Crystal Maker软件在《材料现代分析方法》实验教学中的应用

作为材料类专业必修课程,《材料现代分析方法》是一门将理论知识学习和实验结果分析相互融合的课程,具有抽象难懂的特点.本文拟将Crystal Maker软件应用到《材料现代分析方法》实验教学中,并以“晶体电子衍射花样标定”和“确定特征面晶面指数”两项实验教学内容为例,详细介绍了复杂晶体结构的Al9(Fe,Ni)2相(空间群为P21/3,晶格常数a=0.8637nm,b=0.9000nm,c=0.8591nm,α=γ=90°,β=83.5°)电子衍射花样和铝合金中激活滑移系晶体学参数的标定过程.结果表明,通过Crystal Maker软件可以简单化和可视化处理《材料现代分析方法》实验教学中的难点、重点内容,便于学生理解和掌握相关理论知识和实践操作方法.

X,Y,Z切石英晶体Maker条纹理论和实验对比

理论上给出了一种计算任意厚度、不同切向石英晶体Maker条纹的方法。通过晶体坐标系和实验室坐标系的对应关系,计算出X,Y,Z三种切向石英晶体的有效二阶非线性系数,从而得到它们的Maker条纹。结果表明X切石英晶体为第一类Maker条纹,而Y切和Z切石英晶体为第二类Maker条纹。实验上使用波长为800 nm的飞秒激光为光源,分别测量了入射角-60°到60°范围内,相同厚度三种切向石英晶体的Maker条纹。实验测量和理论计算的Maker条纹结果基本一致。根据实验测量X,Y,Z切石英晶体Maker条纹的最大值计算出的二阶非线性系数分别为0.3875pm/V、0.2969pm/V、0.2946 pm/V和0.3268pm/V。

硼磷酸盐晶体BaBPO_5的非线性光学系数研究(英文)

用Maker条纹方法测量了硼磷酸盐晶体BaBPO5的非线性光学系数d11(BaBPO5) =(0.439±0.002)d36(KH2PO4),d12(BaBPO5) =(0.425±0.008)d36(KH2PO4),相应的相干长度为:l11=16.985±0.301μm,l12=16.972±0.304μm。确定了非线性光学系数的相对符号,d11(BaBPO5)和d12(BaBPO5)符号相反。BaBPO5晶体激光损伤阈值大于900 MW/cm2。

Li_2O-Nb_2O_5-B_2O_3-TiO_2透明微晶玻璃的二阶非线性光学效应

采用热诱导的方法,制备Li2O-Nb2O5-B2O3-TiO2微晶玻璃,XRD、透射光谱结果表明,获得了含Li12Nb13O33微晶的透明微晶玻璃。采用Maker条纹法研究了微晶玻璃的SHG,结果表明玻璃中的Li12Nb13O33微晶诱导了二阶非线性光学效应的产生。

计算机辅助在《固体物理学》教学中的应用

介绍了Materials Studio及Crystal Maker软件在《固体物理学》教学中的应用。Material Studio软件在晶体结构及能带理论相关内容的教学中,可通过建模、演示及计算模拟等,有效地辅助课堂教学。而Crystal Maker软件通过展示晶体结构并模拟对应的晶体衍射图样,可帮助讲授者更为生动地讲述倒易空间及晶体衍射部分的内容。

Ge-Ga-S-AgCl硫卤微晶玻璃的二阶非线性光学效应

在275℃(Tg-40℃),将47.5GeS2-17.5Ga2S3-35AgCl硫卤玻璃保温6～48h后,获得了具有二阶非线性光学效应的硫卤微晶玻璃。X射线衍射(XRD)、可见-近红外透射光谱、扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,有AgGaGeS4微晶析出并均匀分布在整块微晶玻璃中。采用Maker条纹测试方法,研究了微晶玻璃中二次谐波产生(SHG)的效应,其产生的原因主要归结于微晶玻璃中析出的AgGaGeS4非线性光学晶体。获得的Maker条纹图形状是没有干涉条纹的圆形突起包络。当基频光入射角在0°左右时,二次谐波的强度出现最大值。最大的二次谐波相对强度值可达α-SiO2单晶的1/3。这种微晶玻璃极有希望应用于红外光谱区的光电调制领域。

GeS_2-Ga_2S_3-CdS透明表面微晶玻璃的二阶非线性光学效应

采用热诱导法制备了GeS2-Ga2S3-CdS硫系微晶玻璃，X射线衍射（XRD）、透射光谱、扫描电子显微镜（SEM）测试结果表明，获得了含CdGa2S4微晶的透明表面微晶玻璃。采用Maker条纹法研究了微晶玻璃的二次谐波（SHG）效应，结果表明玻璃中的CdGa2S4微晶诱导了二次谐波效应的产生。CdGa2S4微晶在玻璃表面择优生长时，破坏玻璃的各向同性，可获得两个包络的Maker条纹，且入射角在±（35°～50°）左右时，二次谐波的相对强度出现最大值，二阶非线性强度最大可为α-石英单晶的8倍；CdGa2S4微晶在玻璃表面无择优生长时，由于玻璃表面较大的CdGa2S4晶粒的散射作用，只能获得一个包络的Maker条纹，即入射角为0°时，二次谐波的相对强度出现最大值。

Li_2O-BaO-TiO_2-TeO_2透明微晶玻璃的二阶非线性光学效应

采用热处理方法制备Li2O-BaO-TiO2-TeO2微晶玻璃,X射线衍射和透射光谱证实获得了含Li2TeO3微晶的透明微晶玻璃.采用Maker条纹法研究了微晶玻璃的二阶非线性光学效应,结果表明:玻璃中的Li2TeO3微晶诱导了二阶非线性光学效应的产生,且当基频光入射角为±60°左右时,二次谐波强度出现最大值;随热处理温度的升高和时间的延长,玻璃的二次谐波信号先逐渐增强后明显下降,这是玻璃中的微晶先逐渐长大,结晶程度变好,并择优取向生长,随后微晶明显长大,玻璃的透过率降低,散射明显增强所致.

3TiO_2-45.7BaO-51.3B_2O_3微晶玻璃的SHG

采用热处理的方法,制备3TiO2-45.7BaO-51.3B2O3微晶玻璃,利用XRD、透射光谱研究表明,获得了含-βBBO微晶的透明微晶玻璃。采用Maker条纹法研究了微晶玻璃的二阶非线性光学效应,结果表明,当580~620℃热处理4 h时,微晶尺寸小、数量少,不足以破坏玻璃的各向同性,观测不到二次谐波信号;当620℃热处理8 h时,玻璃的-βBBO微晶破坏了玻璃的各向同性,诱导了二次谐波的产生;对该样品进行抛光后,二次谐波信号减弱直至消失,进一步表明玻璃表面的-βBBO微晶是导致玻璃产生二次谐波信号的原因。