Металлын нэгдлүүд хэт улаан туяаг шингээх зарчим юу вэ, түүнд нөлөөлөх хүчин зүйлүүд юу вэ?
Металлын нэгдлүүд, түүний дотор газрын ховор нэгдлүүд нь хэт улаан туяаны шингээлтэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ховор металл, газрын ховор нэгдлүүдийг тэргүүлэгчийн хувьдUrbanMines Tech. Co., Ltd. нь хэт улаан туяаны шингээлтээр дэлхийн хэрэглэгчдийн бараг 1/8-д үйлчилдэг. Манай компанийн судалгаа, хөгжлийн төв энэ асуудлаар үйлчлүүлэгчдийнхээ техникийн асуултад хариулах зорилгоор энэхүү нийтлэлийг эмхэтгэсэн болно.
1. Металлын нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн зарчим, шинж чанар
Металлын нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн зарчим нь тэдгээрийн молекулын бүтэц, химийн холбоогуудын чичиргээнд тулгуурладаг. Хэт улаан туяаны спектроскопи нь молекул доторх чичиргээ болон эргэлтийн энергийн түвшний шилжилтийг хэмжих замаар молекулын бүтцийг судалдаг. Металлын нэгдлүүд дэх химийн бондын чичиргээ нь хэт улаан туяаны шингээлт, ялангуяа металл-органик нэгдлүүд дэх металл-органик холбоо, олон органик бус бондын чичиргээ, хэт улаан туяаны спектрийн янз бүрийн бүс нутагт гарч ирэх болор хүрээний чичиргээнд хүргэдэг.
Хэт улаан туяаны спектр дэх янз бүрийн металлын нэгдлүүдийн гүйцэтгэл:
(1).MXene материал: MXene нь баялаг бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй, металл дамжуулалттай, том тусгай гадаргуутай, идэвхтэй гадаргуутай хоёр хэмжээст шилжилтийн металл-нүүрстөрөгч/азотын нэгдэл юм. Энэ нь ойрын болон дунд/алс хэт улаан туяаны зурваст өөр өөр хэт улаан туяаны шингээлтийн хурдтай бөгөөд сүүлийн жилүүдэд хэт улаан туяаны өнгөлөн далдлах, фототермаль хувиргалт болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгдэж байна.
(2).Зэсийн нэгдлүүд : Фосфор агуулсан зэсийн нэгдлүүд нь хэт улаан туяаны шингээгчийн дунд сайн ажиллаж, хэт ягаан туяанаас үүдэлтэй харлах үзэгдлээс үр дүнтэй сэргийлж, маш сайн харагдах гэрлийн дамжуулалт болон хэт улаан туяа шингээх шинж чанарыг удаан хугацаанд тогтвортой байлгадаг3.
Хэрэглээний практик тохиолдлууд
(1).Хэт улаан туяаны өнгөлөн далдлах : MXene материалыг маш сайн хэт улаан туяа шингээх шинж чанартай тул хэт улаан туяаны өнгөлөн далдлахад өргөн ашигладаг. Тэд байны хэт улаан туяаны шинж чанарыг үр дүнтэй бууруулж, далдлах чадварыг сайжруулж чадна2.
(2).Фототермаль хувиргалт : MXene материалууд нь дунд/алс хэт улаан туяаны зурваст ялгаруулах шинж чанар багатай бөгөөд энэ нь фототермаль хувиргах програмуудад тохиромжтой бөгөөд гэрлийн энергийг дулааны энерги болгон үр ашигтайгаар хувиргаж чаддаг2.
(3).Цонхны материал: Хэт улаан туяаны туяаг үр дүнтэй хааж, эрчим хүчний хэмнэлтийг сайжруулахын тулд хэт улаан туяаны шингээгч агуулсан давирхайн найрлагыг цонхны материалд ашигладаг.
Хэрэглээний эдгээр тохиолдлууд нь хэт улаан туяаны шингээлт дэх металлын нэгдлүүдийн олон янз байдал, практик байдал, ялангуяа орчин үеийн шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг харуулж байна.
2.Ямар металлын нэгдлүүд хэт улаан туяаг шингээх чадвартай вэ?
Хэт улаан туяаг шингээх чадвартай металлын нэгдлүүд орносурьмагийн цагаан тугалганы исэл (ATO), индий цагаан тугалганы исэл (ITO), хөнгөн цагаан цайрын исэл (AZO), вольфрамын гурвалсан исэл (WO3), төмрийн тетроксид (Fe3O4) болон стронцийн титанат (SrTiO3).
