سنگ های مصنوعی. کانی های مصنوعی الماس تقلیدی گارنت آلومینیوم ایتریوم

یکی از پرکاربردترین لیزرهای حالت جامد امروزه لیزری است که در آن گارنت آلومینیوم ایتریوم به عنوان ماتریس و یون ها به عنوان فعال کننده عمل می کند. نام پذیرفته شده برای این لیزر است

این لیزر آستانه تحریک نسبتا پایین و رسانایی حرارتی بالایی دارد که امکان تولید لیزر با سرعت تکرار پالس بالا و همچنین لیزر در حالت پیوسته را ممکن می‌سازد. راندمان لیزر نسبتاً بالا است. به چند درصد می رسد.

انتقال اصلی یون نئودیمیم در گارنت در شکل 1 نشان داده شده است. 1.16. انتقال بین ذرات اتمی خاصی رخ می دهد که در شکل به عنوان "باندهای انرژی" نشان داده شده اند. هر "باند" (هر عبارت) مربوط به گروهی از سطوح انرژی نسبتاً باریک ناشی از تقسیم یک اصطلاح معین در میدان الکتریکی شبکه کریستالی گارنت (شکاف استارک) است.

در طی فرآیند پمپاژ، یون‌های نئودیمیم از حالت پایه متناظر با اصطلاح به سه گروه حالت A، ​​B، C منتقل می‌شوند. مطابق با سه نوار در طیف جذب نئودیمیم در گارنت،

در شکل نشان داده شده است. 1.17، a (به ترتیب باندهای A، B و C). ساختار ظریف نوارهای جذب، که به وضوح در شکل قابل مشاهده است، منعکس کننده اثر تقسیم اصطلاحات استارک است.

این اصطلاح "سطح کاری" بالایی است. یون های نئودیمیم روشن می شوند و از این "سطح" به سطوح مربوط به ترم ها حرکت می کنند. سهم اصلی انرژی (60٪) در انتقال نمایش داده می شود؛ مرسوم است که سطوح مربوط به اصطلاح در شکل 1 را در نظر بگیرید. طیف لومینسانس نئودیمیم در گارنت برای انتقال ارائه شده است.طیف شامل 7 خط است. شدیدترین خطوط 1.0615 و 1.0642 میکرومتر هستند. روی میز 1.1 طول موج 18 خط لومینسانس را با در نظر گرفتن انتقال های مختلف نشان می دهد 114]. داده ها در دمای 300 کلوین به دست آمد. در یک نمای ساده از لیزر، می توان از یک طرح کار چهار سطح استفاده کرد. "سطح" اصلی - ترم 4/9/2، "سطح کار پایین" - ترم "سطح کار" بالا - اصطلاح "سطح" تحریک - اصطلاحات و توجه داشته باشید که انتقال در تقریب دوقطبی ممنوع است (از نظر نوری ممنوع)، زیرا با چنین انتقالی، عدد کوانتومی مداری یون نئودیمیم به 3 تغییر می کند. بنابراین، حالات مربوط به اصطلاحات فراپایدار هستند.

گارنت آلومینیوم ایتریوم (YAG) یک ماده نوری مناسب برای استفاده در نورهای UV و IR است.. محصولات YAG را می توان به عنوان عناصر نوری در یک منطقه طیفی گسترده از 250-5000 نانومتر استفاده کرد. خواص مکانیکی و شیمیایی YAG نزدیک به یاقوت کبود است، اما YAG دوشکستگی ندارد و پردازش آن تا حدودی ساده تر از یاقوت کبود است. YAG خطوط جذبی در ناحیه 2 تا 3 میکرومتری ندارد، جایی که شیشه ها معمولاً به دلیل پیوندهای قوی مولکول های آب تمایل زیادی به جذب دارند. به دلیل استحکام بالا، آستانه شکست، ضریب شکست و هدایت حرارتی، YAG می تواند در دماهای بالا و در لیزرهای پرقدرت استفاده شود.

ما از کریستال های با کیفیت بالا برای اپتیک خود استفاده می کنیم که با استفاده از روش Czochralski و روش افقی به انتخاب مشتری رشد می کنند. شرکت ما پرداخت لیزر YAG را انجام می دهد و راهنماهای نور، منشورها و آینه ها را تولید می کند.

