इन्फ्रारेड किरणों को अवशोषित करने वाले धातु यौगिक

धातु यौगिकों द्वारा अवरक्त किरणों को अवशोषित करने का सिद्धांत क्या है और इसे प्रभावित करने वाले कारक क्या हैं?

दुर्लभ पृथ्वी यौगिकों सहित धातु यौगिक, अवरक्त अवशोषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। दुर्लभ धातु और दुर्लभ पृथ्वी यौगिकों में अग्रणी के रूप में,अर्बनमाइन्स टेक. कंपनी लिमिटेड. इन्फ्रारेड अवशोषण के लिए दुनिया के लगभग 1/8 ग्राहकों को सेवा प्रदान करता है। इस मामले पर हमारे ग्राहकों की तकनीकी पूछताछ को संबोधित करने के लिए, हमारी कंपनी के अनुसंधान और विकास केंद्र ने उत्तर प्रदान करने के लिए इस लेख को संकलित किया है
1. धातु यौगिकों द्वारा अवरक्त अवशोषण का सिद्धांत और विशेषताएं

धातु यौगिकों द्वारा अवरक्त अवशोषण का सिद्धांत मुख्य रूप से उनकी आणविक संरचना और रासायनिक बंधों के कंपन पर आधारित है। इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी इंट्रामोल्युलर कंपन और घूर्णी ऊर्जा स्तरों के संक्रमण को मापकर आणविक संरचना का अध्ययन करती है। धातु यौगिकों में रासायनिक बंधों के कंपन से अवरक्त अवशोषण होगा, विशेष रूप से धातु-कार्बनिक यौगिकों में धातु-कार्बनिक बंधों का कंपन, कई अकार्बनिक बंधों का कंपन, और क्रिस्टल फ्रेम कंपन, जो अवरक्त स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों में दिखाई देगा।

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रा में विभिन्न धातु यौगिकों का प्रदर्शन:
(1).एमएक्सईएन सामग्री: एमएक्सईएन एक द्वि-आयामी संक्रमण धातु-कार्बन/नाइट्रोजन यौगिक है जिसमें समृद्ध घटक, धातु चालकता, एक बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र और एक सक्रिय सतह है। निकट-अवरक्त और मध्य/दूर-अवरक्त बैंड में इसकी अवरक्त अवशोषण दर अलग-अलग है और हाल के वर्षों में इसका व्यापक रूप से अवरक्त छलावरण, फोटोथर्मल रूपांतरण और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया गया है।
(2).​तांबा यौगिक: फास्फोरस युक्त तांबे के यौगिक अवरक्त अवशोषक के बीच अच्छा प्रदर्शन करते हैं, पराबैंगनी किरणों के कारण होने वाले कालेपन की घटना को प्रभावी ढंग से रोकते हैं और लंबे समय तक उत्कृष्ट दृश्य प्रकाश संप्रेषण और अवरक्त अवशोषण गुणों को बनाए रखते हैं।3।

व्यावहारिक अनुप्रयोग के मामले
(1).इन्फ्रारेड छलावरण: एमएक्सईएन सामग्री का व्यापक रूप से उनके उत्कृष्ट अवरक्त अवशोषण गुणों के कारण अवरक्त छलावरण में उपयोग किया जाता है। वे लक्ष्य की अवरक्त विशेषताओं को प्रभावी ढंग से कम कर सकते हैं और छिपाव में सुधार कर सकते हैं2।
(2).‌फोटोथर्मल रूपांतरण‌: एमएक्सईएन सामग्रियों में मध्य/सुदूर अवरक्त बैंड में कम उत्सर्जन विशेषताएं होती हैं, जो फोटोथर्मल रूपांतरण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं और प्रकाश ऊर्जा को कुशलतापूर्वक गर्मी ऊर्जा में परिवर्तित कर सकती हैं।2।
(3).खिड़की सामग्री: अवरक्त अवशोषक युक्त राल रचनाओं का उपयोग खिड़की सामग्री में अवरक्त किरणों को प्रभावी ढंग से अवरुद्ध करने और ऊर्जा दक्षता में सुधार करने के लिए किया जाता है।
ये अनुप्रयोग मामले अवरक्त अवशोषण में धातु यौगिकों की विविधता और व्यावहारिकता को प्रदर्शित करते हैं, विशेष रूप से आधुनिक विज्ञान और उद्योग में उनकी महत्वपूर्ण भूमिका को।

2.कौन सा धातु यौगिक अवरक्त किरणों को अवशोषित कर सकता है?

