ლუტეციუმის (III) ოქსიდი
| ლუტეციუმის ოქსიდითვისებები |
| სინონიმი | ლუტეტიუმის ოქსიდი, ლუტეტიუმის სესქვიოქსიდი |
| CASNo. | 12032-20-1 |
| ქიმიური ფორმულა | Lu2O3 |
| მოლური მასა | 397.932 გ/მოლი |
| დნობის წერტილი | 2,490°C(4,510°F; 2,760K) |
| დუღილის წერტილი | 3,980°C (7,200°F; 4,250K) |
| ხსნადობა სხვა გამხსნელებში | უხსნადი |
| ზოლის უფსკრული | 5.5 ევ |
მაღალი სისუფთაველუტეციუმის ოქსიდისპეციფიკაცია
| ნაწილაკების ზომა (D50) | 2.85 მკმ |
| სისუფთავე (Lu2O3) | ≧99.999% |
| TREO (იშვიათი დედამიწის ოქსიდების ჯამური რაოდენობა) | 99.55% |
| RE მინარევების შემცველობა | ppm | არა-REE მინარევები | ppm |
| La2O3 | <1 | Fe2O3 | 1.39 |
| CeO2 | <1 | SiO2 | 10.75 |
| Pr6O11 | <1 | კაო | 23.49 |
| Nd2O3 | <1 | PbO | Nd |
| Sm2O3 | <1 | CL¯ | 86.64 |
| Eu2O3 | <1 | ლოი | 0.15% |
| Gd2O3 | <1 | ||
| Tb4O7 | <1 | ||
| Dy2O3 | <1 | ||
| Ho2O3 | <1 | ||
| Er2O3 | <1 | ||
| Tm2O3 | <1 | ||
| Yb2O3 | <1 | ||
| Y2O3 | <1 |
【შეფუთვა】25 კგ/ტომარა მოთხოვნები: ტენიანობისგან დაცული, მტვრისგან თავისუფალი, მშრალი, ვენტილირებადი და სუფთა.
რა არისლუტეციუმის ოქსიდიგამოიყენება?
მყარი მდგომარეობის ლაზერების ლაზერული კრისტალები და ბირთვის მატრიცის მასალები:
ძირითადი გამოყენება: Lu₂O₃ წარმოადგენს ძირითად საწყის მასალას მაღალი ხარისხის ლაზერული კრისტალების წარმოებისთვის, როგორიცაა ლუტეციუმით დოპირებული იტრიუმის ალუმინის გარნეტი და ლუტეციუმით დოპირებული იტრიუმის ლითიუმის ფტორიდი. ეს კრისტალები ჩვეულებრივ გამოხატულია როგორც Lu: YAG (იტრიუმის ალუმინის გარნეტი) ან Lu: YLF (იტრიუმის ლითიუმის ფტორიდი).
მოქმედების მექანიზმი: ლუტეციუმის იონები (Lu³⁺), როგორც წესი, არ გამოიყენება როგორც აქტიური იონები (ლაზერული ემისიის ცენტრები). მიუხედავად ამისა, მატრიცული ბადის ნაწილად, მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ უკიდურესად სტაბილური და კომპაქტური ბადისებრი გარემო. სხვა იშვიათმიწა იონებით (როგორიცაა Nd³⁺, Yb³⁺, Er³⁺, Tm³⁺, Ho³⁺) დოპირებისას, Lu₂O₃-ზე დაფუძნებული კრისტალები ავლენენ:
მაღალი თბოგამტარობა: ეფექტურად ანაწილებს სითბოს, რაც საშუალებას იძლევა მაღალი სიმძლავრის ლაზერის მუშაობისა და თერმული ლინზების ეფექტის შემცირების.
მაღალი ქიმიური და მექანიკური სტაბილურობა: უზრუნველყოფს ლაზერების ხანგრძლივ საიმედოობას მკაცრ გარემოში.
შესანიშნავი ფონონის ენერგეტიკული თვისებები: გავლენას ახდენს ლაზერული იონების ენერგეტიკული დონის სიცოცხლის ხანგრძლივობასა და კვანტურ ეფექტურობაზე.