2.1 Металлын нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанар
Сурьмагийн цагаан тугалганы исэл (ATO): Энэ нь 1500 нм-ээс их долгионы урттай хэт улаан туяаны гэрлийг хамгаалах чадвартай боловч 1500 нм-ээс бага долгионы урттай хэт ягаан туяа болон хэт улаан туяанаас хамгаалж чадахгүй.
Индиум цагаан тугалганы исэл (ITO): Энэ нь ATO-тай адил хэт улаан туяаны гэрлийг хамгаалах нөлөөтэй.
Цайрын хөнгөн цагаан исэл (AZO): Энэ нь мөн хэт улаан туяаны гэрлийг хамгаалах үүрэгтэй.
Гянт болдын гурвалсан исэл (WO3): Энэ нь гадаргын плазмоны резонансын нөлөө, жижиг туйл шингээх механизмтай, 780-2500 нм долгионы урттай хэт улаан туяаны цацрагийг хамгаалж чаддаг, хоргүй, хямд байдаг.
Fe3O4: Энэ нь хэт улаан туяаны шингээлт, дулааны хариу үйлдэл сайтай бөгөөд хэт улаан туяаны мэдрэгч, мэдрэгчүүдэд ихэвчлэн ашиглагддаг.
Стронций титанат (SrTiO3): Хэт улаан туяаны шингээлт, оптик шинж чанар сайтай, хэт улаан туяаны мэдрэгч, детекторуудад тохиромжтой.
Erbium fluoride (ErF3) нь хэт улаан туяаг шингээх чадвартай газрын ховор элемент юм. Эрбиум фторид нь сарнай өнгөтэй талстуудтай, хайлах цэг нь 1350°С, буцлах цэг нь 2200°С, нягт нь 7.814г/см³. Энэ нь голчлон оптик бүрээс, шилэн допинг, лазер талст, нэг талст түүхий эд, лазер өсгөгч, катализаторын нэмэлт болон бусад салбарт ашиглагддаг.
2.2 Хэт улаан туяаны шингээгч материалд металлын нэгдлүүдийг хэрэглэх
Эдгээр металлын нэгдлүүдийг хэт улаан туяа шингээх материалд өргөн ашигладаг. Жишээлбэл, ATO, ITO, AZO нь ихэвчлэн ил тод дамжуулагч, антистатик, цацрагийн хамгаалалтын бүрхүүл, ил тод электродуудад ашиглагддаг; WO3 нь маш сайн хэт улаан туяаны хамгаалалттай, хоргүй шинж чанартай тул янз бүрийн дулаан тусгаарлах, шингээх, тусгах хэт улаан туяаны материалд өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр металлын нэгдлүүд нь хэт улаан туяаны шингээлтийн өвөрмөц шинж чанараараа хэт улаан туяаны технологийн салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
2.3 Газрын ховор элементийн аль нь хэт улаан туяаг шингээх чадвартай вэ?
Газрын ховор элементийн дотроос лантан гексаборид, нано хэмжээтэй лантан борид нь хэт улаан туяаг шингээх чадвартай.Лантан гексаборид (LaB6)радар, сансар судлал, электроникийн үйлдвэр, багаж хэрэгсэл, эмнэлгийн тоног төхөөрөмж, гэр ахуйн металлурги, байгаль орчныг хамгаалах болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг материал юм. Ялангуяа лантан гексаборид нэг талст нь өндөр хүчин чадалтай электрон хоолой, магнетрон, электрон цацраг, ион цацраг, хурдасгуур катод хийх материал юм.
Үүнээс гадна нано хэмжээний лантан борид нь хэт улаан туяаг шингээх шинж чанартай байдаг. Энэ нь нарны гэрлээс хэт улаан туяаг хаахын тулд полиэтилен хальсны гадаргууг бүрэхэд ашигладаг. Хэт улаан туяаг шингээхийн зэрэгцээ нано хэмжээний лантан борид нь харагдахуйц гэрлийг хэт их шингээдэггүй. Энэхүү материал нь халуун цаг агаарт цонхны шил рүү хэт улаан туяа орохоос сэргийлж, хүйтэн цаг агаарт гэрэл, дулааны энергийг илүү үр дүнтэй ашиглах боломжтой.
