Çeşitli TeO2 - NB2O5 camlarının termal, optik ve mikroyapısal özellikleri
Thermal, optical and microstructural properties of TeO2-Nb2O5 glasses
Yazar: TANSEL ENGİN
Danışman: PROF. DR. M. LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Tellür dioksit = Tellurium dioxide ; Telürit cam = Tellurite glass

Özet:
Tellürit camlar düşük ergime sıcaklığı, yüksek dielektrik sabiti, yüksek kırılma indisi, ve iyi kızılötesi geçirgenlik gibi ilgi çekici fiziksel özelliklere sahiptirler.TeO2 kristali, günümüzde optik fiberlerin temel maddesi olan SiO2 gibi tek başına cam yapısı göstermemektedir. Fakat, TeO2 malzemesine Nb2O5, WO3 ve ZnO gibi modifiye ediciler ilave edilirse, TeO2 esaslı cam malzemeler elde etmek mümkündür. TeO2 esaslı camların en düşük fonon enerjisine ve yüksek kırılma indisine sahip olması nedeniyle, lazer ışıması veren nadir-toprak iyonlarının ışımalı geçiş özelliklerini doğrudan etkilemektedir. Bu nedenle, cam fazında katılaşan TeO2 esaslı optik malzemelerin fiziksel özelliklerinin, modifiye edici elementlerin miktarına bağımlılığı detaylı olarak araştırılmalıdır. Bu nedenle Nb2O5, WO3 ve ZnO gibi modifiye ediciler ile birlikte sentez edildiğinde görünür ve yakın kızılaltı bölgede geçirgenliği yüksek malzemeler elde etmek mümkündür.Tellürit esaslı camlar bu özellikleri nedeniyle opto-elektronik alanlarda, lazer teknolojisinde, fiber optik yükseltici ve fiber lazer uygulamaları ile teknolojik ve bilimsel önemi nedeniyle önemli araştırma konularındandır.Tellürit camların sahip olduğu bu özellikler kristallenme gibi bazı yapısal özelliklerin sonucudur ve buna bağlıdır.Tellürit camların özellikle kristallenme ve çekirdeklenme gibi mikroyapısal özellikleri hakında bilgi sahibi olmak, bu camların muhtemel kullanım alanlarındaki kararlılıklarını belirlemede önemli olacaktır.Bu çalışmada, farklı kompozisyonlardaki TeO2 - Nb2O5 cam sisteminin termal özellikleri, kristalizasyon kinetiği ve oluşan fazların mikroyapısal özellik ve morfolojisi diferansiyel termal analiz (DTA), X-ışınları difraktometresi,optik ve taramali elektron mikroskobu teknikleriyle incelenmiştir.Çalışmalarda kullanılan diferansiyel termal analiz tekniğinde dört farklı kompozisyondaki numuneler için cam geçiş ve kristallenme sıcaklıkları belirlenmiştir.X-ışınları difraksiyon yöntemiyle numunelerde oluşan kristal fazlar belirlenmiş,bileşiklerin mikroyapı ve morfolojileride yüzeyden alınan optik mikroskop ve SEM görüntülerinde gözlenmiştir.

Abstract:
Tellurite glasses have useful physical properties such as low melting temperature, high dielectric constent, high refractive index and good infrared tranmissivity. Because of these properties of the tellurite glasses are important in opto-electronic and laser technology such as fiber optic amplifier and fiber laser.Currently, TeO2 crystals does not have the ability to form glass easily like SiO2, which has been used in the fiber optic amplifier. But, addition of modifier elements like Nb2O5, WO3 and ZnO, it shows TeO2 based bulk glass properties. Because of low phonon energy and high refractive index of the tellurite glasses, they are affected the spontaneous emission probabilities of the rare earth ions. Therefore, properties of the TeO2 based optical materials which is in the crytalline phases, include the detail research about the dependence amount of the modifier elements. After modifying the tellurite based glasses with the Nb2O5, WO3 and ZnO glass modifier, it is easy to synthesization of large trasparency glass materials in the visible and near infrared region.These properties of tellurite glasses are the results of structural properties such as crystallization. Having knowledge about the microstructural properties especially crystalliztion and nucleation phenomena in tellurite glasses ,is important to determine the stability at pratical applications of these glasses.In this study thermal properties, crystallization kinetics of crystallizing phases and microstructural morphology of TeO2 - Nb2O5 glass system at different compositions were investigated using differantial thermal analysis (DTA), X-Rays diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy techniques.Glass transition and crystallization temperatures were investigated using differential thermal analysis techniques for four different composition samples. Microstructural morphologies of different compositions were observed from SEM and XRD techniques.