خواص نوری

منطقه انتقال، میکرومتر 0.21 تا 5.3
ضریب شکست، 1.064 میکرومتر 1.82
کاهش انعکاس، % برای دو سطح 1.064 میکرومتر 16.7%
فاکتور حرارتی (dT)، 633 نانومتر 7.3 * 10 -6 * K -1

مشخصات فیزیکی

چگالی، g/cm3 (20°C) 4.56
انحلال پذیری نامحلول در آب
نوع مواد تک کریستال مصنوعی
ساختار کریستالی مکعبی
نقطه ذوب درجه سانتی گراد 1940
هدایت حرارتی W * cm -1 * °K -1 0.14
ضریب دمایی انبساط خطی 1/°C 7.8 × 10 -6
گرمای ویژه J / (کیلوگرم * K) در 0 درجه سانتیگراد 590
ثابت دی الکتریک 11.7
مدول یانگ (E)، GPa 300
ضرایب الاستیسیته C11 = 333
C 12 = 111
C 44 = 115
حد الاستیک MPa 280
سختی Mohs ~8,5


گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با نئودیمیم (Y 3 A 15 O 12: Nd 3 +)

گارنت آلومینیوم ایتریومنئودیمیم دوپ شده ( Y 3 A 15 O 12: Nd 3+) یک کریستال لیزری است که به طور گسترده برای اهداف صنعتی، پزشکی و علمی استفاده می شود. مزایای اصلی آن عبارتند از: آستانه تولید کم، راندمان بالا، تلفات کم 1.064 میکرومتر، و همچنین کیفیت نوری بالا، هدایت حرارتی خوب و مقاومت در برابر تغییرات دما، خواص شیمیایی و مکانیکی پایدار، که امکان استفاده از Nd:YAG را در انواع لیزرهای حالت جامد فراهم می کند.

خواص
فرمول شیمیایی Nd 3+ :Y 3 Al 5 O 12
ساختار کریستالی مکعبی
غلظت لیگاتور، در % 0.5 - 1.2
ثابت شبکه، A 12.01
چگالی g/cm3 4.56
نقطه ذوب، درجه سانتیگراد 1950
ثابت دی الکتریک 11.7
سختی خزه 8.5
7.8 x 10 -6 x °K -1،<111>
8.2 x 10 -6 x °K -1،<100>
هدایت حرارتی 25 درجه سانتی گراد، W x cm -1 x °K -1 0.14
ضریب تلفات در 1064 نانومتر، سانتی متر -1 0.003
ضریب شکست، در 1 میکرومتر 1.82

مشخصات میله های لیزر Nd:YAG

مواد گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با نئودیمیم
سطح آلیاژ 0.5 - 2.3 %
پخش آلیاژ +/- 0.1 %
گرایش <111>
تحمل جهت گیری +/-5º
تحمل قطر +/- 0.05 میلی متر
تحمل طول +/- 0.5 میلی متر یا در صورت لزوم
همزمانی
عمود بودن
اعوجاج جبهه موج لامبدا/8 بر اینچ در 633 نانومتر
صافی Lambda/10 در 633 نانومتر یا طبق درخواست مشتری
نقاط خراش 10-5 MIL – 13830B
سطح جانبی سمباده یا صیقلی شده
دیافراگم نور 90 درصد قسمت مرکزی
چمفرها <0.15 мм x 45º
پوشش ها پوشش AR R<0.2% с поверхности на1064 nm или по требованию заказчика

علاوه بر این، ARD-OPTIX خدمات تعمیر را ارائه می دهد
(بازسازی و پوشش) المان های لیزری مشتری

گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با اربیوم (Er:Y 3 Al 5 O 12 یا Er:YAG)

گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با اربیوم ( Er:Y 3 Al 5 O 12 یا Er:YAG) یک کریستال لیزری است که وقتی در طول موج استفاده می شود مزایای گسترده ای دارد. 2.94μ . Er:YAG دارای کیفیت نوری بالا، راندمان بالا است، هدایت حرارتی خوب، خواص شیمیایی و مکانیکی پایدار. Er:YAG در یک منطقه وسیع پمپاژ می شود 600 - 800 نانومتر. همه این خواص را می سازد Er:YAGیک ماده عالی برای لیزرهای دندانپزشکی و سایر لیزرهای پزشکی.

