Brug af sjældne jordarters oxider til fremstilling af fluorescerende briller
Brug af sjældne jordarters oxider til fremstilling af fluorescerende briller
Brug af sjældne jordarters oxider til fremstilling af fluorescerende briller
kilde: AZoMAnvendelser af sjældne jordarters elementerEtablerede industrier, såsom katalysatorer, glasfremstilling, belysning og metallurgi, har brugt sjældne jordarter i lang tid. Sådanne industrier, når de kombineres, tegner sig for 59 % af det samlede verdensomspændende forbrug. Nu gør nyere områder med høj vækst, såsom batterilegeringer, keramik og permanente magneter, også brug af sjældne jordarters elementer, som tegner sig for de øvrige 41 %.Sjældne jordarters elementer i glasproduktionInden for glasproduktion er sjældne jordarters oxider længe blevet undersøgt. Mere specifikt, hvordan glassets egenskaber kan ændre sig ved tilsætning af disse forbindelser. En tysk videnskabsmand ved navn Drossbach begyndte dette arbejde i 1800-tallet, da han patenterede og fremstillede en blanding af sjældne jordarters oxider til affarvning af glas.Skønt i en rå form med andre sjældne jordarters oxider, var dette den første kommercielle anvendelse af cerium. Cerium viste sig at være fremragende til ultraviolet absorption uden at give farve i 1912 af Crookes of England. Dette gør det meget nyttigt til beskyttelsesbriller.Erbium, ytterbium og neodym er de mest udbredte REE'er i glas. Optisk kommunikation bruger i vid udstrækning erbium-doteret silicafiber; Bearbejdning af ingeniørmaterialer bruger ytterbium-doteret silicafiber, og glaslasere, der bruges til inertial indeslutningsfusion, anvender neodym-doteret. Evnen til at ændre glassets fluorescerende egenskaber er en af de vigtigste anvendelser af REO i glas.Fluorescerende egenskaber fra sjældne jordarters oxiderEnestående på den måde, at det kan fremstå almindeligt under synligt lys og kan udsende levende farver, når det exciteres af visse bølgelængder, fluorescerende glas har mange anvendelsesmuligheder fra medicinsk billedbehandling og biomedicinsk forskning, til testmedier, sporing og kunstglasemaljer.Fluorescensen kan fortsætte ved at bruge REO'er direkte inkorporeret i glasmatrixen under smeltning. Andre glasmaterialer med kun en fluorescerende belægning fejler ofte.Under fremstilling resulterer indførelsen af sjældne jordarters ioner i strukturen i optisk glasfluorescens. REE's elektroner hæves til en exciteret tilstand, når en indkommende energikilde bruges til at excitere disse aktive ioner direkte. Lysemission med længere bølgelængde og lavere energi returnerer den exciterede tilstand til grundtilstanden.I industrielle processer er dette særligt nyttigt, da det gør det muligt at indsætte uorganiske glasmikrokugler i en batch for at identificere producenten og lotnummeret for adskillige produkttyper.Transporten af produktet påvirkes ikke af mikrokuglerne, men en bestemt lysfarve frembringes, når der skinner ultraviolet lys på partiet, hvilket gør det muligt at bestemme den nøjagtige herkomst af materialet. Dette er muligt med alle mulige materialer, inklusive pulver, plast, papir og væsker.En enorm variation er tilvejebragt i mikrosfærerne ved at ændre antallet af parametre, såsom det præcise forhold mellem forskellige REO, partikelstørrelse, partikelstørrelsesfordeling, kemisk sammensætning, fluorescerende egenskaber, farve, magnetiske egenskaber og radioaktivitet.Det er også fordelagtigt at fremstille fluorescerende mikrokugler af glas, da de kan doteres i varierende grad med REO'er, modstår høje temperaturer, høje belastninger og er kemisk inerte. I forhold til polymerer er de overlegne på alle disse områder, hvilket gør det muligt at bruge dem i meget lavere koncentrationer i produkterne.Den relativt lave opløselighed af REO i silicaglas er en potentiel begrænsning, da dette kan føre til dannelsen af sjældne jordarters klynger, især hvis dopingkoncentrationen er større end ligevægtsopløseligheden og kræver særlig handling for at undertrykke dannelsen af klynger.
