:: Dissertação   

Título da Dissertação: Aplicação da espectroscopia de lente térmica  para a  determinação da eficiência quântica da fluorescência de sólidos em função da temperatura
Nome do Aluno: Edi Junior  Peliçon
Banca Examinadora: Mauro Luciano Baesso (orientador)
Norberto Cella - UERJ
Antonio Carlos Bento - DFI/UEM
Data da Defesa: 09/03/2001
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Resumo:

A eficiência quântica de fluorescência, definida como a probabilidade de emissão de um fóton por fóton absorvido, é um parâmetro fundamental na caracterização de um material para aplicações ópticas. Seu valor absoluto, no entanto, é de difícil avaliação por meio das técnicas convencionais, conforme demonstra a literatura corrente. Isso tem motivado a busca de métodos alternativos para a sua determinação. É nesse contexto que a Espectroscopia de Lente Térmica foi introduzida recentemente por nosso grupo como um novo método para medidas de eficiência quântica em sólidos à temperatura ambiente. A técnica de Lente Térmica baseia-se nos efeitos térmicos produzidos pela absorção de radiação laser e pela consequente geração de calor num dado material, induzindo um perfil de temperatura radial ao longo do feixe com uma distribuição espacial gaussiana de índice de refração, semelhante à de uma lente. Por ser uma técnica remota, permite a manipulação das condições a que a amostra está submetida durante a medida e, assim, os experimentos podem ser realizados em função da temperatura. O objetivo principal deste trabalho é introduzir a espectroscopia de Lente Térmica para determinar a eficiência quântica de sólidos fluorescentes em função da temperatura. Os experimentos foram realizados em amostras de vidro aluminosilicato de cálcio dopadas com diferentes concentrações de Nd2O3 no intervalo de temperatura entre 20 ºC e 200 ºC. A escolha deste intervalo de temperatura foi motivada por nosso interesse em utilizar o referido material como meio ativo para um protótipo de laser de estado sólido, e 200 ºC é o limiar de temperatura do meio ativo durante a operação do laser. Os vidros foram preparados com a seguinte composição ( em peso ): 47.4 % CaO, ( 41.5 % - X ) Al2O3, 7.0 % SiO2 e 4.1 % MgO, dopados com Nd2O3(X) com X = 0.5 %, 2.0 %, 3.0 %, 4.5 % e 5.0 %. Utilizamos a espectroscopia de Lente Térmica na configuração de feixe duplo no modo descasado para deteminar a difusividade térmica e a diferença de fase do feixe de prova em função da temperatura, fazendo posteriormente medidas complementares de calor específico e coeficiente de absorção óptica em função da temperatura, o que possibilitou o cálculo da condutividade térmica em função da temperatura. De posse destes parâmetros e ainda do valor da variação do caminho óptico com a temperatura ( ds/dT ), obtido em trabalhos anteriores, calculamos a eficiência quântica de fluorescência em função da temperatura. Os resultados mostraram uma queda neste parâmetro com o aumento da temperatura que variou de 15.2 % para a amostra dopada com 0.5 % de Nd2O3 até 59.7 % para a amostra dopada com 5.0 % de Nd2O3. Esta diminuição no valor da eficiência quântica com o aumento da temperatura pode ser atribuída principalmente ao aumento na taxa de relaxação não – radiativa via interação íon – íon, e em menor escala, ao processo de relaxação multifonon. Este trabalho, além de comprovar a viabilidade da técnica de Lente Térmica como método para a deteminação da eficiência quântica de fluorescência em função da temperatura, fornece informações sobre as características favoráveis do aluminosilicato de cálcio para a utilização como meio ativo para laser de estado sólido, abrindo, portanto, novas perspectivas para estudos de outras matrizes, dopantes e intervalos de temperatura.