Nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số nguyên tử lên hiệu suất làm lạnh chất rắn bằng laser

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH - - ĐẶNG NGỌC TÚ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC THAM SỐ NGUYÊN TỬ LÊN HIỆU SUẤT LÀM LẠNH CHẤT RẮN BẰNG LASER LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ VINH – 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐẶNG NGỌC TÚ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC THAM SỐ NGUYÊN TỬ LÊN HIỆU SUẤT LÀM LẠNH CHẤT RẮN BẰNG LASER LUẬN VĂN THAC SĨ VẬT LÍ Chuyên ngành: Quang học Mã số: 60.44.11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Hồ Quang Quý VINH, 2011 LỜI CÁM ƠN Luận văn hoàn thành hướng dẫn khoa học PGS.TS Hồ Quang Quý, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, người đặt vấn đề nghiên cứu, dẫn dắt tận tình động viên tác giả suốt q trình thực hồn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo, cô giáo, nhà khoa học khoa Vật lý, khoa Sau đại học - Trường Đại Học Vinh, đóng góp ý kiến khoa học bổ ích cho nội dung luận văn, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả thời gian học tập nghiên cứu Tác giả xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu, thầy cô giáo bạn đồng nghiệp trường THPT Thanh Chương 3, bạn bè, người thân gia đình quan tâm, tạo điều kiện, động viên, giúp đỡ tác giả trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin trân trọng cám ơn! Tác giả MỤC LỤC Trang Lời cám ơn………………………………………………… ………………………….……….…… … Mục lục ………………………………………………………… ………………………….………… … Danh mục hình vẽ ………………………….…………………….…………… ……………… Danh mục kí hiệu ………………………….…………………….…………… ……………… Mở đầu ………………………… ………………… …………………………………… ……… …… Chƣơng Tổng quan làm đông lạnh chất rắn laser 11 1.1 Khái niệm làm lạnh chất rắn laser hiệu suất làm lạnh 11 1.1.1 Khái niệm làm lạnh laser …………………………………… ……… …… 11 1.1.2 Hiệu suất làm lạnh …………………………………… ……… …… 12 1.2 Một số kết thực nghiệm làm lạnh thuỷ tinh tinh thể cấy ion 13 1.3 Mơ hình làm lạnh làm lạnh mức lượng 17 1.4 Mơ hình làm lạnh mức lượng 20 1.5 Quá trình làm lạnh chất bán dẫn 22 1.6 Giảm nhiệt độ laser Raman tán xạ đối Stokes kết hợp 26 1.7 Kết luận chương I 28 Chƣơng Ảnh hƣởng tham số lên hiệu suất làm lạnh 29 2.1 Hiệu suất làm lạnh mơ hình làm lạnh mức lượng tham số ảnh hưởng 29 2.2 Mô ảnh hưởng tham số lên hiệu suất làm lạnh 33 2.2.1 Ảnh hưởng lượng tách mức 34 2.2.2 Ảnh hưởng lượng cộng hưởng 36 2.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ mạng 38 2.2.4 Ảnh hưởng tiết diện hấp thụ hiệu dụng 39 2.3 Kết luận chương II 40 Kết luận 42 Danh mục tài liệu tham khảo .…… …… …………………….………… … 43 Phụ lục ………………….……………………………………… ………………………….………… … 45 MỤC LỤC Trang Lời cám ơn………………………………………………… ………………………….……….…… … Mục lục ………………………………………………………… ………………………….………… … Danh mục hình vẽ ………………………….…………………….