Granada ítrio alumínio - Yttrium aluminium garnet
| Granada ítrio alumínio | |
|---|---|
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| Em geral | |
| Categoria | mineral sintético |
|
Fórmula (unidade de repetição) |
Y 3 Al 5 O 12 |
| Sistema de cristal | cúbico |
| Identificação | |
| Cor | geralmente incolor, mas pode ser rosa, vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, roxo |
| Decote | Nenhum |
| Fratura | concoidal a desigual |
| Dureza da escala de Mohs | 8,5 |
| Brilho | vítreo para subadamantino |
| Gravidade Específica | 4,5 - 4,6 |
| Brilho polonês | vítreo para subadamantino |
| Propriedades ópticas | Refração única |
| Índice de refração | 1.833 (+/- 0,010) |
| Birrefringência | Nenhum |
| Pleocroísmo | Nenhum |
| Dispersão | 0,028 |
| Fluorescência ultravioleta | pedras incolores - laranja inerte a moderado em onda longa, laranja inerte a fraco em onda curta; pedras azuis e rosa - inertes; pedras amarelo-esverdeadas - amarelo muito forte em ondas longas e curtas também fosforescentes; pedras verdes - vermelho forte em onda longa, vermelho fraco em onda curta |
| Referências | |
A granada de ítrio e alumínio ( YAG , Y 3 Al 5 O 12 ) é um material cristalino sintético do grupo da granada . É uma fase de óxido de ítrio alumínio cúbico , com outros exemplos sendo YAlO 3 (YAP) em uma forma hexagonal ou ortorrômbica, semelhante à perovskita , e o Y 4 Al 2 O 9 monoclínico (YAM).
O YAG, como a granada e a safira , não tem utilidade como meio de laser quando puro. No entanto, depois de ser dopado com um íon apropriado, o YAG é comumente usado como um material hospedeiro em vários lasers de estado sólido . Elementos de terras raras, como neodímio e érbio, podem ser dopados em YAG como íons de laser ativos, produzindo lasers Nd: YAG e Er: YAG , respectivamente. O YAG dopado com cério (Ce: YAG) é usado como fósforo em tubos de raios catódicos e diodos emissores de luz branca , e como cintilador .
Gemstone YAG
Por um período, o YAG foi usado em joias como um simulador de diamantes e outras pedras preciosas . As variantes coloridas e seus elementos de dopagem incluem: verde ( cromo ), azul ( cobalto ), vermelho ( manganês ), amarelo ( titânio ), azul / rosa / roxo ( neodímio , dependendo da fonte de luz), rosa e laranja. Como gemas facetadas, são avaliadas (como sintéticas) por sua clareza, durabilidade, alto índice de refração e dispersão e, ocasionalmente, propriedades como a simulação da propriedade de mudança de cor da Alexandrita . O ângulo crítico de YAG é de 33 graus. Cortes YAG como granada natural , com polimento sendo executado com alumina ou diamante (grão 50.000 ou 100.000) em discos de polimento comuns. YAG tem baixa sensibilidade ao calor.
Como uma gema sintética, YAG tem vários nomes de variedades e marcas, bem como vários nomes incorretos. Os nomes sinônimos incluem: alexita , amamite , circolita , dia-bud , diamite , diamogem , diamonair , diamone , diamonique , diamonite , diamonte , di'yag , geminair , gemonair , kimberly , diamante simulado Linde , nier-gem , regalair , replique , somerset , triamond , YAIG e granada de ítrio . A produção para o comércio de gemas diminuiu após a introdução da zircônia cúbica sintética ; em 1995 havia pouca produção. Existe alguma demanda como granada sintética e para projetos onde o índice de refração muito alto de zircônia cúbica não é desejável.
Variedades de uso técnico
Nd: YAG
Neodímio - dopado YAG ( Nd: YAG ) foi desenvolvido no início da década de 1960, e o primeiro trabalho de Nd: YAG laser foi inventado em 1964. neodímio-YAG é o mais amplamente utilizado meio de laser activo em lasers de estado sólido , a ser usado para tudo de lasers de onda contínua de baixa potência a lasers Q-comutados (pulsados) de alta potência com níveis de potência medidos em quilowatts. A condutividade térmica do Nd: YAG é maior e seu tempo de vida de fluorescência é cerca de duas vezes maior do que o dos cristais Nd: YVO 4 , porém não é tão eficiente e é menos estável, exigindo temperaturas controladas com mais precisão. A melhor banda de absorção de Nd: YAG para bombear o laser está centrada em 807,5 nm e tem 1 nm de largura.
