化铒(ErF3)是稀土金属铒的
氟化物,玫瑰色
晶体,
熔点1350℃,
沸点2200℃,密度7.814g/cm³。它可用于制备红外透光材料、上转换发光材料、光学镀膜、光纤掺杂、激光晶体、单晶原料、激光放大器和
催化助剂等。
氢氟酸
沉淀真空脱水法。将过量氢氟酸加到氯化铒或
硝酸铒中,将其
水溶液在水浴上蒸发、浓缩、冷却、结晶,即可制得三氟化铒的
水合物。然后在真空中加热脱去结晶水。
氢氟酸浓度一般为40%~48%,它的消耗量是理论量的110%~120%。从水溶液中析出的氟化铒沉淀,必须用水充分洗涤,水洗采用倾泻法。过滤后的沉淀物在100~150℃下干燥,以脱去吸附水。得到只含结晶水的
氟化物。为避免脱水中发生高温
水解,生成氟
氧化物ErOF,脱水过程需在真空中加热进行。真空度要高于0.133Pa,脱水温度不低于300℃。
另一种脱水方法就是将水合氟化铒放在干燥
氟化氢气流中脱水,最终脱水温度为600~650℃。由于
氢氟酸沉淀是在
水溶液中进行的,故一般使用塑料反应容器,且脱水设备宜用耐高温腐蚀的材料,一般采用基合金材料制作。
在空间光学、光通信、
光谱仪、激光等大型光学系统中,光学薄膜和器件的作用至关重要,同时,这些领域的应用也对光学薄膜的光学、物理、
化学等性能提出了许多严格要求。比如,在光学性能中,要求镀膜材料有合适的光谱透光范围和
折射率,在透光范围内有足够小的吸收等。在机械和化学稳定性方面要求镀膜材料机械性能稳定,对环境变化不敏感,内应力小,内部缺陷少。在目前使用的红外光学薄膜材料中能满足上述要求的材料有限,特别是长波红外区,性能稳定的低折射率薄膜材料更少。氟化(
四氢呋喃)光学性能优异,机械性能好,作为膜堆中的低折射率材料得到了广泛的应用。但是,ThF的放射性对人和环境危害严重,所以在滤光片的生产中受到越来越多的限制。因此,寻找一种可以替代ThF,却没有放射性的低
折射率红外透光材料成了许多透光材料研究的主题。
稀土
氟化物从真空紫外到远红外区都是很好的透光材料,在真空紫外区,稀土氟化物材料可作为紫外薄膜器件中的高折射率层,而在远红外区,稀土氟化物又可作为红外薄膜器件中的低折射率层。近年来,稀土氟化物在真空紫外光学薄膜器件的应用引起了很多科研工作者的关注,关于这方面的研究可见文献。在远红外区,稀土氟化物材料,如氟化(YF)、氟化(LaF)、氟化(CeF)、氟化铪(HfF)、氟化(NdF)等材料的光学
常数都有报道,但是,由于测量技术的限制,稀土氟化物材料从近红外到10μm处的
折射率和
消光系数数据非常匮乏,在光学薄膜器件应用方面的报道则更少。氟化铒属于镧系中的重稀土
氟化物,近十年来的文献资料中,氟化铒薄膜的红外光学常数以及在薄膜器件方面的研究还未见报道,目前关于氟化铒的研究主要集中在含氟化铒的红外透光玻璃。
Pisarska 的研究表明,含氟化铒的氟化物玻璃红外截至波长可达21.74 ±0.05μm,远远超出其他氟化物玻璃的截至波长。该研究结果表明,氟化铒是一种很有潜力的长波红外低
折射率透光材料。本研究的主要目的是用
亨德里克·洛伦兹模型计算氟化铒薄膜从2—10μm的光学
常数,并研究沉积工艺参数对薄膜的结构和光学性能的影响,为氟化铒薄膜在空间红外光学薄膜器件的应用提供详实的设计数据。
热蒸发氟化铒薄膜的结构对红外光学性能的影响。随着沉积温度的升高,氟化铒薄膜发生了从非晶到结晶的转变,远红外区的透射光谱有明显的变化,部分结晶的样品远红外振动模式和完全非晶的样品基本一致,但是和完全结晶样品则没有相似之处。随着温度的升高,薄膜的热应力增大,薄膜的
折射率有规律地减小,
消光系数也随之降低。结果发现250 ℃下沉积的氟化铒结晶薄膜具有最小的折射率和消光系数,在10μm处分别为n =1.32,k =0.006。