеканием.
Задачи, необходимые для достижения цели:
1. анализ литературы на тему люминесцентной YAG-керамики,
допированной РЗИ, влияния условий изготовления на оптические и
механические свойства керамики, конструкции излучателей на основе
люминесцентной керамики;
2. характеризация структуры и морфологии люминесцентной керамики;
3. анализ спектров фотолюминесценции образцов;
4. анализ спектрально-кинетических характеристик керамики;
5. описание катодолюминесцентных свойств керамики;
6. построение температурных зависимостей YAG-керамики;
7. построение индикатрис рассеивания YAG-керамики переменного состава;
8. изготовление макета конструкции излучателя с керамическим
преобразователем.
Актуальность. Данное исследование требуется для конкретных
практических применений, таких как: светотехническая инженерия,
специализированное освещение тепличных комплексов (источники света с
управляемым спектром), авиакосмическая техника, сцинтилляционные
материалы для детекторов излучений, кристаллы для лазеров, дисплеи и др.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Спектрально-кинетические характеристики композиций полиметилметакрилата/ CdS: Ln(111)
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Адресные таблички с автономной подсветкой
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка светового ансамбля парка Суворова г. Томска
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка осветительной установки для объектов деревянного зодчества
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Расчет и конструирование светодиодного светильника с заданным светораспределением
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка светодиодного облучательного прибора для растениеводства
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)