خواص اساسی
فرمول شیمیایی Er:Y 3 Al 5 O 12
ساختار کریستالی مکعبی
غلظت آلیاژ، در % 1 - 50%
ثابت شبکه، A 12.00
چگالی، g/cm3 5.35
نقطه ذوب، ºC 1970
ثابت دی الکتریک 11.7
سختی خزه 8.5
.ضریب انبساط حرارتی 7.7 x 10-6 x ºK-1،<111>8.2 x 10-6 x ºK-1،<100>
هدایت حرارتی در 25ºC، W x cm-1 x ºK-1 0.12
ضریب تلفات در 1064 نانومتر، cm-1 0.003
طول موج تابش، نانومتر 2940
ضریب شکست، در 2940 نانومتر 1.79

مشخصات میله های لیزر Er:YAG

مواد گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با اربیوم
سطح آلیاژ 1 - 50 %
گرایش <111>
تحمل جهت گیری +/-5º
تحمل قطر +/- 0.05 میلی متر
تحمل طول +/- 0.5 میلی متر یا به عنوان نیاز مشتری
همزمانی
عمود بودن
اعوجاج جبهه موج لامبدا/8 بر اینچ در 633 نانومتر
صافی Lambda/10 در 633 نانومتر یا به درخواست مشتری
نقاط خراش 10-5
سطح جانبی سمباده یا صیقلی شده
دیافراگم نور 90%
چمفرها <0.15 mm x 45º
پوشش ها پوشش AR با R<0.25 % на 2940 нм или по требованию заказчика

علاوه بر این، ARD-OPTIX خدمات تعمیر را ارائه می دهد
(بازسازی و پوشش) المان های لیزری مشتری

گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با ایتربیوم (Yb: Y 3 Al 5 O 12 یا Yb:YAG)

گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با ایتربیوم (Yb: Y 3 Al 5 O 12 یا Yb:YAG) یکی از مواد فعال لیزری امیدوارکننده است و برای پمپاژ دیود نسبت به نمونه های سنتی راحت تر است.گارنت Nd. هنگامی که در 940 نانومتر پمپ می شود، می تواند در طول موج 1.03 میکرون تولید کند. مزایای اصلی Yb:YAG: باند جذب گسترده، راندمان بالا و انتشار عالی. مواد لیزر Yb:YAG به طور گسترده در لیزرهای صنعتی برای برش و جوشکاری فلز استفاده می شود. از این کریستال در الکترونیک، اپتیک و فناوری های لیزر نیز استفاده می شود.

خواص اساسی
فرمول شیمیایی Yb 3+ :Y 3 Al 5 O 12
ساختار کریستالی مکعبی
غلظت دوپینگ، در درصد 5 - 30 %
ثابت شبکه، A 12.01
چگالی g/cm3 4.56
نقطه ذوب، درجه سانتیگراد 1970
سختی خزه 8.5
ضریب انبساط حرارتی 7.8 x 10 -6 x °K -1،<111>
هدایت حرارتی 25 درجه سانتیگراد، W x cm -1 x °K -1 0.14
ضریب تلفات در 1064 نانومتر، سانتی متر -1 0.003
طول موج لیزر، نانومتر 1030
ضریب شکست، در هر 1μ 1.82

مشخصات میله های لیزر Yb:YAG

مواد گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با ایتربیوم
سطح آلیاژ 5 - 30 %
گرایش <100>
تحمل جهت گیری +/-5º
تحمل قطر +/- 0.05 میلی متر
تحمل طول +/- 0.5 میلی متر یا به عنوان نیاز مشتری
موازی سازی
عمود بودن
اعوجاج جبهه موج لامبدا/8 بر اینچ در 633 نانومتر
صافی Lambda/10 در 633 نانومتر یا به درخواست مشتری
نقاط خراش 10-5
سطح جانبی سمباده یا صیقلی شده
دیافراگم نور 90 درصد منطقه مرکزی
چمفرها <0.15 мм x 45º
پوشش ها پوشش AR با R<0.25% с поверхности на требуемой длине волны

