科技动态 Case
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

稀土在激光晶体中的应用及发展前景

日期: 2018-09-07
浏览次数: 25

一、激光晶体的重要性及其前景
  六十年代激光器的出现,开创了光学领域的崭新局面,促进了光电技术的进程和发展。激光技术是光电子技术的核心组成部分,而激光晶体是激光器的工作物质。自1960年第一台红宝石激光器问世以后,人们对激光工作物质进行了广泛深入的研究与探索。固体激光晶体经历了六十年代的起步,七十年代的探索,八十年代的发展过程,固体激光晶体己从最初几种基质晶体发展到常见的数十种。作为固体激光器的主体,激光晶体发展成固体激光技术的重要支柱。正是由于激光晶体具有如此的重要性,才使其成为具有广阔发展前景的固体激光材料。根据国外有关资料,世界激光器具有持续稳定增长的市场前景。多年来各国政府在拨款方面逐渐减少,迫使各企业努力开发民用产品,采用新技术和降低成本的措施,并结合用户市场的需求开发新产品,尤其自1996丰以来,激光器市场,包括材料加工、医疗、通讯等迅速扩大,销售持续稳定的增长。据BCC公司的统计表明,按平均年增长12.1%计,仅美国激光材料和元部件市场从1996年的4.763亿美元将达到2000年的7.653亿美元。
  二十一世纪是信息化的世纪,光电子技术是信息社会发展的强大推动力,因此,光电子产业一直被认为是下世纪的重要支柱产业。特别是许多传统产业在金融风暴的冲击下纷纷不支倒地,更使微电子和光电子等高科技产业支撑经济增长的角色日益突出。在近二十年内,光电子产业将以30-60%的年平均速度发展,而材料的研究和开发是光电子技术发展的先导和基础,因此具有广阔的发展前景。作为重要的光电子材料,激光晶体从科学研究到工业生产,从军用到民用,应用范围很广。目前90%左右的激光晶体是掺入稀土作为激活离子的。因此,稀土在激光晶体中已经成为一族很重要的元素。由此可见,激光晶体的巨大发展将推动稀土的广泛应用。
二、稀土在激光晶体中的应用
  激光晶体是由晶体基质和激活离子组成。激光晶体的激光性能与晶体基质、激活离子的特性关系极大。目前已知的激光晶体,大致可以分为氟化物晶体、含氧酸盐晶体和氧化物晶体三大类。激活离子可分为过渡金属离子、稀土离子及锕系离子。目前已知的约320种激光晶体中,约290种是掺入稀土作为激活离子的。可见稀土在发展激光晶体材料中的重要作用。
  在稀土元素中已实现激光输出的有CePrNdSmEuTbDyHoErTmYb11个三价离子和SmDyTm三个二价离子。稀土的激光性能是由于稀土离子的4f电子在不同能级之间的跃迁而产生的。由于很多稀土离子具有丰富的能级和他们的4f电子的跃迁,使稀土成为激光晶体不可缺少的激活离子,为高新科技提供了很多性能优越的高功率、LD泵浦、可调谐、新波长等掺稀土激光晶体。高功率掺稀土激光晶体主要有掺钕钇铝石榴石(NdYAG)、掺钕铝酸钇(NdYAP)、掺铝钆稼石榴石(NdGGG)和掺钕铝酸镁镧(NdLMA)等。其中,NdYAG最重要,应用最广,用量最大。国外早已投入生产,在美国NdYAG晶体已经商品化,新产品质量稳定,占领国际大部分市场。可调谐激光晶体同样很引人注目。利用Ce离子的宽带跃迁,从CeYLFCeLaF3等晶体中获得可调谐的紫外激光。目前最为有效的和可连续调谐的紫外激光晶体是CeLiCAFCeLiSAF
