Investigation of the mechanisms of upconversion luminescence in Ho3+ doped CaF2 crystals and ceramics upon excitation of 5I7 level

© 2015 Elsevier B.V. All rights reserved. The mechanisms of upconversion luminescence of CaF2:Ho crystals and ceramics from 5F3, 5S2(5F4), 5F5 and 5I6 levels upon excitation of 5I7 level of Ho3+ ions were investigated. Different mechanisms are responsible for the populating and depletion of the energy levels of Ho3+ ion in CaF2:Ho crystals and ceramics upon excitation of 5I7 level. The upconversion luminescence from 5F3, 5F5, and 5I6 levels in CaF2:Ho crystals and ceramics is explained by energy transfer upconversion processes. Our results also confirmed that both excited-state absorption and energy transfer upconversion are responsible for the populating of 5S2(5F4) level

Problems of High-quality Doped Y2O3-ceramics Fabrication

Tm:Y2O3 , Ho:Y2O3 and Yb:Y2O3 ceramic samples were fabricated using different heat treatments modes. La2O3 (0.5 mol.%) and ZrO2 (1.5 mol.%) were used as sintering additives. Based on the investigation of structural properties of obtained samples, annealing mode was adjusted, and another set of samples with better optical quality was fabricated. In-line transmittance of the latter samples is 70% at 400nm and 75.6% at 600nm.     Keywords: Y2O3 , laser ceramic

Investigation of endovenous laser ablation of varicose veins in vitro using 1.885-μm laser radiation

© 2016, Springer-Verlag London.This paper presents the results of endovenous laser ablation (EVLA) of varicose veins in vitro using radiation of a solid-state laser based on the crystal LiYF4:Tm, with a wavelength of 1.885 μm and power output of around 3 W. An experimental series with saline solution and red blood cell (RBC) suspension in the venous lumen was performed to identify the impact of a heated carbonized layer precipitated on the fiber end face versus the efficiency of EVLA. Results of these experiments confirmed that the presence of a heated carbonized layer on the fiber end face increases the efficiency of EVLA

Upconversion luminescence of Ca<inf>1-x</inf>Ho<inf>x</inf>F<inf>2+x</inf>and Sr<inf>0.98-x</inf>Er<inf>0.02</inf>Ho<inf>x</inf>F<inf>2.02+x</inf>powders upon excitation by an infrared laser

© 2017 Astro Ltd. Fluorite-type Ca 1-x Ho x F 2+x and Sr 0.98-x Er 0.02 Ho x F 2.02+x powders were synthesized using the co-precipitation from water solution technique. The upconversion luminescence of Ca 1-x Ho x F 2+x and Sr 0.98-x Er 0.02 Ho x F 2.02+x powders in the visible spectral region upon excitation of 5 I 7 level Ho 3+ ions and 4 I 13/2 level Er 3+ ions were studied for the first time. The possibility of visualizing near IR laser radiation using Ca 1-x Ho x F 2+x and Sr 0.98-x Er 0.02 Ho x F 2.02+x powders is proposed. Optimal compositions of Ca 1-x Ho x F 2+x and Sr 0.98-x Er 0.02 Ho x F 2.02+x powders for application as visualizers are discussed

Investigation of endovenous laser ablation of varicose veins in vitro using 1.885-μm laser radiation

© 2016 Springer-Verlag London This paper presents the results of endovenous laser ablation (EVLA) of varicose veins in vitro using radiation of a solid-state laser based on the crystal LiYF4:Tm, with a wavelength of 1.885 μm and power output of around 3 W. An experimental series with saline solution and red blood cell (RBC) suspension in the venous lumen was performed to identify the impact of a heated carbonized layer precipitated on the fiber end face versus the efficiency of EVLA. Results of these experiments confirmed that the presence of a heated carbonized layer on the fiber end face increases the efficiency of EVLA

Investigation of endovenous laser ablation of varicose veins in vitro using 1.885-μm laser radiation