A maioria dos lasers Nd: YAG produzem luz infravermelha em um comprimento de onda de 1064 nm. A luz neste comprimento de onda é bastante perigosa para a visão, uma vez que pode ser focalizada pela lente do olho na retina , mas a luz é invisível e não ativa o reflexo de piscar . Os lasers Nd: YAG também podem ser usados com cristais de duplicação ou triplicação de frequência , para produzir luz verde com comprimento de onda de 532 nm ou luz ultravioleta em 355 nm, respectivamente.
A concentração de dopante em cristais de Nd: YAG comumente usados varia entre 0,5 e 1,4 por cento molar. Maior concentração de dopante é usada para lasers pulsados; concentração mais baixa é adequada para lasers de onda contínua. Nd: YAG é rosa-púrpura, com hastes dopadas mais claras sendo menos intensamente coloridas do que as mais dopadas. Como seu espectro de absorção é estreito, a tonalidade depende da luz sob a qual é observada.
Nd: Cr: YAG
O YAG dopado com neodímio e cromo ( Nd: Cr: YAG ou Nd / Cr: YAG ) possui características de absorção superiores ao Nd: YAG. Isso ocorre porque a energia é absorvida pelas amplas bandas de absorção do dopante Cr 3+ e, em seguida, transferida para o Nd 3+ por interações dipolo-dipolo. Este material foi sugerido para uso em lasers de bombeamento solar , que poderiam fazer parte de um sistema de satélite de energia solar .
Er: YAG
YAG dopado com Erbium ( Er: YAG ) é um meio de laser ativo com laser de 2940 nm. Suas bandas de absorção adequadas para o bombeamento são largas e localizadas entre 600 e 800 nm, permitindo o bombeamento eficiente da lâmpada de flash. A concentração de dopante usada é alta: cerca de 50% dos átomos de ítrio são substituídos. O comprimento de onda do laser Er: YAG acopla-se bem à água e aos fluidos corporais, tornando este laser especialmente útil para uso em medicina e odontologia; é usado para tratamento de esmalte dentário e em cirurgia estética. Er: YAG é usado para monitoramento não invasivo de açúcar no sangue . As propriedades mecânicas de Er: YAG são essencialmente as mesmas que Nd: YAG. Er: YAG opera em comprimentos de onda onde o limite para danos aos olhos é relativamente alto (uma vez que a luz é absorvida antes de atingir a retina ), funciona bem em temperatura ambiente e tem alta eficiência de inclinação . Er: YAG é verde claro.
Yb: YAG
YAG dopado com itérbio ( Yb: YAG ) é um meio de laser ativo com laser a 1030 nm, com uma ampla banda de absorção de 18 nm a 940 nm. É um dos meios mais úteis para lasers de estado sólido bombeados por diodo de alta potência . Os níveis de dopante usados variam entre 0,2% e 30% dos átomos de ítrio substituídos. Yb: YAG tem aquecimento fracionário muito baixo, eficiência de inclinação muito alta e nenhuma absorção de estado excitado ou conversão ascendente, alta resistência mecânica e alta condutividade térmica. Yb: YAG pode ser bombeado por diodos laser InGaAs confiáveis em 940 ou 970 nm.
Yb: YAG é um bom substituto para Nd: YAG de 1064 nm em aplicações de alta potência, e sua versão de 515 nm com freqüência duplicada pode substituir os lasers de argônio de 514 nm .
Nd: Ce: YAG
Neodímio - cério duplo-dopado YAG ( Nd: Ce: YAG , ou Nd, Ce: YAG ) é um material médio de laser ativo muito semelhante a Nd: YAG. Os átomos de cério adicionados absorvem fortemente na região ultravioleta e transferem sua energia para os átomos de neodímio, aumentando a eficiência do bombeamento; o resultado é menor distorção térmica e maior potência de saída do que Nd: YAG no mesmo nível de bombeamento. O comprimento de onda de laser, 1064 nm, é o mesmo que para Nd: YAG. O material tem boa resistência a danos causados por UV da fonte da bomba e baixo limite de laser . Normalmente 1,1–1,4% dos átomos de Y são substituídos por Nd e 0,05–0,1% por Ce.