  用于LD泵浦激光器的晶体主要有NdYVO4NdYAGNdYLF等,其它合适的泵浦的晶体还有YbYAG等。我国的YVO4NdYVO4晶体均已享誉国际市场,据估计其产品目前占国际市场的l/3
  在稀土激活离子中常用的是Nd离子,它输出波长为1.06μm。多年来人们一直在进行新波长激光晶体的探索工作。其中比较成功并获得实际应用的有掺ErHo的激光晶体。这些晶体输出的波长对人眼安全,大气传输特性好,对战场的烟雾穿透能力强,保密性好,适合军用。而且其波长容易被水吸收,更适合于激光医疗,在表面脱水和生物工程等方面,也将获得应用。目前我国对HoCrTmYAGErYAGHoErTmYLF已有小批量试制能力,但末形成批量产品。
三、稀土的发展前景 
1、稀土在晶体中的应用前景 
  Nd:YAG晶体具有光学均匀性好,机械强度高,物化性能稳定,导热系数高,激光性能良好及生长工艺成熟等优点。正是由于NdYAG晶体具有这些优良的性能,并可在室温下可实现脉冲和连续等多种方式的运转,所以它在军事、工业和医疗等方面获得了广泛的应用,是目前固体激光材料中用量最大的激光晶体。在军事方面,NdYAG晶体是应用最广泛的固体激光器的工作物质,是军用固体激光技术的支柱。目前90%以上的军用固体激光器是以NdYAG激光晶体为工作物质的。
  在工业领域,NdYAG晶体由于能获得高功率激光输出而广泛应用于材料加工。全世界用于材料加工的激光器销售额持续增长,其中高功率激光器的销售保持强劲势头,其主要原因是全世界汽车制造商继续推出新型号,零部件更多采用激光加工,而且激光加工逐渐从使用C02激光器转向采用NdYAG激光器。根据Laser Focus  World的统计,1997年全世界用于材料加工的NdYAG激光器,销售额为1.17亿美元,1998年用于材料加工的NdYAG激光器,销售额2.89亿美元,1999年用于材料加工的NdYAG激光器,销售额预计增长8%,达3.12亿美元。
  医学和医疗领域,也一直是NdYAG激光器的重要应用之一,在所有激光医疗设备中,NdYAG激光医疗设备都得到广泛的应用。这不仅因其重复频率和平均功率较高。更主要是其1.06μm波长可用石英光纤导光,因此能够被柔软的传输线传输功率。根据Laser   Focus  World的统计,全世界固体激光器在医疗方面的应用,1997年销售额为1.59亿美元,1998年销售额为2.7亿美元,1999年销售额预计达3.1亿美元。 
2、稀土在泵浦激光晶体中的应用前景
  八十年代半导体激光器(LD)取得了重大进展,成为固体激光器的一种新型泵浦源。可用二极管泵浦的激光晶体多种多样,除了传统的激光基质YAGYLF外,还有高增益YV04等,激活离子除传统Nd离于外,还有YbHoTmEr离子等。YbYAG具有许 多特点适合高功率LD泵浦,有可能发展成为重要的大功率LD泵浦用激光材料。YbS-FAP晶体将来有可能用于激光核聚变的激光材料,引起人们的关注。TmYAGHoTmYLFHo,:YLF激光晶体的发射波长适合在军事上应用。
3、稀土在可调谐激光晶体中的发展前景
  掺稀土的可调谐激光晶体中除上述的晶体以外,还有CrYbHoYSGG激光晶体等。CrYbHoYAGG激光晶体的波长在2.84-3.05μm之间连续可调。据统计世界上用的导弹红外寻弹头大部分是采用3-5μm的中波红外探测器,因此研制CrYbHoYSGG激光晶体,可对于中红外制导武器对抗提供有效的干扰源,具有深远的军事意义。另外,3-5μm的红外光可以用来远距离探测化学物质,因此可用于反化学战和环境保护。