علاوه بر این، ARD-OPTIX خدمات تعمیر را ارائه می دهد
(بازسازی و پوشش) المان های لیزری مشتری

زیرکونیای مکعبیبا الماس در چگالی افزایش یافته آن (6 گرم بر سانتی متر مکعب، بسته به نوع و غلظت ناخالصی ها)، سختی کمتر (8.5 در مقیاس Mohs به جای 10 برای الماس) و عدم انکسار دوگانه متفاوت است.

زیرکونیاهای مکعبی بی رنگ از نظر زیبایی، درخشندگی و بازی رنگ از لحاظ بصری تقریباً از یک الماس واقعی قابل تشخیص نیستند. این به دلیل ضریب شکست بالا (2.14 - 2.18) و همچنین پراکندگی نور بالا - 0.06 است. به همین دلیل است که زیرکونیا مکعبی بسیار محبوب و محبوب است. و کاملاً ارزان است. اگر فقط به دکوراسیون نیاز دارید، با خیال راحت زیرکونیای مکعبی را انتخاب کنید!

جواهرات کوبیک زیرکونیا در بسیاری از جواهر فروشی ها به فروش می رسد. اغلب اینها حلقه و گوشواره هستند.

YAG (گارنت آلومینیوم ایتریوم)با الماس با ضریب شکست کمتر (1.832)، پراکندگی کم (0.028)، چگالی بیشتر (4.65 گرم در سانتی متر مکعب، مقدار ممکن است بسته به اجزای ناخالصی متفاوت باشد) و سختی کمتر (8.5 در مقیاس Mohs، 1550 کیلوگرم بر سانتی متر مربع) متفاوت است. میلی متر 2 طبق ویکرز و 1100 کیلوگرم بر سانتی متر مربع بر اساس اسکلرومتری برای هواپیما (100)).

لیزرهای نئودیمیم محبوب ترین لیزرهای حالت جامد هستند. در این لیزرها، محیط فعال معمولاً یک کریستال Y3AI5O12 [به اختصار YAG (گارنت آلومینیوم ایتریم)] است که در آن برخی از یون‌های Y3+ با یون‌های Nd3+ جایگزین می‌شوند.

GGG (گارنت گادولینیم گالیوم)- ضریب شکست کمتر (با 0.4)، پراکندگی به شدت بالاتر (تقریباً یک مرتبه بزرگی).

فناوری رشد کریستال GGG که به صورت صنعتی توسعه یافته است، امکان رشد تک کریستال های بزرگ و استفاده از آنها برای تولید عناصر فعال لیزری تا قطر 100 میلی متر و طول 200 میلی متر با کیفیت نوری خوب را ممکن می سازد.

بر خلاف کریستال YAG، شبکه GGG این امکان را فراهم می کند که غلظت بالاتری از یون های ناخالصی نئودیمیم را معرفی کند و در نتیجه راندمان لیزر لیزر تحت پمپاژ لامپ را تا 5٪ افزایش دهد که تقریباً 2 برابر بیشتر از لیزر YAG است. علاوه بر این، گریتینگ GGG امکان فعال کردن کریستال را با یون های حساس کننده Cr3+ یا Ce3+ که به شدت تابش لامپ های پمپ را جذب می کنند و تحریک را به یون های Nd3+ منتقل می کند، راندمان لیزر، تابش آن و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش را افزایش می دهد.

روتیل مصنوعی

روتیل مصنوعیبا پراکندگی قوی، ضریب شکست بالا، افزایش چگالی، سختی کم مشخص می شود.