© 2016 Springer-Verlag London This paper presents the results of endovenous laser ablation (EVLA) of varicose veins in vitro using radiation of a solid-state laser based on the crystal LiYF4:Tm, with a wavelength of 1.885 μm and power output of around 3 W. An experimental series with saline solution and red blood cell (RBC) suspension in the venous lumen was performed to identify the impact of a heated carbonized layer precipitated on the fiber end face versus the efficiency of EVLA. Results of these experiments confirmed that the presence of a heated carbonized layer on the fiber end face increases the efficiency of EVLA

Diode-pumped LiY<inf>0.3</inf>Lu<inf>0.7</inf>F<inf>4</inf>:Pr and LiYF<inf>4</inf>:Pr red lasers

© 2016 Astro Ltd.The laser quality LiY0.3Lu0.7F4:Pr and LiYF4:Pr fluoride single crystals were grown in Kazan University by the Bridgeman technique. Spectral-kinetic properties of LiY0.3Lu0.7F4:Pr and LiYF4:Pr crystals have been investigated. For the first time, laser oscillations of LiY0.3Lu0.7F4:Pr crystal have been obtained on 3P0 → 3F2 transitions (λ = 640 nm) under multimode diode pumping at 442 nm, with a slope efficiency of 9 %. Also, continuous-wave lasing has been obtained for LiYF4:Pr crystal at 640 nm under the same pumping condition with a slope efficiency of 8.5%. The maximum output power of 340 mW has been achieved for both crystals

СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ ZrO2, ЧАСТИЧНО СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ Y2O3

The structure of PSZ crystals has been studied as a function of the content of the stabilizing impurity (Y2O3) by X–ray diffraction, transmission electron microscopy (TEM) and atomic−force microscope (AFM). The hardness and fracture toughness have been measured by microindentation. The study has shown that PSZ crystals obtained by directional solidification of the melt consist of two tetragonal phases (t and t’) with varying degrees of tetragonality. Increasing the stabilizing impurity concentration leads to an increase in the volume fraction of the “untransformable” t’ phase. Experiments have shown that an increase in the concentration of the stabilizing impurity leads to a growth in the amount of positively charged oxygen vacancies (the F++–centers) which increase the lattice parameter and stabilize the structure. The character of the twinned structure changes depending on the concentration of the stabilizing impurity. In PSZ crystals with Y2O3 concentration from 2.8 to 3.2 mol. % twins first, second and third orders as well as large twins consist of smaller twin domains are observed. At high concentrations of stabilizing impurities (3.7—4.0 mol. %) the twin structure becomes smaller and more uniform. This suggests that twinning occurs simultaneously and is localized within small volumes. The character of the twinned structure changes depending on the concentration of the stabilizing impurity. This work shows that the quantity of hardening (fracture toughness) is proportional to the content of the transformable t phase.Методами рентгеновской дифрактометрии, атомно-силовой и просвечивающей электронной микроскопии исследована структура кристаллов частично стабилизированного ZrO2 (ЧСЦ) в зависимости от содержания стабилизирующей примеси (Y2O3). Проведены измерения твердости и трещиностойкости методом микроиндентирования. Установлено, что кристаллы ЧСЦ, полученные направленной кристаллизацией расплава, характеризуются наличием двух тетрагональных фаз (t и t’), различающихся степенью тетрагональности. Причем увеличение концентрации Y2O3 в кристаллах приводит к увеличению содержания нетрансформируемой t'-фазы. Экспериментально показано, что рост концентрации стабилизирующей примеси приводит к увеличению количества кислородных положительно заряженных вакансий, (F++-центров), которые увеличивают параметр решетки и стабилизируют структуру. Обнаружено, что повышение концентрации Y2O3 влияет на вид и дисперсность двойниковых доменов. В кристаллах ЧСЦ с концентрацией Y2O3 от 2,8 до 3,2 % (мол.) выявлены двойники первого, второго, третьего порядков, в свою очередь, каждый из двойников содержит внутри двойники следующего порядка. При больших концентрациях стабилизирующей примеси (3,7—4,0 % (мол.)) двойниковая структура становится более мелкой и однородной, двойникование идет одновременно и локализуется в малых объемах. Показано, что величина упрочнения (трещиностойкость) пропорциональна содержанию трансформируемой t-фазы