Газрын ховор элементийг цэрэг, цөмийн эрчим хүч, өндөр технологи, өдөр тутмын хэрэглээний бүтээгдэхүүн зэрэг олон салбарт өргөнөөр ашиглаж байна. Тухайлбал, лантаныг зэвсэг, техник дэх хайлшийн тактикийн үзүүлэлтийг сайжруулахад, гадолиниум болон түүний изотопуудыг цөмийн энергийн салбарт нейтрон шингээгч болгон, цериумыг шилэн нэмэлт болгон хэт ягаан болон хэт улаан туяаг шингээхэд ашигладаг.
Шилэн нэмэлт болох цериум нь хэт ягаан болон хэт улаан туяаг шингээх чадвартай бөгөөд одоо автомашины шилэнд өргөн хэрэглэгддэг. Энэ нь хэт ягаан туяанаас хамгаалаад зогсохгүй машины доторх температурыг бууруулж, агааржуулагчийн цахилгааныг хэмнэдэг. 1997 оноос хойш Японы автомашины шилийг церийн оксид нэмж, 1996 онд автомашинд ашиглаж эхэлсэн.
3. Металлын нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанар, нөлөөлөх хүчин зүйлс
3.1 Металлын нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанар, нөлөөлөх хүчин зүйлүүд нь үндсэндээ дараахь зүйлийг агуулна.
Шингээх хурдны хүрээ: Металлын нэгдлүүдийн хэт улаан туяанд шингээх хурд нь металлын төрөл, гадаргуугийн төлөв, температур, хэт улаан туяаны долгионы урт зэрэг хүчин зүйлээс хамаарч өөр өөр байдаг. Хөнгөн цагаан, зэс, төмөр зэрэг энгийн металууд нь өрөөний температурт хэт улаан туяаны туяаг шингээх чадвар нь ихэвчлэн 10% -иас 50% байдаг. Жишээлбэл, өрөөний температурт цэвэр хөнгөн цагаан гадаргууг хэт улаан туяанд шингээх түвшин 12% орчим байдаг бол барзгар зэсийн гадаргуугийн шингээлтийн түвшин 40% хүрч болно.
3.2 Металлын нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанар ба нөлөөлөх хүчин зүйлүүд:
Металлын төрөл: Өөр өөр металлууд нь өөр өөр атомын бүтэц, электрон зохион байгуулалттай байдаг тул хэт улаан туяаг шингээх чадвар нь өөр өөр байдаг.
Гадаргуугийн байдал: Металл гадаргуугийн барзгар, исэлдлийн давхарга эсвэл бүрэх нь шингээлтийн түвшинд нөлөөлнө.
Температур: Температурын өөрчлөлт нь метал доторх электрон төлөвийг өөрчилснөөр түүний хэт улаан туяаг шингээхэд нөлөөлнө.
Хэт улаан туяаны долгионы урт: Хэт улаан туяаны долгионы янз бүрийн урт нь металыг шингээх чадвар өөр өөр байдаг.
Тодорхой нөхцөлд гарсан өөрчлөлтүүд: Тодорхой тодорхой нөхцөлд хэт улаан туяаны метал шингээх хурд ихээхэн өөрчлөгдөж болно. Жишээлбэл, металл гадаргууг тусгай материалын давхаргаар бүрсэн тохиолдолд хэт улаан туяаг шингээх чадварыг сайжруулж болно. Нэмж дурдахад өндөр температурт металлын электрон төлөвийн өөрчлөлт нь шингээлтийн хурдыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
Хэрэглэх талбарууд: Металл нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанар нь хэт улаан туяаны технологи, дулааны дүрслэл болон бусад салбарт чухал ач холбогдолтой. Жишээлбэл, металл гадаргуугийн бүрээс эсвэл температурыг хянах замаар түүний хэт улаан туяаны шингээлтийг тохируулж, температурыг хэмжих, дулааны дүрслэл гэх мэт ашиглах боломжийг олгодог.
Туршилтын арга ба судалгааны үндэслэл: Судлаачид хэт улаан туяаны металлын шингээлтийн хурдыг туршилтын хэмжилт, мэргэжлийн судалгаагаар тогтоосон. Эдгээр өгөгдөл нь металлын нэгдлүүдийн оптик шинж чанарыг ойлгох, холбогдох хэрэглээг хөгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой юм.
Дүгнэж хэлэхэд, металлын нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанар нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг бөгөөд өөр өөр нөхцөлд ихээхэн өөрчлөгдөж болно. Эдгээр шинж чанарууд нь олон салбарт өргөн хэрэглэгддэг.