…………… ……………… Danh mục kí hiệu ………………………….…………………….…………… ……………… Mở đầu ………………………… ………………… …………………………………… ……… …… Chƣơng Tổng quan làm đông lạnh chất rắn laser 11 1.1 Khái niệm làm lạnh chất rắn laser hiệu suất làm lạnh 11 1.1.1 Khái niệm làm lạnh laser …………………………………… ……… …… 11 1.1.2 Hiệu suất làm lạnh …………………………………… ……… …… 12 1.2 Một số kết thực nghiệm làm lạnh thuỷ tinh tinh thể cấy ion 13 1.3 Mơ hình làm lạnh làm lạnh mức lượng 17 1.4 Mơ hình làm lạnh mức lượng 20 1.5 Quá trình làm lạnh chất bán dẫn 22 1.6 Giảm nhiệt độ laser Raman tán xạ đối Stokes kết hợp 26 1.7 Kết luận chương I 28 Chƣơng Ảnh hƣởng tham số lên hiệu suất làm lạnh 29 2.1 Hiệu suất làm lạnh mơ hình làm lạnh mức lượng tham số ảnh hưởng 29 2.2 Mô ảnh hưởng tham số lên hiệu suất làm lạnh 33 2.2.1 Ảnh hưởng lượng tách mức 34 2.2.2 Ảnh hưởng lượng cộng hưởng 36 2.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ mạng 38 2.2.4 Ảnh hưởng tiết diện hấp thụ hiệu dụng 39 2.3 Kết luận chương II 40 Kết luận 42 Danh mục tài liệu tham khảo .…… …… …………………….………… … 43 Phụ lục ………………….……………………………………… ………………………….………… … 45 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Tên hình Trang Hình 1.1 Nguyên tắc trình làm lạnh chất rắn laser 12 Hình 1.2 Cấu hình hệ làm lạnh 14 Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo thiết bị thí nghiệm đo nhiệt độ làm lạnh 15 Hình 1.4 Quá trình giảm nhiệt độ theo thời gian chiếu laser 16 Hình 1.5 Chênh lệch nhiệt độ theo bước sóng cơng suất 16 Hình 1.6 Các mức lượng dịch chuyển Yb 3+ ZBLAN mơ hình bốn mức lượng 17 Hình 1.7 Chu trình làm lạnh chất bán dẫn hấp thụ lượng hνp phát photon huỳnh quang biến tần dương hνf 22 Hình 1.8 Các trình xảy laser Raman 26 Hình 1.9 Quá trình sinh nhiệt, huỷ nhiệt laser Raman 27 10 Hình 2.1 Sơ đồ bốn mức lượng 29 11 H×nh 2.2 Phỉ hnh quang cđa Yb:ZBLAN 33 12 Hình 2.3 Phỉ hÊp thơ cđa Yb:ZBLAN 33 13 Hình 2.4 Ảnh hưởng lượng tách mức lên hiệu suất làm lạnh 14 35 Hình 2.5 Ảnh hưởng bước sóng cộng hưởng lên hiệu suất làm lạnh 37 15 Hình 2.6 Ảnh hưởng nhiệt độ mạng lên hiệu suất làm lạnh 38 16 Hình 2.7 Ảnh hưởng tiết diện hấp thụ hiệu dụng lên hiệu suất làm lạnh 40 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa (SI) Pabs W.m-3 Mật độ công suất hấp thụ tồn phần Pflu W.m-3 Mật độ cơng suất phát huỳnh quang Pnet W.m-3 Mật độ công suất lưu trữ hệ làm lạnh h J.s Hằng số Plank v Hz Tần số ánh sáng chiếu xạ vf Hz Tần số huỳnh quang trung bình cool Hiệu suất làm lạnh  Eg J Năng lượng tách mức trạng thái  Eex J Năng lượng tách mức trạng thái kích thích E0 J Năng lượng mức thấp trạng thái E1 J Năng lượng mức cao trạng thái E2 J Năng lượng mức thấp trạng thái kích thích E3 J Năng lượng mức cao trạng thái kích thích Wr s-1 Tốc độ dịch chuyển xạ Wnr s-1 Tốc độ dịch chuyển không xạ wg s-1 Tốc độ tương tác nhiệt trạng thái wex s-1 Tốc độ tương tác nhiệt trạng thái kích thích vp Hz Tần số laser bơm N0, N1, m-3 