4、稀土在新波长激光晶体中的应用前景
  巩固发展已有的产品,如HoCrTmYAGHoErTmYLFErYAG等,进一步提高晶体质量,实现大批量生产。同时要继续加强开拓应用价值大的激光新波段。
四、体会和建议
  我国较早地开展了激光晶体的研究与生产,其中华北光电技术研究所是主要单位。华北光电技术研究所长期承担军工研究任务,拥有雄厚的科研能力,具有很强的产品开发能力,不仅在科研上取得很多成果,而且在科研成果的转化上也作出了很大的成绩。所获得的最重要的科研成果NdYAG激光晶体己转化为产品,1985年通过JYN-1NdYAG激光棒设计定型鉴定,生长的毛坯直径为30-35mm1991年通过JYN-3NdYAG激光棒设计定型鉴定,生长的毛坯直径达到由40-45mm。而目前华北光电子技术研究所生长的NdYAG除毛坯直径达到55-60mm,长度为210mm,并己初步形成规模化生产成为销售国内外的重要产品。
  在如前所述的激光晶体良好发展前景下,进一步开拓稀土产品的国内外市场,确立我国在国际稀土方面的地位,显得尤为重要。我国拥有丰富的稀土矿产资源,在国际上享有一定的地位,相当部分的稀土产品出口在国际上具有一定的竞争力。因此在这样较高的发展起点上,我国稀土厂家必须争取主动,大力开发稀土氧化物的生产,除了满足国内市场需求外,还应积极开发国外市场,推动我国稀土事业的发展,只有这样才能巩固我国已具有的稀土重要生产基地的地位,才能发展成为重要的稀土产品出口商。

案例中心 / Case
浏览次数: 80
发布时间: 2018 - 09 - 07
氯化钇化学式YCl3。分子量 195.26。有光泽的白色叶状晶体。其一水合物为无色晶体,160℃失去1分子水。其六水合物为无色或略带红色 晶体,相对密度2.1818,100℃失去5分子水。溶于水、乙醇、吡啶。以往报道显示一定浓度的氯化钇可引起人淋巴细胞DNA分子损伤和对成纤维细胞生长有抑制作用,但也有报道认为氯化钇对红细胞膜无损伤作用,表明氯化钇对不同细胞作用有差异。人皮肤的表皮细胞最易与环境中的氯化钇直接接触,但氯化钇对表皮细胞的影响报道较少。  氯化钇的用途是什么?  1. 氯化钇可用于制备树脂表面复合涂层。如 一种从废弃荧光粉中回收稀土元素 钇并制备树脂表面复合镀层的方法,包括以下步骤:  a、利用筛分法将破碎后的荧光粉与杂质分离开,通过20目、60目、100目、200目网筛逐步筛分后,收集200目筛下物,筛下物占未筛前粉体重量的99.9%以上;  b、将步骤a得到的筛下物加入到酸和双氧水混合液中,反应一段时间,然后进行过滤,滤液中含有稀土元素;  c、将步骤b得到的滤液采用磷系萃取剂进行萃取,分三级萃取后,萃取液中只含有稀土元素;  d、将步骤c得到的含有稀土元素的萃取液用盐酸进行反萃,反萃液中为稀土元素钇,如果萃取液中还含有稀土铕,则稀土铕在萃余液中;  e、将步骤d得到的反萃液加入氨水进行中和至溶液刚有少量白色沉淀产生,溶液主要成份为氯化钇,将氯化钇溶液蒸发浓缩或蒸干再配制成一定浓度后,逐滴加入到配有分散剂的碳酸氢铵溶液中,生成前驱体;  f、将步骤e得到的前驱体过滤、烘干后,进行煅烧,研磨后得到纳米氧化钇粉末;  g、将步骤f得到的纳米氧化钇粉末加入至配有分散剂的电镀液中制成复合电镀 液,电镀至树脂表面。  2. 氯化钇对人表皮细胞作用:钇为稀有元素,在低浓度对表皮细胞体外增殖无影响。氯化钇对紫外线诱导表皮细胞凋亡有一定影响,研究结果显示加入低浓度氯化钇 0....
