CNR Internal Report N. 10-2016_PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF TRANSPARENT CERAMICS FOR HIGH POWER LASERS

The aim of this internship is the study of transparent ceramics and more precisely of Ytterbium doped YAG system. The preparation and characterization of Yb:YAG is discussed. The concept of optical transparency and also different transparent materials are studied. Then, different processes and methods to produce transparent ceramics are also highlighted. The influence of sintering temperature, of the process used to make sample (tape casting or spray drying plus uniaxial pressing) on optical transparency is studied.Transmittance measurements and scanning electronic microscopy are used to observe the effects of experimental conditions quoted previously. The results show maximum of transmittance higher for tape casted samples, but the transmittance of them decrease when wavelength decrease. Some other analyses will be performed in order to see if size defects distributions are responsible of this phenomenon (hypothesis done thanks to SEM micrographs). Finally, at the end of the internship, the influence on porosity of post-HIP treatment is studied thanks transmission measurements and SEM.

Questo è il rapporto finale del tirocinio del primo anno di laurea specialistica dello studente Lucas Viers, che frequenta il corso - Science des matériaux - Physique et chimie des matériaux hautes performances - dell'Università di Limoges (Francia). La sede del tirocinio è CNR ISTEC. L'obiettivo del tirocinio è lo studio di materiali ceramici trasparenti ed in particolare il sistema Yb:YAG. Vengono qui discussi il concetto di trasparenza ottica e le diverse classi di materiali trasparenti. Successivamente vengono evidenziati differenti processi e metodi per la produzione e caratterizzazione di Yb:YAG. Sono stati studiati l'influenza sulla trasmittanza ottica di temperatura di sinterizzazione e processo di formatura (tape casting e atomizzazione più pressatura lineare). Misure di trasmittanza e osservazioni al SEM sono state utilizzate per verificare gli effetti delle condizioni sperimentali sopra citate. I risultati evidenziano che la trasmittanza è più alta nei campioni tape-casted anche se la pendenza della curva di trasmittanza è in questo caso maggiore. Ulteriori analisi saranno effettuate per determinare se questo fenomeno sia dovuto a differenze nella distribuzione delle dimensioni dei difetti. Infine, un ulteriore trattamento termico mediante Hot Isostatic Pressing sarà effettuato sui campioni per analizzarne l'effetto sulla porosità residua sui campioni precedentemente sinterizzati in vuoto senza pressione.