Анизотропия механических свойств и механизмы упрочнения в кристаллах твердых растворов ZrO2—Y2O3

Abstract. The anisotropy of the mechanical properties of single crystal ZrO2 — 2.8 mol.% Y2O3 solid solutions has been studied. The crystals have been grown by skull melting technique. The microhardness and fracture toughness have been tested for different crystallographic planes by indentation with different indenter diagonal orientations. The study shows that the microhardness of the material depends on the crystallographic orientation but slightly whereas the fracture toughness varies for different planes. The maximum fracture toughness has been observed in the crystal specimen cut laterally to the &lt;100&gt; orientation. We have studied the anisotropy of the microhardness in the material for different indenter diagonal orientations. The maximum fracture toughness has been obtained for the {100} plane and the &lt;100&gt; indenter diagonal orientation. The phase composition inside and outside the indents on the {100}, {110} and {111} surfaces for 20, 3 and 1 N loads has been studied in local areas using Raman spectroscopy. The degree of the tetragonal−monoclinic transition has been evaluated for different crystallographic planes and different indenter diagonal orientations. The tetragonal−monoclinic transition proves to be anisotropic, and this affects the transformation hardening mechanism. The maximum amount of the monoclinic phase is present in the vicinity of the indent in the {100} plane for the &lt;100&gt; indenter diagonal orientation. The highest fraction toughness has also been observed in the {100} plane for the &lt;100&gt; indenter diagonal orientation. Probably, the abovementioned indenter diagonal orientation provides for the maximum stress concentration along the coherent conjugation planes between the tetragonal and the monoclinic phases during the tetragonal−monoclinic transition, i.e. (100)t||(100)m and [001]t||[010]m.Исследована анизотропия механических характеристик кристаллов твердых растворов ZrO2 — 2,8 % (мол.) Y2O3. Кристаллы выращены методом направленной кристаллизации расплава с использованием прямого высокочастотного нагрева. Методом индентирования проведены измерения микротвердости и трещиностойкости на разных кристаллографических гранях и при разной ориентации диагоналей индентора. Установлено, что микротвердость слабо зависит от кристаллографической ориентации, в то время как значения трещиностойкости для разных плоскостей отличаются. Максимальные значения трещиностойкости отмечены на образце, вырезанном из кристалла перпендикулярно к направлению &lt;100&gt;. Исследована анизотропия микротвердости в зависимости от ориентации диагоналей индентора. Максимальное значение трещиностойкости получено на плоскости {100} при ориентации диагоналей индентора в направлении &lt;100&gt;. Методом локальной спектроскопии комбинационного рассеяния света исследован фазовый состав внутри и вокруг отпечатков индентора на плоскостях {100}, {110} и {111} при нагрузках 20, 3 и 1 Н. Выполнена оценка степени интенсивности тетрагонально− моноклинного перехода на разных кристаллографических плоскостях и при разной ориентации диагоналей индентора. Показано, что наблюдается анизотропия тетрагонально−моноклинного перехода, влияющего на трансформационный механизм упрочнения. Максимальное количество моноклинной фазы обнаружено в области отпечатка индентора на плоскости {100}, при ориентации диагоналей индентора в направлении &lt;100&gt;. Также максимальное значение трещиностойкости реализуется на плоскости {100} при такой же ориентации диагоналей индентора. Возможно, что при данной ориентации диагоналей индентора максимальные действующие напряжения получаются вдоль когерентных плоскостей сопряжения тетрагональной и моноклинной фазы: при тетрагонально−моноклинном переходе — (100)t || (100)m и [001]t || [010]m