Mật độ cư trú mức trạng thái N2, N3, m-3 Mật độ cư trú mức trạng thái kích thích N m-3 Tổng mật độ cư trú I W.m-2 Cường độ tín hiệu bơm kB J.K-1 Hằng số Boltzmann T K Nhiệt độ mạng  12 m2 ηq Tiết diện hấp thụ hiệu dụng Hiệu suất lượng tử nội  res m-1 Hệ số hấp thụ hiệu dụng b m-1 Hệ số hấp thụ kí sinh Nex m-3 Ng m-3  abs m2 Tiết diện hấp thụ cưỡng mơ hình hai mức  se m2 Tiết diện phát xạ cưỡng mơ hình hai mức λp m Bước sóng laser bơm u J.m-3 Mật độ nhiệt mẫu Pcool W.m-3 Mật độ công suất làm lạnh λf m Bước sóng huỳnh quang trung bình Is W.m-2 Cường độ bão hịa ΔE J Vùng cấm lượng ηe Mật độ cư trú trạng thái kích thích mơ hình hai mức Mật độ cư trú trạng thái mơ hình hai mức Hiệu suất thoát photon khỏi chất bán dẫn N m-3 Mật độ cặp electron - lỗ trống chất bán dẫn α(ν,N) m-1 Hệ số hấp thụ hai băng chất bán dẫn AN s-1 Tốc độ q trình tái hợp khơng phát xạ BN2 s-1 Tốc độ trình tái hợp phát xạ CN3 s-1 Tốc độ trình tái hợp Auger MỞ ĐẦU Từ đời, laser nghiên cứu, phát triển ứng dụng rộng rãi khoa học, công nghệ thực tiễn đời sống người Chúng ta thấy ứng dụng kỳ diệu nó: đối tượng sinh nhiệt khí, dao mổ y học, phương tiện truyền thông, tín hiệu điều khiển, phương tiện để nghiên cứu cấu tạo vật chất… Nhưng cịn có ứng dụng quan trọng mà theo quan niệm thơng thường người nghĩ tới, ứng dụng laser để làm lạnh Các nghiên cứu gần khẳng định dựa sở nguyên lý làm lạnh bẫy quang học laser, nhiệt độ đám nguyên tử giảm đạt đến thấp Nhờ tạo trạng thái ngưng tụ BoseEinstein, trạng thái vật chất Tuy nhiên, phương pháp làm lạnh mà quan tâm đề tài tạo trình làm lạnh bên môi trường vật chất trạng thái rắn: làm lạnh chất rắn laser Phương pháp làm lạnh chất rắn laser, với ưu điểm so với phương pháp làm lạnh truyền thống có ý nghĩa thực tiễn vơ to lớn Một máy làm lạnh laser không cần động cơ, nên khơng có rung động học, không cần đến điện áp lớn… gây ảnh hưởng đến hoạt động đối tượng làm lạnh sợi quang, hoạt chất laser, linh kiện điện tử… Phương pháp làm lạnh chất rắn dựa vào hiệu ứng huỳnh quang biến tần dương (làm lạnh quang học) nhà vật lý người Đức, Peter Pringseim đề xuất vào năm 1929 (trước laser đời), khẳng định nhà bác học Landau L D (1946), giới nghiên cứu, đưa vào thử nghiệm Trong năm gần đây, hiệu ứng giảm nhiệt môi trường hoạt chất laser Raman quan tâm nghiên cứu Đặc biệt cơng trình Hồ Quang Q Mai Văn Lưu đề xuất phát đồng thời sóng Stokes sóng đối Stokes laser Raman tìm tỷ lệ nguồn bơm phù hợp để giảm ảnh hưởng hiệu ứng nhiệt laser Raman, tương đương với trình làm lạnh chất rắn Quá trình làm lạnh thực hiệu suất đạt giá trị định, hiệu suất trình làm lạnh chất rắn laser phụ thuộc vào chất mạng, nguyên tử cấy bước sóng laser làm lạnh Việc nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng lên hiệu suất làm lạnh có ý nghĩa quan trọng việc định hướng nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng vào thực tiễn