[发明专利]一种测量晶体材料中钕离子掺杂浓度的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学分析技术领域，具体涉及一种采用光谱分析方法测量晶体材料中钕离子掺杂浓度的方法。

背景技术

2006年6月北京有色金属研究总院伍星报道了我国稀土化学分析方法标准化工作的进展，指出04年修正后稀土离子Nd含量的标准测试方法有电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）与电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）两种。当前国际贸易中稀土分量的测定均要求使用ICP-AES的数据。该种方法测试精确度高，但是存在的测试难点。掺杂钕激光晶体为结晶固体样本，如果做ICP测量，需要进行碾成粉末溶解后才能进行测量，在批量化生产中根本无法实现浓度的控制及检测。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种测量晶体材料中钕离子掺杂浓度的方法，该方法大大改善了现有的电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）的效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种测量晶体材料中钕离子掺杂浓度的方法，包括以下步骤：

第一步：将钕离子掺杂的激光晶体毛胚头尾各加工一片胚片；

第二步，按照钕离子掺杂的激光晶体胚片的生长方向A面进行加工，激光级抛光，标识出晶体的光轴C；

第三步，采用分光光度计进行测量，取样；

第四步，根据程序扫描晶体的吸光度A，标识出757nm，780nm的数值；

第五步，将吸光度A和晶体厚度L代入公式C=3.408×（A₇₅₇-A₇₈₀）×L^-1得到晶体材料中钕离子掺杂浓度。

作为一种优选的技术方案，所述第一步的胚片的尺寸为10×10×2mm或15×15×1mm。

作为一种优选的技术方案，所述第二步的激光级抛光的面型要求达到1/4633nm。

作为一种优选的技术方案，所述第三步包括：采用分光光度计进行测量，先将测试光的偏振态调整为线偏光，扫描速度为50nm/min，取样间隔为0.2nm。

作为一种优选的技术方案，所述测试光的偏振态调整采用格兰棱镜，所述格兰棱镜放置位于测试光路和参考光路的入射孔上，以确保测试光的偏振态平行于晶体的光轴C。

作为一种优选的技术方案，所述公式C=3.408×（A₇₅₇-A₇₈₀）×L^-1的确定包括以下步骤：

第一步，取钕离子掺杂的激光晶体碾成粉末，采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）测试钕离子掺杂浓度；

第二步，取钕离子掺杂的激光晶体进行光学抛光，要求面型达到四分之一波长，光洁度60/40，用分光光度计测试波长范围400～1000nm处的光学透过率；

第三步，根据钕离子掺杂的特性，找出符合钕离子的吸收峰作为标准测试波长；

第四步，根据朗伯比尔定律

A=－lgT=-lgI/I₀=εcL

其中：ε为摩尔吸光度系数，A为吸光度，L为样品厚度，单位为cm，c为样品浓度，

从A_标=εc_标L_标得到常数ε＝A_标/c_标L_标，

因此，c_样品＝A_样品/εL_样品＝（c_标L_标/A_标）×（A_样品/L_样品）；

采用757nm的吸收度来计算浓度，以780nm的吸收度为基线，

则c_样品＝1/ε*（A₇₅₇－A₇₈₀）/L_样品，

令α＝1/ε，则C=(A₇₅₇-A₇₈₀)×α/L；

由曲线斜率B得到浓度计算公式C=(A₇₅₇-A₇₈₀)×α/L中的系数α；

最后得到浓度计算公式C=(A₇₅₇-A₇₈₀)×3.408/L；

A₇₅₇，A₇₈₀分别为757nm，780nm波长处π偏振时的吸收强度。