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Structure et propriétés des verres sous irradiation

Nous nous intéressons à la fois aux phénomènes de vieillissement des verres sous irradiation ionisante et à la structuration des verres par irradiation (*)
(*) Thèse en cours (2016-2019) de M. Mahfoudhi sur la modification de l’environnement des ions terres rares dans les verres phosphates par irradiation aux électrons et laser fs (financement Labex PALM).

Parmi les phénomènes de vieillissement étudiés, nous avons récemment travaillé sur le photodarkening et radiodarkening des fibres actives dopées Yb (fibres laser) et amplificatrices dopées Er (ANR Nanofiber 2013-2017). Ces questions sont importantes pour les applications notamment spatiales et nucléaires.
Nous avons notamment mis en évidence le rôle du rapport P/Al sur la dissolution des clusters d’Yb [1] et sur le photodarkening des préformes ainsi que sur la formation des défauts de type AlOHC (Figure) [2] et de l’Ytterbium divalent [3] à l’origine du noircissement.
 


RPE pulsée, spectres HYSCORE d’après [2]

Nous nous intéressons de façon générale aux mécanismes de formation des défauts ponctuels dans les verres d’oxydes (silice, aluminosilicate, borosilicate, phosphate…) en général, en utilisant les dispositifs in situ de photoluminescence [3-4] et cathodoluminescence sur l’accélérateur SIRIUS du LSI et la RPE.

Etudes en cours :

- Structure et relaxation sous irradiation de verres densifiés par haute pression (silice, verres, phosphates) [5]
- Calculs ab initio sur la structure de défauts liés au P dans la silice dopée P et verres phosphates (coll. CEA DAM, Programme CEA)
- Amorphisation du quartz par électrons et défauts ponctuels dans la silice (coll. L. Skuja, Latvia)

[1] T. Deschamps, N. Ollier, H. Vezin and C. Gonnet, Local environment of Yb3+ in fiber perform codoped with Al and P and its relevance to photodarkening, Journal of Chemical Physics 136 (2012) 014503.
[2] Deschamps, H. Vezin, C. Gonnet, N. Ollier, Evidence of AlOHC responsible for the radiation-induced darkening in Yb doped fibers, Optics Express, 21 (2013) 8382.
[3] N. Ollier, C. Corbel, J-B Duchez, O. Cavani, M. Benabdesselam, T. Deschamps, F. Mady, In situ observation of the Yb2+ emission in the radiodarkening process of Yb-doped optical perform, Opt. Letters, 41 (2016) 2025.
[4] N. Ollier, B. Boizot, P. L’henoret, S. Guillous, G. Petite, Evidence of transient species occurring in the reduction process of trivalent lanthanides under 2.5 MeV electron irradiation by in-situ cathodoluminescence and time-resolved photoluminescence, Journal of Applied Physics, 105 (2009), 113515.
[5] N. Ollier et al., Impact of glass density on the green emission and NBOHC formation in silica glass: a combined high pressure and 2.5 MeV electron irradiation, Journal of Non-Crystalline Solids, 476 (2017) 81.