धातु यौगिक जो अवरक्त किरणों को अवशोषित कर सकते हैं उनमें शामिल हैंएंटीमनी टिन ऑक्साइड (एटीओ), इंडियम टिन ऑक्साइड (आईटीओ), एल्यूमीनियम जिंक ऑक्साइड (AZO), टंगस्टन ट्राइऑक्साइड (WO3), आयरन टेट्रोक्साइड (Fe3O4) और स्ट्रोंटियम टाइटेनेट (SrTiO3)।

2.1 धातु यौगिकों की अवरक्त अवशोषण विशेषताएँ
‌एंटीमनी टिन ऑक्साइड (एटीओ): यह 1500 एनएम से अधिक तरंग दैर्ध्य के साथ निकट-अवरक्त प्रकाश को ढाल सकता है, लेकिन 1500 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य के साथ पराबैंगनी प्रकाश और अवरक्त प्रकाश को ढाल नहीं सकता है।
‌इंडियम टिन ऑक्साइड (आईटीओ): एटीओ के समान, इसमें निकट-अवरक्त प्रकाश को ढालने का प्रभाव होता है।
जिंक एल्यूमीनियम ऑक्साइड (एज़ो): इसमें निकट-अवरक्त प्रकाश को ढालने का कार्य भी होता है।
टंगस्टन ट्राइऑक्साइड (WO3): इसमें एक स्थानीयकृत सतह प्लास्मोन अनुनाद प्रभाव और छोटा ध्रुवीय अवशोषण तंत्र है, यह 780-2500 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ अवरक्त विकिरण को ढाल सकता है, और गैर विषैले और सस्ता है।
‌Fe3O4: इसमें अच्छे इन्फ्रारेड अवशोषण और थर्मल प्रतिक्रिया गुण हैं और इसका उपयोग अक्सर इन्फ्रारेड सेंसर और डिटेक्टरों में किया जाता है।
स्ट्रोंटियम टाइटेनेट (SrTiO3): इसमें उत्कृष्ट अवरक्त अवशोषण और ऑप्टिकल गुण हैं, जो अवरक्त सेंसर और डिटेक्टरों के लिए उपयुक्त है।
एर्बियम फ्लोराइड (ErF3) : एक दुर्लभ पृथ्वी यौगिक है जो अवरक्त किरणों को अवशोषित कर सकता है। एर्बियम फ्लोराइड में गुलाबी रंग के क्रिस्टल होते हैं, इसका गलनांक 1350°C, क्वथनांक 2200°C और घनत्व 7.814g/cm³ होता है। इसका उपयोग मुख्य रूप से ऑप्टिकल कोटिंग्स, फाइबर डोपिंग, लेजर क्रिस्टल, सिंगल-क्रिस्टल कच्चे माल, लेजर एम्पलीफायर, उत्प्रेरक एडिटिव्स और अन्य क्षेत्रों में किया जाता है।

2.2 अवरक्त अवशोषक सामग्रियों में धातु यौगिकों का अनुप्रयोग
इन धातु यौगिकों का व्यापक रूप से अवरक्त अवशोषण सामग्री में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, एटीओ, आईटीओ और एज़ो का उपयोग अक्सर पारदर्शी प्रवाहकीय, एंटीस्टैटिक, विकिरण सुरक्षा कोटिंग्स और पारदर्शी इलेक्ट्रोड में किया जाता है; WO3 का उपयोग इसके उत्कृष्ट निकट-अवरक्त परिरक्षण प्रदर्शन और गैर विषैले गुणों के कारण विभिन्न ताप इन्सुलेशन, अवशोषण और प्रतिबिंब अवरक्त सामग्रियों में व्यापक रूप से किया जाता है। ये धातु यौगिक अपनी अद्वितीय अवरक्त अवशोषण विशेषताओं के कारण अवरक्त प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

2.3 कौन से दुर्लभ पृथ्वी यौगिक अवरक्त किरणों को अवशोषित कर सकते हैं?

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में लैंथेनम हेक्साबोराइड और नैनो आकार के लैंथेनम बोराइड अवरक्त किरणों को अवशोषित कर सकते हैं।लैंथेनम हेक्साबोराइड (LaB6)रडार, एयरोस्पेस, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग, उपकरण, चिकित्सा उपकरण, घरेलू उपकरण धातु विज्ञान, पर्यावरण संरक्षण और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री है। विशेष रूप से, लैंथेनम हेक्साबोराइड सिंगल क्रिस्टल उच्च-शक्ति इलेक्ट्रॉन ट्यूब, मैग्नेट्रोन, इलेक्ट्रॉन बीम, आयन बीम और त्वरक कैथोड बनाने के लिए एक सामग्री है।
इसके अलावा, नैनो-स्केल लैंथेनम बोराइड में अवरक्त किरणों को अवशोषित करने का गुण भी होता है। इसका उपयोग सूर्य के प्रकाश से अवरक्त किरणों को रोकने के लिए पॉलीथीन फिल्म शीट की सतह पर कोटिंग में किया जाता है। अवरक्त किरणों को अवशोषित करते समय, नैनो-स्केल लैंथेनम बोराइड बहुत अधिक दृश्य प्रकाश को अवशोषित नहीं करता है। यह सामग्री गर्म जलवायु में अवरक्त किरणों को खिड़की के शीशे में प्रवेश करने से रोक सकती है, और ठंडी जलवायु में प्रकाश और ताप ऊर्जा का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग कर सकती है।
दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का व्यापक रूप से सैन्य, परमाणु ऊर्जा, उच्च प्रौद्योगिकी और दैनिक उपभोक्ता उत्पादों सहित कई क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, लैंथेनम का उपयोग हथियारों और उपकरणों में मिश्र धातुओं के सामरिक प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है, गैडोलीनियम और इसके आइसोटोप का उपयोग परमाणु ऊर्जा क्षेत्र में न्यूट्रॉन अवशोषक के रूप में किया जाता है, और सेरियम का उपयोग पराबैंगनी और अवरक्त किरणों को अवशोषित करने के लिए ग्लास योजक के रूप में किया जाता है।
सेरियम, एक ग्लास एडिटिव के रूप में, पराबैंगनी और अवरक्त किरणों को अवशोषित कर सकता है और अब ऑटोमोबाइल ग्लास में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह न केवल पराबैंगनी किरणों से बचाता है बल्कि कार के अंदर के तापमान को भी कम करता है, जिससे एयर कंडीशनिंग के लिए बिजली की बचत होती है। 1997 से, जापानी ऑटोमोबाइल ग्लास में सेरियम ऑक्साइड मिलाया गया है, और इसका उपयोग 1996 में ऑटोमोबाइल में किया गया था।