ضریب شکست یک پرتو معمولی (در نور سدیم) 2.62، یک فوق العاده 2.90 است، پراکندگی در فاصله B - G 0.28 است. این مقادیر غیرمعمول بالا باعث ایجاد یک بازی نور در سنگ می شود، بازی برتر الماس طبیعیبنابراین، روتیل مصنوعی وجهی یک سنگ فوق العاده زیبا است. اما سختی فقط 6.5 است، این یک نقطه ضعف است، یکی دیگر از معایب این است که این سنگ ها همیشه رنگ مایل به زرد دارند (و تقاضای کمی برای انواع رنگی وجود دارد که در آنها پراکندگی قوی به سختی دیده می شود).

یک سنگ مصنوعی همیشه خود را نشان می دهد: حاوی اجزایی به شکل حباب های گاز است.

شیلیت مصنوعی

شیلیت مصنوعی- ضریب شکست و پراکندگی کمتر، سختی کم، چگالی بیشتر.

شیلیت طبیعی با کیفیت جواهر به قدری نادر است که سنگ های تراش خورده این ماده معدنی (کلسیم تنگستات) بیشتر یک کالای کلکسیونی محسوب می شود تا یک ماده جدی برای استفاده در جواهرات.

اما شیلیت مصنوعی که با روش Czochralski به دست می آید، به مقدار زیاد به شکل قطعات شفاف بزرگ تولید می شود و اغلب به عنوان یک ماده طبیعی در بازار عرضه می شود و با قیمت بالایی هزینه می شود.

نشانه یک سنگ سنتز شده می تواند وجود خطوط منحنی، بسیار شبیه به خطوط مشاهده شده در مصنوعی Verneuil، و همچنین ابرهای حباب های بسیار کوچک باشد.

لیتیوم نیوبات

لیتیوم نیوباتبا انکسار زیاد، افزایش وزن مخصوص و سختی کم، عدم درخشش در اشعه ماوراء بنفش متمایز می شود.

لیتیوم نیوبات(LiNbO 3) ترکیبی از نیوبیم، لیتیوم و اکسیژن است. جامد بی رنگ با ساختار لوزی شکل. نقطه ذوب 1257 درجه سانتیگراد، چگالی 4.65 گرم بر سانتی متر مکعب.

کریستال های لیتیوم نیوبات از نظر نوری در محدوده طول موج 0.4-5.0 میکرون شفاف هستند. ضریب شکست یک پرتو معمولی 2.29 است، یک پرتو خارق العاده 2.20 است (برای طول موج 0.63 میکرومتر).

کریستال‌های لیتیوم نئوبات دوپ شده با آهن برای ایجاد سیستم‌های کنترل پرتو لیزر هولوگرافیک به عنوان راهنمای نور فیلم امیدوارکننده هستند. موجبرهای مبتنی بر آن برای دستگاه های سوئیچینگ الکترواپتیک و آکوستو اپتیک و غیره استفاده می شود.

فابلیت

فابلیتاز نظر سختی (6.5 در مقیاس Mohs)، چگالی 5.13 گرم بر سانتی متر مکعب (به طور قابل توجهی بالاتر از الماس) با الماس متفاوت است. مترادف: diagem، starilan.

از نظر ضریب شکست، پراکندگی (0.190)، ایزوتروپی و رنگ تقریباً کاملاً قابل تشخیص نیست.

فابلیت- یک آنالوگ مصنوعی از کانی تاوزونیت، تیتانات استرانسیوم. رنگ اولیه سیاه است؛ برای روشن شدن و ایجاد شفافیت، فابلیت را آنیل می کنند و به دلیل ناخالصی های وانادیوم، کروم، آهن و غیره، ماده ای با رنگ های گرم از زرد تا قرمز تیره یا قهوه ای به دست می آید. مخلوط نیوبیم و تانتالیوم رنگ آبی به مواد می دهد.

این یک ماده برش بسیار چشمگیر است.

درخشش شیشه.

دوبلت

علاوه بر تمام تقلیدها و تقلبی ها، دوتایی الماس نیز شناخته شده است: در این مورد، قسمت بالایی سنگ از الماس و قسمت پایینی از یاقوت کبود مصنوعی، کریستال سنگی یا شیشه ساخته شده است. گاهی اوقات دوتایی های الماس از اسپینل مصنوعی (قسمت بالایی) و فابلیت (قسمت پایین) ساخته می شوند.

