钇铝石榴石
钇铝石榴石（英语：yttrium aluminium garnet），简称YAG，分子式Y3Al5O12，为人工合成的透明石榴石。是钇铝复合材料的三相之一（其他两相为钇铝单斜晶体（YAM，Y4Al2O9）和钇铝钙钛矿（YAP，YAlO3））。相较于其他人工合成宝石，颜色较灰暗，但硬度较高，可用来切割。[2]
| 钇铝石榴石 | |
|---|---|
_1.jpg) 钇铝石榴石 | |
| 基本资料 | |
| 类别 | 合成宝石 |
| 化学式 | Y3Al5O12 |
| 性质 | |
| 颜色 | 通常无色，也有可能是粉色、红色、橘红色、黄色、绿色、蓝色或紫色 |
| 晶系 | 立方晶系 |
| 解理 | 无 |
| 断口 | 贝壳状至参差状 |
| 莫氏硬度 | 8.5 |
| 光泽 | 玻璃光泽至半金属光泽 |
| 比重 | 4.5 - 4.6 |
| 光学性质 | 单折射 |
| 折射率 | 1.833 (+/- .010) |
| 色散率 | .028 |
| 参考文献 | 美国宝石学学会 [1] |
纯的钇铝石榴石不能用于激光媒质。但如果掺杂适当的稀土元素离子，YAG可以被用作各种固体激光器的主要材料，如钕离子和铒离子（掺钕钇铝石榴石激光、掺铒钇铝石榴石激光）等，广泛用于医疗、牙科、军事、加工和科学研究等领域。若掺杂铈，形成的铈杂YAG可用于阴极射线管和LED的磷光体、闪烁体探测器等。掺杂钐和铽的YAG粉末则可用作照明设备和显示器的磷光体。
各种含杂钇铝石榴石的简介 编辑
Nd:YAG 编辑
掺钕钇铝石榴石激光（Nd:YAG）相关技术于20世纪60年代逐步臻于成熟，1964年，首个Nd:YAG激光器出现。如今，Nd:YAG是应用最广泛的激光器用激活激光媒质，从低功率连续激光器到Q开关（巨脉冲发生器），无所不包。[3]相较于掺钕原钒酸盐钇（Nd:YVO4）晶体，Nd:YAG晶体有高热导率、荧光时长长（约为Nd:YVO4的两倍）等优点，但效率和稳定性比较差，需要精确的温度控制。最优良的激光用Nd:YAG吸收带为807.5nm±1nm。[4]
大多数Nd:YAG激光器产生波长为1064nm左右的红外光。该频段的波长为视力损害极大，但这种光并不会触发角膜反射，且不可见，因此比较危险。Nd:YAG可以与二次或三次谐波发生晶体（参见二次谐波）搭配使用，分别可以生成波长为532nm的绿色光和波长为355nm的紫外光。
通常掺杂的钕的浓度为0.5-1.4摩尔百分比，一般浓度高的用于产生脉冲光，浓度低的用于产生连续激光。Nd:YAG略带桃紫色，掺杂的钕含量越高，颜色越明显。但由于Nd:YAG的吸收光谱比较狭窄，照明光源的颜色会影响Nd:YAG的具体呈色。
Nd:Cr:YAG 编辑
掺钕和铬的钇铝石榴石（Nd:Cr:YAG或Nd/Cr:YAG）的光谱吸收特征比Nd:YAG更加优异。这是由于能量首先被吸收光谱更广泛的Cr3+吸收，再通过偶记相互作用传递给Nd3+。[5]Nd:Cr:YAG可以制造太阳光泵浦激光器，很有可能会被用于将来的太空太阳能系统上。[6]
Er:YAG 编辑
掺铒的钇铝石榴石（Er:YAG）是发出2940nm波长光的良好激光媒质。
Yb:YAG 编辑
Nd:Ce:YAG 编辑
Ho:Cr:Tm:YAG 编辑
Tm:YAG 编辑
Cr4+:YAG 编辑
Dy:YAG 编辑
掺镝钇铝柘榴石（Dy:YAG）是对温度相当敏感的磷光体，被用于温度量测方面的用途。这种磷光体遭到激光脉冲激发时，会随不同温度发出不同萤光。掺镝钇铝柘榴石的温度感测范围大概是300-1700K。[7]这种磷光体可以直接量测物体表面的温度或接在光纤末端进行量测。除此之外，掺镝钇铝柘榴石还被研究用来当作磷光转换白光发光二极管（pc-WLED）中的单相白光发光磷光体。[8]
Sm:YAG 编辑
掺钐钇铝柘榴石（Sm:YAG）是对温度相当敏感的磷光体，性质与用途类似掺镝钇铝柘榴石（Dy:YAG）。
Tb:YAG 编辑
掺铽钇铝柘榴石（Tb:YAG）是一种磷光体，常用于阴极射线管中。它会发出波长544nm的黄绿色光。
Ce:YAG 编辑
参见 编辑
参考资料 编辑
- ^ 美国宝石学学会, GIA Gem Reference Guide 1995, ISBN 0-87311-019-6
- ^ 化学 第二版 下册 作者:曾国辉
- ^ V. Lupei, , A. Lupei "Nd:YAG at its 50th anniversary: Still to learn" Journal of Luminescence 2015, doi:10.1016/j.jlumin.2015.04.018
- ^ ND:YAG晶体(掺钕钇铝石榴石). Red Optronics. [2017-09-07]. （原始内容存档于2017-07-04） （英语）.
- ^ Z. J. Kiss and R. J. Pressley. Crystalline solid lasers. Proceedings of the IEEE. 1996, 54 (10): 1236 [2017-09-07]. doi:10.1109/PROC.1966.5112. （原始内容存档于2019-07-01） （英语）.
- ^ Saiki, T; Imasaki, K; Motokoshi, S; Yamanaka, C; Fujita, H; Nakatsuka, M; Izawa, Y. Disk-type Nd/Cr:YAG ceramic lasers pumped by arc-metal-halide-lamp. Optics Communications. 2006, 268 (1): 155. Bibcode:2006OptCo.268..155S. doi:10.1016/j.optcom.2006.07.002 （英语）.
- ^ Goss, L.P.; Smith, A.A.; Post, M.E. Surface thermometry by laser-induced fluorescence. Review of Scientific Instruments. 1989, 60 (12): 3702–3706. Bibcode:1989RScI...60.3702G. doi:10.1063/1.1140478.
- ^ Carreira, J. F. C. YAG:Dy – Based single white light emitting phosphor produced by solution combustion synthesis. Journal of Luminescence. 2017, 183: 251–258. Bibcode:2017JLum..183..251C. doi:10.1016/j.jlumin.2016.11.017.