Изучение свойств, производства и применения гадолиний-галлиевого граната

Введение

Гранаты, принадлежащие к минеральной группе A3B2(SiO4)3, часто используются в качестве драгоценных камней, подложек и абразивов благодаря общим физическим свойствам и кристаллической структуре. Несмотря на сходство, гранаты имеют различия в химическом составе. В этой статье мы подробно рассмотрим семейство гранатов и уделим особое внимание гадолиний-галлиевому гранату, предоставив обзор его характеристик, технологий производства и областей применения. К концу этой статьи вы будете иметь фундаментальное представление о свойствах и применении гадолиний-галлиевого граната.

Определение гадолиний-галлиевого граната

Гадолиний-галлиевый гранат (Gd3Ga5O12) - это синтетический гранат с впечатляющими термическими, механическими и оптическими свойствами.

• Гадолиний-галлиевый гранат (GGG) обладает высокой теплопроводностью 7,4 Вт м-1К-1 и высокой температурой плавления около 1730℃.
• Он также отличается твердостью по шкале Мооса от 6,5 до 7,5.
• Что касается оптических характеристик, то оптические потери GGG составляют менее 0,1%/см. Он достаточно прозрачен для оптических компонентов в диапазоне от 0,36 до 6,0 мкм, а показатель преломления GGG варьируется от 2,0 в УФ-диапазоне до 1,8 в ИК-диапазоне.

Производство гадолиний-галлиевого граната

Процесс Чохральского - это широко используемый метод изготовления монокристаллов, в том числе гадолиний-галлиевого граната. Впервые он был разработан Яном Чохральским, польским ученым, который случайно наткнулся на этот метод. Пытаясь окунуть перо в чернильницу, он по ошибке окунул его в расплавленное олово, и образовался монокристалл олова. Это привело к разработке процесса Чохральского, который с тех пор стал основным методом создания кристаллов.

На рисунке 1 показана схема процесса Чохральского в применении к получению кристаллов кремния.

Процесс Чохральского включает несколько этапов, которые можно описать следующим образом:

Во-первых, материал помещается в круглый тигель и нагревается до расплавленного состояния.

Во-вторых, затравочный кристалл осторожно погружают в расплавленный материал и медленно вращают. Это позволяет сформировать кристаллическую структуру вокруг затравки.

Наконец, затравочный кристалл медленно извлекается из расплава, в результате чего на границе раздела затравки и расплавленного материала образуется монокристалл.

В целом, процесс Чохральского - это точный и сложный метод создания высококачественных монокристаллов, каждый этап которого требует пристального внимания и контроля.

Применение гадолиний-галлиевого граната

Гадолиний-галлиевый гранат находит широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своим необходимым характеристикам. GGG обычно используется в качестве материала подложки для магнитооптических пленок. Например, нанося пленку иттрий-железного граната (YIG) на подложку из гадолиний-галлиевого граната, можно создавать инфракрасные оптические изоляторы. GGG также используется в качестве материала подложки для магнитно-пузырьковой памяти, поскольку его параметр решетки полностью совпадает с параметром решетки материала памяти. Кроме того, кристаллы GGG являются незаменимыми подложками для микроволновых изоляторов.

В 1970-х годах GGG использовали в качестве имитатора алмаза из-за его визуального сходства с природными алмазами. Однако его быстро заменили на иттрий-алюминиевый гранат (YAG) из-за более высокой твердости YAG. Тем не менее, GGG остается популярным выбором для тех, кто ищет натуральный алмаз в своих изделиях.

Другие материалы из граната

Наш сайт предлагает на выбор множество синтезированных гранатов. Одним из них является легированный церием гадолиний-алюминий-галлиевый гранат (Ce:GAGG), который известен своим высоким световым выходом, быстрым сцинтилляционным откликом, химической стабильностью и отличным энергетическим разрешением. Ce:GAGG - отличный выбор для рентгеновской визуализации, компьютерной томографии (КТ) и других методов медицинской визуализации.

Другой вариант - легированный неодимом иттрий-алюминиевый гранат (Nd:YAG), который обладает превосходным оптическим поглощением и эффективностью преобразования. Благодаря своим исключительным свойствам Nd:YAG широко используется в машинах для лазерной маркировки, косметических инструментах и станках для резки.

Пожалуйста, посетите нашу домашнюю страницу для получения дополнительной информации.

Связанное чтение: Введение в 7 типов синтетических гранатовых материалов

Заключение

Гадолиний-галлиевый гранат (ГГГ) - это универсальный материал, широко используемый в качестве подложки и драгоценного камня благодаря своим исключительным свойствам, таким как высокая температура плавления, теплопроводность, твердость и хорошие оптические характеристики. Компания Stanford Advanced Materials (SAM) предлагает высокочистые гранаты различных диаметров для удовлетворения ваших конкретных требований. Если вы заинтересованы, пожалуйста, отправьте нам запрос, и мы будем рады помочь вам.