3. धातु यौगिकों द्वारा अवरक्त अवशोषण के गुण और प्रभावित करने वाले कारक

3.1 धातु यौगिकों द्वारा अवरक्त अवशोषण के गुणों और प्रभावित करने वाले कारकों में मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलू शामिल हैं:

अवशोषण दर सीमा: धातु यौगिकों की अवरक्त किरणों में अवशोषण दर धातु के प्रकार, सतह की स्थिति, तापमान और अवरक्त किरणों की तरंग दैर्ध्य जैसे कारकों के आधार पर भिन्न होती है। एल्युमीनियम, तांबा और लोहे जैसी सामान्य धातुओं में कमरे के तापमान पर अवरक्त किरणों की अवशोषण दर आमतौर पर 10% से 50% के बीच होती है। उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर शुद्ध एल्यूमीनियम सतह से अवरक्त किरणों की अवशोषण दर लगभग 12% है, जबकि खुरदरी तांबे की सतह की अवशोषण दर लगभग 40% तक पहुँच सकती है।

3.2धातु यौगिकों द्वारा अवरक्त अवशोषण के गुण और प्रभावित करने वाले कारक‌ :

‌धातुओं के प्रकार: विभिन्न धातुओं में अलग-अलग परमाणु संरचनाएं और इलेक्ट्रॉन व्यवस्थाएं होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अवरक्त किरणों के लिए उनकी अवशोषण क्षमताएं अलग-अलग होती हैं।
सतह की स्थिति: धातु की सतह का खुरदरापन, ऑक्साइड परत या कोटिंग अवशोषण दर को प्रभावित करेगी।
तापमान: तापमान परिवर्तन से धातु के अंदर इलेक्ट्रॉनिक स्थिति बदल जाएगी, जिससे अवरक्त किरणों का अवशोषण प्रभावित होगा।
‌इन्फ्रारेड तरंग दैर्ध्य: अवरक्त किरणों की विभिन्न तरंग दैर्ध्य में धातुओं के लिए अलग-अलग अवशोषण क्षमताएं होती हैं।
विशिष्ट परिस्थितियों में परिवर्तन: कुछ विशिष्ट परिस्थितियों में, धातुओं द्वारा अवरक्त किरणों की अवशोषण दर में काफी बदलाव आ सकता है। उदाहरण के लिए, जब किसी धातु की सतह को विशेष सामग्री की परत से लेपित किया जाता है, तो इसकी अवरक्त किरणों को अवशोषित करने की क्षमता को बढ़ाया जा सकता है। इसके अलावा, उच्च तापमान वाले वातावरण में धातुओं की इलेक्ट्रॉनिक स्थिति में बदलाव से भी अवशोषण दर में वृद्धि हो सकती है।
‌अनुप्रयोग क्षेत्र: धातु यौगिकों के अवरक्त अवशोषण गुणों का अवरक्त प्रौद्योगिकी, थर्मल इमेजिंग और अन्य क्षेत्रों में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग मूल्य है। उदाहरण के लिए, किसी धातु की सतह की कोटिंग या तापमान को नियंत्रित करके, अवरक्त किरणों के अवशोषण को समायोजित किया जा सकता है, जिससे तापमान माप, थर्मल इमेजिंग आदि में अनुप्रयोगों की अनुमति मिलती है।
‌प्रायोगिक तरीके और अनुसंधान पृष्ठभूमि: शोधकर्ताओं ने प्रयोगात्मक माप और पेशेवर अध्ययन के माध्यम से धातुओं द्वारा अवरक्त किरणों की अवशोषण दर निर्धारित की। ये डेटा धातु यौगिकों के ऑप्टिकल गुणों को समझने और संबंधित अनुप्रयोगों को विकसित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
संक्षेप में, धातु यौगिकों के अवरक्त अवशोषण गुण कई कारकों से प्रभावित होते हैं और विभिन्न परिस्थितियों में महत्वपूर्ण रूप से बदल सकते हैं। इन गुणों का व्यापक रूप से कई क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।