Приложение на С# для определения вероятностей излучательных переходов с отдельных компонент возбужденного уровня 4F3/2 иона Nd3+ по температурной зависимости времени жизни

Abstract

В данной работе получено теоретическое описание экспериментальной зависимости времени жизни возбужденного мультиплета 4F3/2 иона Nd3+ в кристалле LiYF4, предложен метод определения вероятностей переходов с отдельных штарковских компонент возбужденного уровня. Разработано приложение на C# с удобным интерфейсом для компьютерного моделирования температурной зависимости времени жизни возбужденного уровня 4F3/2 иона Nd3+ в кристалле LiYF4. На главной форме необходимо ввести энергии штарковских компонент возбужденного мультиплета и всех нижележащих, коэффициенты ветвления люминесценции, экспериментальные данные по температурной зависимости. При использовании всего лишь двух варьируемых параметров получено хорошее согласие между вычисленным и измеренным графиком времени жизни в диапазоне температур от 10К до 300К. Применение разработанного приложения позволило по температурной зависимости впервые определить вероятности излучательных переходов с каждой штарковской компоненты мультиплета 4F3/2: с нижележащей компоненты (энергия 11393 см-1) вероятность равна 1755с-1, с вышележащей (энергия 11472 см-1) вероятность – 2457 с-1. Предложенный алгоритм вычисления вероятности излучательного перехода с каждой штарковской компоненты возбужденного мультиплета на основе результатов компьютерного моделирования температурной зависимости времени жизни, существенно увеличивает информативность экспериментов по измерению температурной зависимости времени жизни. = In this paper, a theoretical description of the experimental dependence of the lifetime of the excited 4F3/2 multiplet of the Nd3+ ion in the LiYF4 crystal is obtained, and a method for determining the probabilities of transitions from individual Stark components of the excited level is proposed. An application in C# with a user-friendly interface has been developed for computer modeling of the temperature dependence of the lifetime of the excited level 4F3/2 of the Nd3+ ion in the LiYF4 crystal. On the main form, it is necessary to enter the energies of the Stark components of the excited multiplet and all the underlying ones, the luminescence branching coefficients, and the experimental data on the temperature dependence. Using only two variable parameters, good agreement was obtained between the calculated and measured lifetime graphs in the temperature range from 10 K to 300 K. The use of the developed application made it possible to determine for the first time, based on the temperature dependence, the probabilities of radiative transitions from each Stark component of the 4F3/2 multiplet: from the underlying component (energy 11393 cm-1) the probability is 1755 s-1, from the overlying component (energy 11472 cm-1) the probability is 2457 s-1. The proposed algorithm for calculating the probability of a radiative transition from each Stark component of the excited multiplet based on the results of computer modeling of the temperature dependence of the lifetime significantly increases the information content of experiments on measuring the temperature dependence of the lifetime.