გამოყენება: ეს ლაზერები ფართოდ გამოიყენება სამრეწველო მასალების დამუშავებაში (ჭრა, შედუღება, მარკირება), მედიცინაში (ოფთალმოლოგიური ქირურგია, კანის მკურნალობა), სამეცნიერო კვლევაში, ლიდარსა და პოტენციური ინერციული შეზღუდვის შერწყმის კვლევაში.
სპეციალური კერამიკა და მინა:
მაღალი გარდატეხის ინდექსის/დაბალი დისპერსიის ოპტიკური მინა: Lu₂O₃ გამოიყენება სპეციალური ოპტიკური მინის (მაგალითად, ლანთანიდური ოპტიკური მინის) დასამზადებლად, რომელსაც აქვს უკიდურესად მაღალი გარდატეხის ინდექსი და უკიდურესად დაბალი დისპერსიული მახასიათებლები. ეს მინა აუცილებელია ქრომატული აბერაციის კორექციისთვის მოწინავე ოპტიკურ სისტემებში (მაგალითად, მიკროსკოპის ობიექტივები, მაღალი კლასის კამერის ლინზები და ლითოგრაფიული სისტემები).
გამჭვირვალე კერამიკა: Lu₂O₃ თავად ან სხვა ოქსიდებთან (მაგალითად, Y₂O₃) კომბინაციაში შეიძლება გამოყენებულ იქნას გამჭვირვალე პოლიკრისტალური კერამიკის დასამზადებლად. ამ კერამიკას აქვს ოპტიკური ერთგვაროვნება და სინათლის გამტარობა, რომელიც მსგავსია მონოკრისტალებისა, მაგრამ უფრო დიდი ზომისაა, უფრო მაღალი მექანიკური სიმტკიცით და შეიძლება უფრო იაფი იყოს მათი დამზადება. გამოყენება მოიცავს ლაზერული გამაძლიერებელ მედიას, ინფრაწითელ ფანჯრებს, რაკეტების ფარინგებს და მაღალი ინტენსივობის განათების აბაჟურებს.
სტრუქტურული კერამიკული დანამატები: Lu₂O₃-ის მცირე რაოდენობა შეიძლება დაემატოს შედუღების დამხმარე საშუალებას ან მარცვლის სასაზღვრო ინჟინერიის აგენტად, რათა გაუმჯობესდეს სხვა მოწინავე კერამიკის (მაგალითად, სილიციუმის ნიტრიდი და სილიციუმის კარბიდი) მაღალი ტემპერატურის მექანიკური თვისებები, დაჟანგვისადმი მდგრადობა და ცოცვისადმი მდგრადობა და გამოიყენება მაღალტემპერატურულ საკისრებში, საჭრელ ხელსაწყოებსა და ტურბინის ძრავის კომპონენტებში.
სცინტილატორი და რადიაციის აღმოჩენა:
ძირითადი ნედლეული: Lu₂O₃ შეუცვლელი ნედლეულია ლუტეციუმის ბაზაზე დამზადებული მაღალი ხარისხის სცინტილატორული მონოკრისტალებისა და კერამიკის სინთეზირებისთვის. ყველაზე მნიშვნელოვანი წარმომადგენლები არიან:
ლუტეციუმის სილიკატი: Lu₂SiO₅:Ce³⁺ და მისი წარმოებული კრისტალები. მაღალი სიმკვრივით (~7.4 გ/სმ³), მაღალი ეფექტური ატომური რიცხვით, სწრაფი დაშლის დროით და მაღალი სინათლის გამომავალი სიმძლავრით, ის პოზიტრონულ-ემისიური ტომოგრაფიის ყველაზე მოწინავე დეტექტორული მასალაა.
ლუტციუმის იტრიუმის ალუმინატი: (Lu, Y) )₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ კერამიკა. მაღალი სინათლის გამომავალი, სწრაფი დაშლის, კარგი ენერგიის გარჩევადობისა და დიდი ზომისა და რთული ფორმების მქონე კერამიკის უპირატესობების შერწყმით, იგი ფართოდ გამოიყენება სამედიცინო ვიზუალიზაციაში (PET/CT), მაღალი ენერგიის ფიზიკის ექსპერიმენტებში, სამშობლოს უსაფრთხოებაში (ბარგის/ტვირთის სკანირება) და ნავთობის ჭაბურღილების აღრიცხვაში.