در سال‌های اخیر، گارنت آلومینیوم ایتریوم (YAG) توجه مستمر محققان در سراسر جهان را به خود جلب کرده است، زیرا یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد برای الکترونیک کوانتومی و سایر حوزه‌های فناوری مدرن است. خواص فیزیکی و مکانیکی YAG امکان استفاده از آن را به عنوان ماده اولیه در صنعت جواهرسازی فراهم می کند.

انار را می توان با روش های مختلفی پرورش داد. در اتحاد جماهیر شوروی، تولید YAG برای صنعت جواهرات بر اساس استفاده از روش تبلور جهت افقی است. به عنوان اجزای شروع برای سنتز YAG با توجه به واکنش

3Y 2 O 3 + 5Al 2 O 3 → 2Y 3 Al 5 O 12

اکسید ایتریم با درجه خالص شیمیایی و سرامیک کوراندوم استفاده می شود. ادغام بار و تبلور در خلاء در دستگاه Sapphire-1m یا SGVK رخ می دهد. فناوری خلاء، که مخصوصاً برای رشد کریستال های بی رنگ مناسب است، همچنین به دست آوردن کریستال های YAG از رنگ های صورتی، یاسی و سبز، رنگ شده با اکسیدهای اربیوم، نئودیمیم، کروم و وانادیم را ممکن می سازد. در این حالت، به دلیل تبخیر شدید مواد افزودنی رنگ، مقداری کروموفور به بار وارد می شود که دو تا سه برابر بیشتر از محتوای آن در کریستال است.

تکنولوژی مورد استفاده دارای تعدادی معایب قابل توجه است. هنگام متبلور شدن در خلاء، مقدار کمی اما محدود هوا از طریق یک محفظه گرم در طول فرآیند پمپ می شود. اکسیژن هوا بخاری تنگستن و صفحه های محافظ مولیبدن در برابر حرارت را اکسید می کند که به طور قابل توجهی عمر مفید آنها را کاهش می دهد. علاوه بر این، فیلم اکسید انعکاس صفحه نمایش را کاهش می دهد و منجر به افزایش هزینه انرژی می شود. در نتیجه واکنش های شیمیایی بین اکسیدهای وانادیوم و مولیبدن از یک سو و مواد متبلور از سوی دیگر، کریستال در حال رشد با یک پوشش فلزی پوشانده می شود. همچنین غیرمنطقی است که از سرامیک های کوراندوم بسیار گران قیمت (30 تا 35 روبل در هر کیلوگرم) که به شدت با اکسیدهای آهن آلوده شده اند، به عنوان یک جزء شارژ استفاده شود، در حالی که در صنعت جواهرسازی مشکل استفاده از ضایعات کوراندوم بازیافتی حاصل از تولید برش وجود دارد. که قیمت آن 5 روبل است. برای 1 کیلوگرم

VNIIyuvelirprom یک فناوری برای تبلور مجدد این ضایعات ایجاد کرده است، اما استفاده از آنها برای رشد YAG بسیار موثرتر است.

استفاده از ضایعات برگشت پذیر به عنوان اجزای بار گارنت بر این واقعیت استوار است که ضایعات کوراندوم اکسید آلومینیوم تک کریستالی با افزودن Cr 2 O 3 و V 2 O 3 است. اکسیدهای کروم و وانادیوم که کریستال‌های کوراندوم را رنگ می‌کنند نیز نقش کروموفورها را در گارنت ایفا می‌کنند و به صورت هم‌شکلی وارد ساختار آن می‌شوند. ضایعات کورندوم که با روش Verneuil رشد می‌کند با غلظت کم ناخالصی‌های «مضر» با سرامیک‌های کوراندوم مقایسه می‌شود. بنابراین، محتوای Fe 2 O 3 در سرامیک کوراندوم به 0.5٪ می رسد. محتوای بالای اکسید آهن در تعامل با مولیبدن منجر به نشت ظروف در طول تبلور می شود. غلظت آهن در زباله های برگشت پذیر از 0.05٪ تجاوز نمی کند.