Ho: Cr: Tm: YAG
Hólmio - cromo - túlio triplo-dopado YAG ( Ho: Cr: Tm: YAG , ou Ho, Cr, Tm: YAG ) é um material médio de laser ativo com alta eficiência. Tem duração de 2080 nm e pode ser bombeado por uma lâmpada ou um diodo laser. É amplamente utilizado nas forças armadas, medicina e meteorologia. Ele funciona bem em temperatura ambiente, tem alta eficiência de inclinação e opera em um comprimento de onda onde o limite para danos aos olhos é relativamente alto. Quando bombeado por um diodo, a banda de 785 nm para o íon Tm 3+ pode ser usada. Outras bandas principais da bomba estão localizadas entre 400 e 800 nm. Os níveis de dopante usados são 0,35 átomos.% Ho, 5,8 átomos.% Tm e 1,5 at.% Cr. As hastes são de cor verde, conferida pelo cromo (III).
Tm: YAG
YAG dopado com túlio ( Tm: YAG ) é um meio de laser ativo que opera entre 1930 e 2040 nm. É adequado para bombeamento de diodo. Um laser Tm: YAG de modo duplo emite duas frequências separadas por 1 GHz.
Cr 4+ : YAG
YAG dopado com cromo (IV) ( Cr: YAG ) fornece uma grande seção transversal de absorção na região espectral de 0,9-1,2 micrômetro, o que o torna uma escolha atraente como um Q-switch passivo para lasers dopados com Nd. Os dispositivos resultantes são de estado sólido, compactos e de baixo custo. Cr: YAG tem alto limite de danos, boa condutividade térmica, boa estabilidade química, resiste à radiação ultravioleta e é facilmente usinável. Ele está substituindo materiais Q-switching mais tradicionais, como fluoreto de lítio e corantes orgânicos . Os níveis de dopante usados variam entre 0,5 e 3 por cento (molar). Cr: YAG pode ser usado para comutação Q passiva de lasers que operam em comprimentos de onda entre 1000 e 1200 nm, como aqueles baseados em Nd: YAG, Nd: YLF , Nd: YVO 4 e Yb: YAG.
O Cr: YAG também pode ser usado como um meio de ganho de laser, produzindo lasers sintonizáveis com saídas ajustáveis entre 1350 e 1550 nm. O laser Cr: YAG pode gerar pulsos ultracurtos (na faixa dos femtossegundos) quando é bombeado a 1064 nm por um laser Nd: YAG.
Cr: YAG foi demonstrado em uma aplicação de óptica não linear como um espelho de conjugado de fase auto-bombeado em um "ressonador de loop" Nd: YAG. Tal espelho fornece compensação de aberrações de fase e polarização induzidas no ressonador de loop.
Dy: YAG
YAG dopado com disprósio ( Dy: YAG ) é um fósforo sensível à temperatura usado em medições de temperatura. O fósforo é excitado por um pulso de laser e sua fluorescência dependente da temperatura é observada. Dy: YAG é sensível em gamas de 300-1700 K . O fósforo pode ser aplicado diretamente à superfície medida ou a uma extremidade de uma fibra óptica . Também foi estudado como um fósforo emissor de branco monofásico em diodos emissores de luz branca convertidos em fósforo.
Sm: YAG
YAG dopado com samário ( Sm: YAG ) é um fósforo sensível à temperatura semelhante ao Dy: YAG.
Tb: YAG
YAG dopado com térbio ( Tb: YAG ) é um fósforo usado em tubos de raios catódicos. Emite na cor verde-amarela, a 544 nm.
Ce: YAG
YAG dopado com cério (III) ( Ce: YAG ou YAG: Ce ) é um fósforo, ou um cintilador quando em forma de cristal único puro , com uma ampla gama de usos. Ele emite luz amarela quando submetido à luz azul ou ultravioleta ou a raios-x. É usado em diodos emissores de luz branca como um revestimento em um diodo InGaN azul de alto brilho, convertendo parte da luz azul em amarela, que juntas aparecem como brancas. Tal arranjo fornece uma reprodução de cores inferior à ideal . O brilho de saída diminui com o aumento da temperatura, alterando ainda mais a saída de cor do dispositivo.
Ce: YAG também é usado em algumas lâmpadas de vapor de mercúrio como um dos fósforos, frequentemente junto com Eu: Y (P, V) O 4 (fosfato de ítrio-vanadato). Também é usado como fósforo em tubos de raios catódicos , onde emite luz verde (530 nm) a verde-amarela (550 nm). Quando excitado por elétrons, ele praticamente não tem brilho residual (tempo de decaimento de 70 ns). É adequado para uso em fotomultiplicadores .
Ce: YAG é usado em scanners PET , radiação gama de alta energia e detectores de partículas carregadas e telas de imagem de alta resolução para gama, raios-x , radiação beta e radiação ultravioleta .
Ce: YAG pode ser posteriormente dopado com gadolínio .