უპირატესობები: ლუტეციუმის მაღალი ატომური ნომერი (71) მასალას ანიჭებს მაღალი ენერგიის ფოტონების (რენტგენის, გამა სხივების) დაბლოკვის შესანიშნავ უნარს, რაც აუმჯობესებს აღმოჩენის ეფექტურობას.
ფოსფორები და ლუმინესცენტური მასალები:
მატრიცული მასალები: Lu₂O₃ შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც ეფექტური მატრიცა იშვიათმიწა იონებით გააქტიურებული ლუმინესცენტური მასალებისთვის. ევროპიუმის იონებით (Eu³⁺) დოპირებისას, მას შეუძლია გამოასხივოს ძალიან სუფთა წითელი ფლუორესცენცია (მთავარი პიკი ~611 ნმ) ვიწრო ემისიის დიაპაზონით და მაღალი ფერის სიწმინდით.
გამოყენება: ძირითადად გამოიყენება მაღალი დონის დისპლეის ტექნოლოგიებში (როგორიცაა სამედიცინო მაღალი გარჩევადობის რენტგენის გამოსახულების ინტენსიფიკაციის ეკრანები, ველის ემისიის გარკვეული ტიპები) და ფლუორესცენტურ ზონდებში (ბიომარკერები, სენსორები). მისი შესანიშნავი ქიმიური და თერმული სტაბილურობა უზრუნველყოფს ფოსფორის ხანგრძლივ ექსპლუატაციას.
კატალიზური ეფექტი:
კატალიზატორის კომპონენტი: Lu₂O₃ აქტიურია სხვადასხვა კატალიზურ რეაქციებში ლუისის მჟავიანობის გამო:
ნავთობის რაფინირება: მისი გამოყენება შესაძლებელია როგორც კატალიზატორის გადამტანი ან აქტიური კომპონენტი (ზოგჯერ გამოიყენება სხვა ლითონის ოქსიდებთან კომბინაციაში) ისეთ პროცესებში, როგორიცაა კრეკინგი (მძიმე ნავთობის დაშლა მსუბუქ საწვავებად), ალკილირება (მაღალოქტანური ბენზინის კომპონენტების წარმოება) და ჰიდროპროცესირება (გოგირდის შემცველობა, დენიტროგენიზაცია).
პოლიმერიზაციის რეაქცია: ოლეფინების (მაგალითად, ეთილენის და პროპილენის) პოლიმერიზაციის რეაქციაში, Lu₂O₃ ან მისი წარმოებულები შეიძლება გამოყენებულ იქნას კატალიზატორის კომპონენტებად, რათა გავლენა მოახდინონ პოლიმერის მოლეკულური წონის განაწილებასა და მიკროსტრუქტურაზე.
მეთანის გარდაქმნა: ის კვლევით ღირებულებას აჩვენებს ისეთ რეაქციებში, როგორიცაა მეთანის ჟანგვითი შეერთება ან რეფორმირება სინთეზური აირის მისაღებად.
ავტომობილის გამონაბოლქვის დამუშავება: იგი გამოიყენება როგორც სტაბილიზატორი ან თანაკატალიზატორის კომპონენტი სამმხრივ კატალიზატორებში (თუმცა მისი გამოყენება ნაკლებია, ვიდრე ცერიუმის, ცირკონიუმის და ა.შ.).
მექანიზმი: მისი კატალიზური აქტივობა ძირითადად განპირობებულია რეაქტანტის მოლეკულებზე ზედაპირული ჟანგბადის ვაკანსიებისა და Lu³⁺ იონების ღია ადგილების ადსორბციისა და გააქტიურების უნარით.