Trong luận văn này, đề xuất thực đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng tham số nguyên tử lên hiệu suất làm lạnh chất rắn laser” Mục đích đề tài tìm ảnh hưởng số tham số nguyên tử, nhiệt độ mạng lên hiệu suất làm lạnh qua tìm nhiệt độ tối thiểu trình làm lạnh Nội dung nghiên cứu luận văn trình bày theo cấu trúc sau: Mở đầu Chƣơng Tổng quan làm đông lạnh chất rắn laser 1.1 Khái niệm làm lạnh chất rắn laser hiệu suất làm lạnh 1.1.1 Khái niệm làm lạnh laser 1.1.2 Hiệu suất làm lạnh 1.2 Một số kết thực nghiệm làm lạnh thuỷ tinh tinh thể cấy ion 1.3 Mơ hình làm lạnh mức lượng 1.4 Mơ hình làm lạnh mức lượng 1.5 Quá trình làm lạnh chất bán dẫn 1.6 Giảm nhiệt độ laser Raman tán xạ đối Stokes kết hợp 1.7 Kết luận chương I Chƣơng Ảnh hƣởng tham số lên hiệu suất làm lạnh 2.1 Hiệu suất làm lạnh mơ hình làm lạnh mức lượng tham số ảnh hưởng 2.2 Mô ảnh hưởng tham số lên hiệu suất làm lạnh 10 nm, cường độ khơng đổi Do đó, thấy tần số bước sóng 996 nm tần số huỳnh quang trung bình H×nh 2.2 Phỉ hnh quang cđa Yb:ZBLAN [6] Hình 2.3 Phổ hấp thụ Yb:ZBLAN [10] Trên hình 1.3 ta thấy bước sóng bơm tối ưu cho làm lạnh 1030 nm mặt khác, phổ hấp thụ Yb: ZBLAN cho hình 2.3 [10], ta thấy, bước sóng có hệ số hấp thụ định đủ cho q trình làm lạnh Với sợi quang cấy 2% Yb, mật độ ion sợi quang tính theo cơng thức sau [6]: Nion  0, 02   glass N A my  1025 ion / cm3 (2.10)  glass khối lượng riêng thủy tinh, NA số Avogadro, my phân tử lượng Yb 34 Tốc độ tích xạ Wr  2,6 106 s 1 , tốc độ tích khơng xạ Wnr  0,54 104 s 1 , tốc độ tương tác nhiệt wex=108 s-1 Hệ số hấp thụ tạp chất b  4.106 cm1 với bước sóng bơm 1030 nm [6] 2.2.1 Ảnh hưởng lượng tách mức trạng thái Hình 2.4 mơ ảnh hưởng lượng tách mức trạng thái lên hiệu suất làm lạnh: Ở nhiệt độ phòng 300 K (a) nhiệt độ khác (b),  Eg có đơn vị eV Ở lựa chọn tiết diện hấp thụ hiệu dụng  12 1028 cm2 [12]; lượng tách mức trạng thái kích thích 0.051 eV Chúng ta thấy nhiệt độ phịng (300 K) (hình 2.4 a), phạm vi giá trị thực tế  Eg hiệu suất làm lạnh tăng theo  Eg , q trình tương tác nhiệt ion Yb3+ với mạng đủ điều kiện để xảy ra, đồng thời,  Eg lớn lượng ion thu từ phonon nhiệt mạng lớn, lượng sau phát huỳnh quang Hiệu suất làm lạnh ηcool (%) Năng lượng tách mức trạng thái  Eg (eV) a) nhiệt độ 300 K 35 Hiệu suất làm lạnh ηcool (%) δEg (eV) b) nhiệt độ khác Hình 2.4 Ảnh hưởng lượng tách mức trạng thái lên hiệu suất làm lạnh Khi đạt đến nhiệt độ thấp, hiệu suất làm lạnh có giá trị dương với khoảng định  Eg Vì  Eg nhỏ lượng ion thu từ phonon nhiệt mạng nhỏ, nên lượng phát huỳnh quang không đủ lớn cho làm lạnh Còn  Eg lớn, nghĩa tách mức lớn, theo (2.4) hệ số hấp thụ cộng hưởng từ mức trạng thái nhỏ kết trình làm lạnh khơng xảy 2.2.2 Ảnh hưởng lượng cộng hưởng Hình 2.5 mơ ảnh hưởng bước sóng bơm (năng lượng cộng hưởng) lên hiệu suất làm lạnh: 300 K (a) nhiệt độ khác (b) Ở lựa chọn  Eg = 