Влияние фазового состава и локальной кристаллической структуры на транспортные свойства твердых растворов ZrO2—Y2O3 и ZrO2—Gd2O3

Abstract. The results of investigation of crystal structure, ion conductivity and local structure of solid solutions (ZrO2)1−x(Gd2O3)x and (ZrO2)1−x(Y2O3)x (x = 0.04, 0.08, 0.10, 0.12, 0.14). The crystals were grown by directional crystallization of the melt in a cold container. The phase composition of the crystals was studied by X−ray diffractometry and transmission electron microscopy. Transport characteristics were studied by impedance spectroscopy in the temperature range 400—900 °C. The local crystal structure was studied by optical spectroscopy. Eu3+ ions were used as a spectroscopic probe. The results of the study of the local structure of solid solutions of ZrO2—Y2O3 and ZrO2—Gd2O3 systems revealed the peculiarities of the formation of optical centers, which reflect the nature of the localization of oxygen vacancies in the crystal lattice depending on the stabilizing oxide concentration. It is established that the local crystal environment of Eu3+ Ions in solid solutions (ZrO2)1−x(Y2O3)x and (ZrO2)1−x(Gd2O3)x is determined by the stabilizing oxide concentration and practically does not depend on the type of stabilizing oxide (Y2O3 or Gd2O3). The maximum conductivity at 900 °C was observed in crystals containing 10 mol.% Gd2O3 and 8 mol.% Y2O3. These compositions correspond to the t′′−phase and are close to the boundary between the regions of the cubic and tetragonal phases. It was found that in the system ZrO2—Y2O3 stabilization of the highly symmetric phase occurs at a lower stabilizing oxide concentration than in the system ZrO2—Gd2O3. Analysis of the data obtained allows us to conclude that in this range of compositions the main influence on the concentration dependence of the ion conductivity has a phase composition, rather than the nature of the localization of oxygen vacancies in the crystal lattice.Аннотация. Приведены результаты исследования кристаллической структуры, ионной проводимости и локальной структуры твердых растворов (ZrO2)1−х(Gd2O3)х и (ZrO2)1−х(Y2O3)х при (x = 0,04, 0,08, 0,10, 0,12, 0,14). Кристаллы выращивали методом направленной кристаллизации расплава в холодном контейнере. Исследования фазового состава кристаллов проводили методом рентгеновской дифрактометрии и просвечивающей электронной микроскопии. Транспортные характеристики изучали методом импедансной спектроскопии в температурном диапазоне 400—900 °С. Исследование локальной структуры кристаллов выполняли методом оптической спектроскопии. В качестве спектроскопического зонда использовали ионы Eu3+. В результате исследования локальной структуры твердых растворов систем ZrO2—Y2O3 и ZrO2—Gd2O3 выявлены особенности формирования оптических центров, которые отражают характер локализации кислородных вакансий в кристаллической решетке в зависимости от концентрации стабилизирующего оксида. Установлено, что локальное кристаллическое окружение ионов Eu3+ в твердых растворах (ZrO2)1−х(Y2O3)х и (ZrO2)1−х(Gd2O3)х определяется концентрацией стабилизирующего оксида и практически не зависит в рассмотренном случае от вида стабилизирующего оксида (Y2O3 или Gd2O3). Максимальная проводимость при температуре 900 °С выявлена в кристаллах, содержащих 10 % (мол.) Gd2O3 и 8 % (мол.) Y2O3. Эти составы соответствуют t′′−фазе и близки к границе между областями кубической и тетрагональной фаз. Установлено, что в системе ZrO2—Y2O3 стабилизация высокосимметричной фазы происходит при меньшей концентрации стабилизирующего оксида, чем в системе ZrO2—Gd2O3. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о том, что в этом диапазоне составов основное влияние на концентрационную зависимость ионной проводимости оказывает фазовый состав, а не характер локализации кислородных вакансий в кристаллической решетке