VNIIyuvelirprom یک فناوری برای رشد YAG در یک محیط گازی با استفاده از ضایعات بازیافتی کوراندوم توسعه داده است. بر اساس این فناوری، اکسید ایتریم خشک شده، پسماندهای برگشتی و در صورت لزوم، افزودنی‌های اکسیدهای کروموفور به نسبت استوکیومتری در یک ظرف مخصوص برای همجوشی بارگذاری می‌شوند. در این مورد، برای به دست آوردن یک شمش همگن، بار در لایه ها بارگیری می شود: در انتهای ظرف - ضایعات کوراندوم برگردانده می شود، سپس یک لایه پودر V 2 O 3، ضایعات برگشتی و غیره. دستگاه با استفاده از یک پمپ جلو وکیوم تا 10 ~ 2 torr تخلیه می شود. پس از این، یک مخلوط آرگون-هیدروژن (95٪ Ar با خلوص بالا و 5٪ H2 فنی) به دستگاه پرتاب می شود و فشار 0.5 atm ایجاد می کند. محاسبات ساده نشان می دهد که درجه خلاء بالاتر منطقی نیست. بنابراین، در حال حاضر با تخلیه به 10 -3 Torr، مقدار اکسیژن وارد شده با آرگون یک مرتبه بزرگتر از مقدار اکسیژن باقی مانده در دستگاه خواهد بود.

بنابراین، از لحظه ای که مخلوط گاز به دستگاه سرد راه اندازی می شود، فشار اضافی به طور مداوم در محفظه حفظ می شود، یعنی مشکل "نشت" وجود ندارد.

لازم به ذکر است که فرآیند رشد YAG با در نظر گرفتن شرایط خاص تولید موجود توسعه یافته است، به طوری که انتقال از فناوری "خلاء" به فناوری "گاز" مرتبط با استفاده از هیدروژن می تواند در همان شرایط انجام شود. (رده آتش اتاق) با رعایت کلیه الزامات فنی امنیتی.

فناوری ایجاد شده مزایای آشکاری را در مقایسه با فناوری موجود ارائه می دهد:

1. زمان مورد نیاز برای آماده سازی دستگاه برای کارکرد دو تا سه ساعت کاهش می یابد.

2. عمر مفید المنت حرارتی و صفحه های محافظ حرارتی - کمیاب ترین قسمت های محفظه تبلور - چهار تا پنج برابر افزایش می یابد.

3. عدم وجود یک فیلم اکسید روی سپرهای حرارتی، بازتابندگی آنها را افزایش می دهد. این اجازه می دهد تا فرآیند کریستالیزاسیون با ولتاژ کمتری روی بخاری انجام شود.

4. مزیت قابل توجه فناوری مبتنی بر استفاده از ضایعات کوراندوم بازیافتی، توانایی به دست آوردن کریستال هایی با رنگ های مختلف از جمله سبز زمردی است و درصد بازدهی مواد خام قابل استفاده بسیار بیشتر از زمانی است که در خلاء رشد می کنند.

علاوه بر کریستال‌های سبز زمردی، فناوری توسعه‌یافته این امکان را فراهم می‌کند که YAG و سایر رنگ‌های زرد-سبز را که مورد توجه صنعت جواهرسازی هستند، به دست آورید. روی میز 1. ترکیبات مربوط به اتهام داده شده است.

میز 1

ترکیب بهینه بار و رنگ بلورهای رشد یافته YAG

شماره p p ترکیب ترکیبی رنگ
Y 2 O 3، درصد وزنی Al 2 O 3 (نوع زباله)، درصد وزنی افزودنی رنگ
ماده وزن.٪
1 57,1 کوراندوم با V 2 O 3 و Cr 2 O 3
42,9
- - زرد مایل به سبز کم رنگ، نزدیک به پریدوت
2 57,1 کوراندوم با Cr 2 O 3
42,9
- - زرد، نزدیک به سیترین
3 57,1 کوراندوم با V 2 O 3 و Cr 2 O 3
42,9
V2O5 0,40 سبز، نزدیک به زمرد
4 57,1 یکسان V2O3 0,30 یکسان
5 57,1 کوراندوم با Cr 2 O 3
42,9
V2O5 0,40 یکسان
6 57,1 یکسان Cr2O3 0,30 سبز تیره

به شرح زیر از داده های جدول است. 1، کریستال های YAG از رنگ های کریزولیت و سیترین بدون افزودن اکسیدها - کروموفورها به دست می آیند، اما به دلیل مواد رنگی موجود در ضایعات برگشتی کوراندوم (Cr 2 O 3 - 0.3-0.7 درصد وزنی و V 2 O 3 - 0، 2-0.3 درصد وزنی.