0.059 eV Chúng ta thấy bước sóng bơm tối ưu 1030 nm nhiệt độ phịng hiệu suất tối ưu đạt 2,2 % Nếu hệ số hấp thụ khơng đổi hiệu suất 36 tăng theo bước sóng bơm Tuy nhiên thực tế, hình 2.3 ta thấy bước sóng bơm tăng hệ số hấp thụ ion giảm nhanh đến không Vậy hiệu suất 2,2 % hiệu suất tối ưu cho trình làm lạnh Đặc biệt, hình 2.5.b), thấy, với bước sóng bơm 1030nm, nhiệt độ 178 K hiệu suất cool = Nghĩa trình làm lạnh, nhiệt độ giảm đến 178 K làm lạnh khơng tiếp tục diễn nữa, vậy, trường hợp này, nhiệt độ làm lạnh tối thiểu có Hiệu suất làm lạnh ηcool (%) thể đạt 178K Bước sóng cộng hưởng λ (nm) a) 37 Hiệu suất làm lạnh ηcool (%) 300 K 200 K 178 K Bước sóng cộng hưởng λ (nm) b) Hình 2.5 Ảnh hưởng bước sóng cộng hưởng lên hiệu suất làm lạnh a) Ở 300 K ; b) Ở nhiệt độ khác 2.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ mạng Sự ảnh hưởng nhiệt độ mạng lên hiệu suất làm lạnh mô hình 2.6 Hình 2.6a ứng với trường hợp  Eg = 0.059 eV, hình Hiệu suất làm lạnh ηcool (%) 2.6b ứng với giá trị khác  Eg Nhiệt độ mạng T (K) a) 38 Hiệu suất làm lạnh ηcool (%) 0.059 eV 0.039 eV 0.022 eV Nhiệt độ mạng T (K) b) Hình 2.6 Ảnh hưởng nhiệt độ mạng lên hiệu suất làm lạnh a) Trường hợp  Eg = 0.059 Ev b) Với giá trị khác  Eg Trên hình 2.6a thấy trình làm lạnh, nhiệt độ mạng giảm dần hiệu suất làm lạnh giảm, nguyên nhân là: nhiệt độ giảm, nhiệt lượng mạng giảm, trình tương tác ion mạng giảm dẫn đến thu nhiệt từ mạng giảm theo Đồng thời theo 2.4 T giảm, phân bố mật độ hạt mức trạng thái bị giảm dẫn đến hệ số hấp thụ cộng hưởng giảm theo Và đây, lần ta thấy với  Eg = 0.059 eV hiệu suất cool = nhiệt độ 178 K, hay nhiệt độ thấp đạt 178 K Tuy nhiên, thực tế, trạng thái ion cấy vào mẫu có hai mức mơ hình 2.1, mà hai mức tách thành mức khác Với Yb3+ hình 1.6a ta thấy trạng thái tách thành mức, mức thấp mức cách 0.022eV, 0.039eV, 0.059eV [7] Vì vậy, trường hợp này, với giảm bước sóng bơm phù hợp nhiệt độ thấp đạt ứng với  Eg = 0.022eV, giá trị 100K 39 2.2.4 Ảnh hưởng tiết diện hấp thụ hiệu dụng Ảnh hưởng tiết diện hấp thụ hiệu dụng lên hiệu suất làm lạnh mô hình 2.7 Hình 2.7 cho thấy trình làm lạnh đạt tiết diện hấp thụ lớn 0,2.10-28 cm2 Hiệu suất làm lạnh tăng theo tiết diện hấp thụ hiệu dụng, tiết diện hấp thụ hiệu dụng tăng số photon laser bơm tham gia vào trình làm lạnh tăng với 12  1028 cm2 , giá trị mà chúng tơi lựa chọn phần hiệu suất đạt giá trị hợp lý Tuy nhiên,  12 tăng đến giá trị lớn hiệu suất làm lạnh đạt giá Hiệu suất làm lạnh ηcool (%) trị bão hòa Tiết diện hấp thụ hiệu dụng σ12 (10-28cm2) Hình 2.7 Ảnh hưởng tiết diện hấp thụ hiệu dụng lên hiệu suất làm lạnh 2.3 Kết luận chƣơng II Trong chương II, tìm biểu thức tính hiệu suất làm lạnh chất rắn mơ hình làm lạnh bốn mức lượng 40 Qua phân tích định tính ảnh hưởng tham số lên hiệu suất làm lạnh chất rắn laser Kết nghiên cứu khẳng định hiệu suất làm lạnh phụ thuộc vào yếu tố: lượng tách mức trạng thái trạng thái kích thích; bước sóng cộng hưởng mức trạng thái mức trạng thái kích thích (năng lượng cộng hưởng); nhiệt độ mạng tinh thể mẫu; tiết diện hấp thụ hiệu dụng Qua phân tích định tính ứng dụng phần mềm Maple mô ảnh hưởng tham số cho thấy kết sau: - Đối với lượng tách mức trạng thái bản: Quá trình làm lạnh xảy δEg có giá trị khoảng phù hợp Nếu δEg q nhỏ q lớn khơng thể làm lạnh Các nguyên tử thực có giá trị phù hợp với khoảng nói trên, đảm bảo cho trình làm lạnh chất rắn Với Yb3+ khoảng 0,022 eV đến 0,059 eV Kết cho thấy, để đạt nhiệt độ thấp δEg phải nhỏ - Đối với bước sóng cộng hưởng (bước sóng bơm): theo mơ hiệu suất làm lạnh tăng bước sóng bơm tăng Tuy nhiên, thực tế, bước sóng bơm tăng hệ số hấp thụ cộng hưởng giảm nên làm lạnh không hiệu Với Yb: ZBLAN bước sóng bơm tối ưu 1030 nm kết nghiên cứu tìm hiệu suất làm lạnh từ nhiệt độ phòng 2,2% - Đối với nhiệt độ mạng: Khi nhiệt độ giảm hiệu suất làm lạnh giảm Khi đạt đến nhiệt độ ηcool = sau q trình làm lạnh khơng tiếp diễn Như làm lạnh chất rắn laser đạt đến nhiệt độ tối thiểu Với Yb: ZBLAN nhiệt độ tối thiểu đạt tới 100 K - Đối với tiết diện hấp thụ hiệu dụng σ12: Khi tiết diện hấp thụ hiệu dụng lớn 0,2.10-28 cm2 đáp ứng q trình làm lạnh Khi σ12 tăng ηcool tăng đạt đến giá trị bão hoà 41 KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu trình làm lạnh chất rắn laser với mơ hình làm lạnh thủy tinh cấy ion, làm lạnh chất bán dẫn giảm hiệu ứng nhiệt laser Raman Luận văn tập trung nghiên cứu hiệu suất trình làm lạnh chất rắn cấy ion với mơ hình bốn mức lượng Từ kết trình bày luận văn rút kết luận sau: Làm lạnh chất rắn laser nhờ hiệu ứng huỳnh quang đối Stokes hồn tồn có sở lý thuyết thực nghiệm Với mơ hình lý thuyết xác định tham số ảnh hưởng lên hiệu suất làm lạnh khảo sát ảnh hưởng Với đối tượng làm lạnh thuỷ tinh cấy ion, áp dụng mơ hình bốn mức, luận văn nghiên cứu cụ thể kết nghiên cứu cho thấy hiệu suất làm lạnh phụ thuộc tham số: lượng tách mức, lượng cộng hưởng, nhiệt độ mạng, tiết diện hấp thụ hiệu dụng Ngoài việc phân tích định tính, việc ứng dụng phần mềm Maple đưa đường đặc trưng mô ảnh hưởng tham số hiệu suất làm lạnh Cũng từ đó, khẳng định nhiệt độ làm lạnh tối thiểu có giới hạn giới hạn lượng tách mức Qua phân tích định lượng từ đường đặc trưng trên, liên hệ mơ hình với ngun tử thực tìm hiệu suất làm lạnh Yb:ZBLAN từ nhiệt độ phòng 2,2%, nhiệt độ tối thiểu đạt 100 K Kiến nghị hƣớng nghiên cứu tiếp theo: Mặc dù luận văn thu số kết khoa học đáng quan tâm, nhiên, luận văn chưa khảo sát cách cụ thể việc làm lạnh chất rắn laser đối tượng làm lạnh có tương tác nhiệt với mơi trường ngồi, ảnh hưởng nhiệt độ môi trường công suất bơm nhiệt độ làm lạnh tối thiểu Đây vấn đề cần quan tâm nghiên cứu nội dung phát triển đề tài thời gian tới 42 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Võ Thị Diệu Hằng, Làm để làm đông lạnh nguyên tử tia Laser? http://vietsciences.org [2] Đinh Văn Hoàng, Phổ học nguyên tử, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1974 [3] Mai Văn Lưu, Một số ảnh hưởng chùm laser xung Gauss lên q trình phân bố mơi trường bị kích thích, Luận văn tiến sỹ Vật lí, Đại học Vinh , 2011 [4] Hồ Quang Quý, Vũ Ngọc Sáu, Laser bước sóng thay đổi ứng dụng, NXB ĐHQG Hà Nội, 2005 [5] Hồ Quang Quý, Laser rắn công nghệ ứng dụng, NXB ĐHQG Hà Nội, 2006 Tiếng Anh [6] A.Ratner, Laser cooling of solids, Ph.D Thesis, Quensland, University, January, 2002 [7] Galina Nemova, Laser cooling of solids, Ecole Polytechnique de Montréal Published on October 2010 [8] G L Mills, Progress in Optical Refrigeration, Fourth Workshop on Military and commercial Application of Low-Cost Crycoolers, November 20-21, 2003, San Diego, CA [9] Jacob B Khurgin, Department of Electrical and Computer Engineering Johns Hopkins University Baltimore MD 21218 [10] R.I Epstein, J J Brown, B.C Edward, and A Gibbs, Measurements of optical refrigeration in ytterbium –doped crystals, J of Applied Physics, Vol.90, No.9 (2001), 4815-4819 [11] Richard I Epstein and Mansoor Sheik-Bahae, Optical Refrigeration in 43 Solids: Fundamentals and Overview, Copyright © 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KGaA,Weinheim ISBN: 978-3-527-40876-4 [12] X.B Chen, W.M.Du, N Sawanobori, G.Y Zhang, Z.F Song, An initial experimental comparative investigation of direct and indirect upconversion sensitization of 1G4 level of Tm, Yb co-doped material, Opt Communication 181 (2000) 171-181 44 PHỤ LỤC Ứng dụng phần mềm MAPLE để vẽ đồ thị mô ảnh hưởng lượng tách mức lên hiệu suất làm lạnh chất rắn laser: > restart; > > h:=6.626*10^(-34); > c:=3*10^8; > kB:=1.38*10^(-23); > Wr:=2.6*10^6; > Wnr:=0.54*10^4; > wex:=10^8; > sigma12:=10^(-28); > N:=8*10^25; > delta1Eeg:=x*1.6*10^(-19); > delta1Eex:=0.051*1.6*10^(-19); > T:=t; 45 > alpha1b:=0.000004; > alpha1res:=(sigma12*N)/(1+exp(delta1Eeg/(kB*T))); > eta1q:=Wr/(Wr+Wnr); > v:=c/(1030*10^(-9)); > eta1abs:=alpha1res/(alpha1res+alpha1b); > vf:=v+delta1Eeg/(2*h)+delta1Eex/(h*(1+((2*Wr+2*Wnr )/wex+1)*exp(delta1Eex/(kB*T)))); > f:=(eta1q*eta1abs*vf/v-1)*100; 46 > > > > 47 > 48 ... thể ảnh hưởng tham số vật liệu, đặc biệt tham số nguyên tử laser lên hiệu suất làm lạnh cho mẫu chất rắn định 29 Chƣơng II ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC THAM SỐ NGUYÊN TỬ LÊN HIỆU SUẤT LÀM LẠNH 2.1 Hiệu suất. .. 28 Chƣơng Ảnh hƣởng tham số lên hiệu suất làm lạnh 29 2.1 Hiệu suất làm lạnh mơ hình làm lạnh mức lượng tham số ảnh hưởng 29 2.2 Mô ảnh hưởng tham số lên hiệu suất làm lạnh ... xuất thực đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hƣởng tham số nguyên tử lên hiệu suất làm lạnh chất rắn laser? ?? Mục đích đề tài tìm ảnh hưởng số tham số nguyên tử, nhiệt độ mạng lên hiệu suất làm lạnh qua tìm nhiệt