Электронно-пучковый и лазерный синтез люминесцирующей YAG: Ce керамики

Аннотация

В статье рассматривается высокоэнергетический синтез люминесцирующей керамики YAG:Ce как неорганического преобразователя излучения для мощных светодиодных систем, востребованных в архитектурной и инфраструктурной подсветке, где критичны термостойкость, долговечность и стабильность цветовых характеристик. Показано, что отказ от полимерных связующих и переход к оптически прозрачной керамике позволяет повысить устойчивость светотехнических узлов к температурным и радиационно-оптическим нагрузкам, характерным для эксплуатации на фасадах, мостах и промышленных объектах. Синтез выполнен из высокочистых оксидных порошков в составе Y2.985Ce0.015Al5O12 после мокрого помола, грануляции и прессования; уплотнение осуществлялось электронным пучком ускорителя с энергией 1,4 МэВ и волоконным лазером 1,07 мкм при варьировании плотности мощности и скорости сканирования. Комплексная характеризация более чем 120 образцов включает оценку плотности, пористости, микроструктуры, спектрально-люминесцентных параметров и теплофизических свойств. Сопоставление технологий демонстрирует, что электронно-пучковая обработка обеспечивает почти теоретическую плотность (99,56%) при мелкозернистой структуре и повышенной микротвердости, сохраняя высокий квантовый выход (91,85%) и световую отдачу (218,4 лм/Вт) при умеренном снижении пропускания, связываемом с остаточными нанопорами. Лазерное спекание дает наиболее мелкое зерно, однако сопровождается большей открытой пористостью, падением пропускания и квантового выхода, а также снижением теплопроводности до 8,34 Вт/(м·К), что интерпретируется как следствие термоградиентов, рассеяния на границах зерен и возможной поверхностной переокисленности активатора. Комбинированный подход приближает оптические показатели к вакуумному эталону при сохранении мелкого зерна. Энергетический анализ выявляет резкое преимущество электронного пучка по длительности цикла и удельным энергозатратам, что повышает привлекательность масштабирования; одновременно обсуждается необходимость нормирования радиационной и лазерной безопасности и потенциал применения в зеленом строительстве и интегрированной светящейся архитектуре.