Использование оксидов редкоземельных элементов для изготовления флуоресцентных стекол
Использование оксидов редкоземельных элементов для изготовления флуоресцентных стекол
Использование оксидов редкоземельных элементов для изготовления флуоресцентных стекол
источник: АЗОМПрименение редкоземельных элементовИзвестные отрасли промышленности, такие как производство катализаторов, производство стекла, освещение и металлургия, уже давно используют редкоземельные элементы. На такие отрасли в совокупности приходится 59% общего мирового потребления. Теперь новые, быстрорастущие области, такие как аккумуляторные сплавы, керамика и постоянные магниты, также используют редкоземельные элементы, на которые приходится остальные 41%.Редкоземельные элементы в производстве стеклаВ области производства стекла давно изучаются оксиды редкоземельных элементов. Точнее, как могут измениться свойства стекла при добавлении этих соединений. Немецкий учёный по имени Дроссбах начал эту работу в 1800-х годах, когда он запатентовал и изготовил смесь оксидов редкоземельных элементов для обесцвечивания стекла.Хотя и в сырой форме с другими оксидами редкоземельных элементов, это было первое коммерческое использование церия. В 1912 году Крукс из Англии показал, что церий превосходно поглощает ультрафиолет, не придавая цвета. Это делает его очень полезным для защитных очков.Эрбий, иттербий и неодим являются наиболее широко используемыми РЗЭ в стекле. В оптической связи широко используется кварцевое волокно, легированное эрбием; При обработке технических материалов используется кварцевое волокно, легированное иттербием, а в стеклянных лазерах, используемых для инерционного удержания, применяется легированное неодимом волокно. Способность изменять флуоресцентные свойства стекла является одним из наиболее важных применений РЭО в стекле.Флуоресцентные свойства оксидов редкоземельных элементовУникальное в том смысле, что оно может выглядеть обычным в видимом свете и излучать яркие цвета при возбуждении определенными длинами волн, флуоресцентное стекло имеет множество применений: от медицинской визуализации и биомедицинских исследований до тестирования сред, трассировки и художественных стеклянных эмалей.Флуоресценция может сохраняться при использовании РЗО, непосредственно включенных в матрицу стекла во время плавления. Другие стеклянные материалы только с флуоресцентным покрытием часто терпят неудачу.В процессе производства введение в структуру ионов редкоземельных элементов приводит к флуоресценции оптического стекла. Электроны РЗЭ переводятся в возбужденное состояние, когда поступающий источник энергии используется для непосредственного возбуждения этих активных ионов. Световое излучение с большей длиной волны и меньшей энергией возвращает возбужденное состояние в основное состояние.В промышленных процессах это особенно полезно, поскольку позволяет вводить в партию микросферы неорганического стекла для идентификации производителя и номера партии для многих типов продукции.Микросферы не влияют на транспортировку продукта, но при воздействии ультрафиолетового света на партию образуется свет определенного цвета, что позволяет точно определить происхождение материала. Это возможно со всеми материалами, включая порошки, пластмассы, бумагу и жидкости.Огромное разнообразие микросфер обеспечивается за счет изменения ряда параметров, таких как точное соотношение различных РЗЭ, размер частиц, гранулометрический состав, химический состав, флуоресцентные свойства, цвет, магнитные свойства и радиоактивность.Также выгодно производить флуоресцентные микросферы из стекла, поскольку они могут быть в различной степени легированы РЗО, выдерживают высокие температуры, высокие напряжения и химически инертны. По сравнению с полимерами они превосходят во всех этих областях, что позволяет использовать их в гораздо меньших концентрациях в продуктах.Относительно низкая растворимость РЗЭ в кварцевом стекле является одним из потенциальных ограничений, поскольку это может привести к образованию кластеров редкоземельных элементов, особенно если концентрация легирования превышает равновесную растворимость, и требует специальных действий для подавления образования кластеров.