در جدول مشخص شده است. 1 محتوای افزودنی های تشکیل دهنده رنگ به عنوان درصدی از مقدار کل اکسید ایتریم و ضایعات قابل برگشت محاسبه می شود. این افزودنی ها فوق استوکیومتری هستند، یعنی با مقدار اضافی V 2 O 3 جبران نمی شوند. این ترکیب شارژ باعث می شود که نه تنها رنگ مورد نظر به دست آید، بلکه کیفیت کریستال نیز بهبود یابد (ترک خوردگی کاهش می یابد).

طبق جدول. شکل 1 نشان می دهد که برای به دست آوردن کریستال های زمردی می توان هر دو V 2 O 3 و Al 2 O 3 را به شارژ اضافه کرد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که وانادیوم پنج ظرفیتی در حضور هیدروژن به راحتی به حالت سه ظرفیتی کاهش می یابد. با معرفی Cr 2 O 3
(کریستال شماره 6) فلورسانس قرمز در زیر نور رشته ای مشاهده می شود که منجر به تفاوت آشکار بین این کریستال ها و زمردها می شود.

شباهت کریستال های باقی مانده در رنگ به پریدوت، سیترین و زمرد نه تنها با روش ارزیابی متخصص، بلکه با محاسبات عینی ویژگی های رنگ مواد مورد مقایسه تأیید می شود. مختصات رنگ با استفاده از روش های استاندارد بر اساس داده های طیف انتقال YAG و کانی های طبیعی محاسبه شد.

مقایسه طیف های گارنت سبز "زمرد" و زمرد طبیعی (منحنی های 1 و 4 در شکل 1) به طور کلی شباهت آنها را در محدوده قابل توجهی از طول موج ها نشان می دهد. ویژگی های رنگ کریزولیت و رنگ YAG کریزولیت نیز کاملاً مشابه هستند (منحنی های 2 و 5).

مختصات محاسبه شده در مثلث رنگی (شکل 2) تن رنگ و خلوص رنگ را تعیین می کند. همانطور که از داده های شکل 2 مشاهده می شود، مختصات گارنت زمرد رنگ (نقطه 1) و زمرد طبیعی (نقطه 4) کاملاً نزدیک است و شباهت رنگ بیشتر از زمرد طبیعی و مصنوعی است. نکته 8). شباهت های قابل توجهی نیز هنگام مقایسه مختصات رنگ گارنت رنگ پریدوت (نقطه 2) و پریدوت طبیعی (نقطه 5) آشکار می شود. در مورد سیترین طبیعی (نقطه 6) و گارنت "سیترین" (نقطه 3) که رنگهای آنها نسبت به رنگهای سیترین طبیعی و مصنوعی (نقطه 7) به یکدیگر نزدیکتر هستند، همینطور است.


روی میز جدول 1 مقادیر کروموفورهای اضافه شده به مخلوط را نشان می دهد. به طور طبیعی، در طول تبلور، غلظت کروموفورها تغییر می کند. بنابراین، تعیین محتوای کروم و V در یک کریستال که رنگ آن نیازهای مواد اولیه جواهرات را برآورده می کند، جالب بود. برای این منظور، تجزیه و تحلیل انتشار طیفی برای کروم و V کریستال شماره 3 انجام شد که تخمین توزیع کروموفورها در طول تک بلور را ممکن ساخت. خطا در تعیین برای کروم و V به ترتیب 9 و 11 درصد بود (شکل 3). غلظت وانادیم در شارژ از 0.5٪ تجاوز نمی کند (0.1٪ در زباله های برگشتی کوراندوم)

همچنین بخوانید: