| Popis: |
öz NADİR TOPRAK ELEMENTLERİ İLE KATKILANMIŞ LİTYUM TRİBORAT SENTEZİ Ardıçoğlu, Burcu Yüksek Lisans, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Gülhan Özbayoğlu Ortak Tez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. Ayşen Yılmaz Temmuz 2005, 126 Sayfa Son zamanlarda, borat bileşikleri, lazer kaynaklarında frekans aralığı arttırabilme özellikleri nedeniyle, nonlinear optik cihazlar üzerine yapılan araştırmaların odağı haline gelmiştir. Yeni keşfedilen non-lineer optik bir malzeme olan lityum triborat, lazer, kaynak, radar yapımı, cerrahi ve haberleşme alanlarda kullanılmaktadır. Bu çalışma, nadir toprak elementleri içeren lityum triborat bileşiğinin üretimi ve karakterizasyonunu içermektedir. Lityum triborat, lityum karbonat ve borik asit'in katı hal senteziyle elde edilmiştir. Elde edilen bileşik nadir toprak elementleriyle (Gd, La, Y) ile katkılanmıştır. Başlangıç malzemeleri olan Lİ2CO3 ve H3BO3 uygun miktarlarda karıştırılarak homojen hale getirilmiştir. Karışım daha sonra porselen krozelerde 750°C'de 14 saat süreyle ısıtılmıştır. Beklenen reaksiyon aşağıdaki gibidir. Lİ2CO3 + 6H3BO3 -> 2LİB3O5 + C02 + 9H20 viBu reaksiyonlar sonucunda elde edilen LİB3O5, çeşitli konsantrasyonlarda hazırlanan GdaÖa, La2Û3 ve Y2O3 ile 750°C'de 7 saat süreyle katkılanmıştır. Ürünlerin karakterizasyonu X-Işını Difraksiyonu (XRD) ile yapılmıştır. Yapısı Kızılötesi (İR) Analizi, termal özellikleri Diferansiyel Termal Analiz (DTA) kullanılarak incelenmiştir. Bileşiklerin yapısının incelenmesinde Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Daha sonra Termoluminesans (TL) okuyucu kullanılarak bileşiklerin dozimetrik özellikleri incelenmiştir. Bu analizlere göre, lityum triborat'ın X-Işın deseninde farklılık gözlenmemiştir. Nadir toprak elementleri sistemde oksit bileşikleri halinde, fakat az miktarda bulunmaktadır. Kızılötesi Analizine göre, nadir toprak elementlerinin bor atomuna bağlanmadığı gözlenmiştir. Diferansiyel Termal Analiz, nadir toprak elementlerinin eklenmesiyle, lityum triborat'ın ergime sıcaklığının düştüğünü göstermiştir. Taramalı Elektron Mikroskobu resimlerinde lityum triborat taneciklerinin üzerine yapışmış olan nadir toprak elementleri açıkça görülmektedir. Termoluminesans sonuçlarına göre bileşiğin dozimetrik özelliği olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Lityum triborat, Nadir toprak elementi, Non-linear optik, Katı hal sentezi, Luminesans vıı ABSTRACT SYNTHESIS OF RARE-EARTH DOPED LITHIUM TRIBORATE Ardıçoğlu, Burcu M. Sc, Department of Mining Engineering Supervisor: Prof. Dr. Gülhan Özbayoğlu Co-Supervisor: Assist. Prof. Dr. Ayşen Yılmaz July 2005, 126 Pages Research in the field of non-linear optical (NLO) devices lead to an increasing interest in new borate compounds, capable of expanding the frequency range provided by common laser sources. Lithium triborate (LBO) is a newly developed ideal non-linear optical crystal used in laser weapon, welder, radar, tracker, surgery, communication, etc. Borates containing rare-earth elements are of great interest since they are found to be superior in non-linear optical applications. In this study, synthesis and identification of rare-earth doped lithium triborate was carried out. Lithium triborate was produced from the solid-state reaction. LBO was then doped with some rare-earth elements (Gd, La, Y) in several different concentrations. Appropriate quantities of Lİ2CO3 and H3BO3, weighted separately, were mixed and finely powdered. Then, the mixture was heated at 750 °C for 14 hrs. The expected reaction is given below. Lİ2CO3 + 6H3BO3 -> 2LİB3O5 + C02 + 9H20 ivPrepared L1B3O5 and Gd2C»3, La2Û3 and Y2O3 samples were weighed separately at different concentrations and ground together. The mixture was then heated at 750 °C for 7 hrs. Characterization of the new products was done by X-Ray Diffraction (XRD) and Infrared (IR) analysis. Differential Thermal Analysis (DTA) was used for examination of the thermal properties of the compounds, morphology of new compounds was observed by Scanning Electron Microscopy (SEM). The compounds are then subjected to thermoluminescence (TL) studies. From the XRD studies, no change in the LBO phase related to the addition of rare- earth elements was observed. However, peaks of those elements were also become apparent. IR analysis showed that there is no change related to B-0 link with the addition of rare earth elements. DTA studies showed that the melting point of LBO decreases with the addition of rare earth elements. In the SEM images, two phases belonging to particles of rare earth elements and lithium triborate were observed clearly. With the TL analysis, it was considered that the samples show dose response but also it was realized that they are affected by fading. Keywords: Lithium triborate; Rare earth elements; Non-linear optics; Solid-state synthesis; Luminescence 142 |