სხვა თანამედროვე აპლიკაციები:
ბირთვული ინდუსტრია: იზოტოპ Lu-176-ს (ბუნებრივი სიმრავლე დაახლოებით 2.6%) აქვს დიდი თერმული ნეიტრონების დაჭერის განივი კვეთი და ნეიტრონული დასხივების შემდეგ შეიძლება გარდაიქმნას სამედიცინო თვალსაზრისით ღირებულ რადიოაქტიურ იზოტოპ Lu-177-ად (მიზნობრივი სხივური თერაპიისთვის). Lu₂O₃ არის საწყისი მასალა Lu-176-ის გასაწმენდად ან Lu-177 რადიოფარმაცევტული საშუალებების მოსამზადებლად. მაღალი სისუფთავის Lu₂O₃ ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნეიტრონების შთამნთქმელი მასალების ან ბირთვული მართვის ღეროების კვლევაში.
ელექტრონული მასალები: მაღალი κ კარიბჭის დიელექტრიკული მასალების კვლევის ობიექტი (რომელიც გამოიყენება სილიციუმის დიოქსიდის ჩასანაცვლებლად სილიციუმის ჩიპებში) ან ფეროელექტრული და მულტიფეროული მასალების კვლევისთვის.
საფარის მასალები: გამოიყენება დამცავი საფარის მოსამზადებლად, რომლებიც მდგრადია მაღალი ტემპერატურის, კოროზიის მიმართ ან აქვთ სპეციალური ოპტიკური თვისებები (მაგალითად, თვითმფრინავის ძრავებისთვის ან თანამგზავრის ოპტიკური კომპონენტებისთვის).
ექსპერიმენტული ფიზიკა: გამოიყენება როგორც ჩერენკოვის რადიატორის მასალა ნაწილაკების ფიზიკის ექსპერიმენტებში.
რეზიუმე:
ლუტციუმის ოქსიდი (Lu₂O₃) არავითარ შემთხვევაში არ არის ჩვეულებრივი ნედლეული. ის წარმოადგენს ძირითად სტრატეგიულ მასალას, რომელიც მხარს უჭერს თანამედროვე ულტრათანამედროვე ტექნოლოგიებს. მისი ძირითადი ღირებულება მდგომარეობს შემდეგში:
როგორც მაღალი ხარისხის ლაზერული კრისტალებისთვის (როგორიცაა Lu: YAG, Lu: YLF) უმაღლესი დონის მატრიცული მასალა, ის საშუალებას იძლევა შეიქმნას მაღალი სიმძლავრის, მაღალი სტაბილურობის მყარი მდგომარეობის ლაზერები.
სცინტილატორული მასალების (LSO, LYSO, LuAG: Ce) შემდეგი თაობის ქვაკუთხედის სახით, ის სამედიცინო ვიზუალიზაციის (PET/CT) და რადიაციის დეტექციის ტექნოლოგიების ინოვაციას უწყობს ხელს.
ის განსაკუთრებულ ოპტიკურ მინასა და გამჭვირვალე კერამიკას ანიჭებს შესანიშნავ ოპტიკურ თვისებებს (მაღალი გარდატეხა, დაბალი დისპერსია, სინათლის გამტარობის ფართო დიაპაზონი).
როგორც მაღალეფექტური ფოსფორის მატრიცა (Lu₂O₃:Eu³⁺), ის უზრუნველყოფს მაღალი სისუფთავის წითელი სინათლის გამოსხივებას.
ის ავლენს უნიკალურ რეაქციის გააქტიურების უნარს ჰეტეროგენულ კატალიზში.
ყველა ეს გამოყენება დამოკიდებულია Lu₂O₃-ის მაღალ სისუფთავეზე (ჩვეულებრივ, საჭიროა 4N/99.99% ან თუნდაც 5N/99.999% ან მეტი), ზუსტ სტოქიომეტრიულ თანაფარდობასა და სპეციფიკურ ფიზიკურ ფორმაზე (როგორიცაა ულტრაწვრილი ფხვნილი, ნანონაწილაკები). მისი გამოყენების სიღრმე და სიგანე მაღალტექნოლოგიურ სფეროებში კვლავ ფართოვდება, განსაკუთრებით ლაზერული ტექნოლოგიის, სამედიცინო ვიზუალიზაციისა და ბირთვული მედიცინის სფეროებში, სადაც მას შეუცვლელი ადგილი უჭირავს.