浏览次数: 77
发布时间: 2018 - 09 - 07
浏览次数: 260
发布时间: 2018 - 09 - 07
1、抛光粉粒径多大?  粒径是这个行业划分抛光粉规格的标准,粒径指的是抛光粉颗粒的直径,单位为μ,常见的抛光粉粒径从0.6——3.2不等,常用的是1.0——2.0之间,根据经验可大概判断粒径小的适合做平磨用,如1.0,1.2,1.4;粒径大的适合做扫光如1.6,1.8,2.0等,最终还是要根据客户的使用习惯来定。粒径跟切削力成正比关系,粒径越大切削力越强,反之越小。每家抛光粉都有几种粒径,但粒径分布的均匀度就需要生产水平把控了,生产水平高可以尽可能的提高标准粒径所占比重,减小最大和最小粒径的范围以及占比。比方说有些产品标号是1.2,但实际上1.2的颗粒只占整体的百分之三十或者更少,其他颗粒参差不齐,甚至最小0.6,最大5.6,所以导致良率下降划伤增多的情况。  2、抛光粉的悬浮性怎样?  很多客户习惯性的把悬浮性作为判断抛光粉品质好坏的依据,所谓悬浮性就是抛光粉兑水搅拌均匀以后,抛光液中粉的沉淀时间长短,沉淀的快说明悬浮性不好,如果沉淀的慢则说明悬浮性好。这种观点有问题,应当根据分散效果判断悬浮性,即当抛光液静置超过两小时后产生沉淀现象,在略加搅拌的情况下是否立即恢复原来的悬浮效果,而不是产生沉淀物结块搅拌不开的情况。很多抛光粉厂家习惯通过添加悬浮剂的方式改善悬浮性,但是如果悬浮剂加的过多或者匹配不好,容易出现结胶(抛光粉凝聚)和腐蚀手的情况。我们对悬浮性非常重视,既要保证悬浮性,又要保证安全和不结胶,做了大量的实验验证。另外水质对悬浮性的影响也比较明显,纯水和自来水兑出来的抛光液对比起来非常明显,建议使用过滤装置或者用纯水兑抛光粉。(每个盖板厂都有纯水生产装置,因为超声波清洗剂需要用到纯水)  3、抛光粉的消耗大不大(耐不耐用?)  这个问题也比较常见,有些厂家会反应用品牌A的抛光粉,一台机器一个班只需要添加0.5KG,用品牌B 就需要0.7甚至更多。首先需要搞...
浏览次数: 272
发布时间: 2018 - 09 - 07
镍氢(MH-Ni)电池自1989年商业化以来,其负极材料主要是LaNi5型储氢合金。随着镍氢电池制备技术的不断提升以及性能的极大提高,其应用领域更加广泛,对电池材料性能的要求也越来越高,特别是与电池能量密度密切相关的电极材料的容量性能。电池的容量主要是由电池正、负极的容量确定的,但正极氢氧化亚镍的容量提高已经有限,因此人们就把研究重点放在了负极储氢合金的研究上面。LaNi5型储氢负极合金的实际最大容量(350 mAh g–1)已经接近其理论值(372 mAh g–1),进一步提高相当困难,因此,必需研究开发具有更高容量的新型储氢合金。近年来,高容量La-Mg-Ni系储氢合金(理论容量超过400 mAh g–1,实际最大容量390 mAh g–1)的研究获得了许多有价值的成果,已产业化并应用于制造低自放电镍氢电池和某些高容量镍氢电池。但La-Mg-Ni合金的制备工艺成本高或工艺过程复杂,主要原因在于:合金中必需含有的活泼金属元素Mg的蒸汽压高,易挥发,使得高温熔炼合金的成分难以控制,同时挥发的微细镁粉易燃易爆而存在安全隐患。国内主要使用高价值的氦气作为保护气制备La-Mg-Ni合金,日本采用熔炼La-Ni合金然后扩散Mg的二次制备工艺技术。为了解决La-Mg-Ni基储氢合金制备工艺存在的问题,包头稀土研究院储氢材料项目组经过多次试验研究发现,用Y元素替代La-Mg-Ni基储氢合金中的Mg元素,获得了同样高容量的La-Y-Ni储氢合金,可直接用真空感应熔炼法制备。2014年以来,开发的A2B7型La-Y-Ni储氢合金经合理的成分优化后实际放电容量可达到390 mAh g–1,气相储氢量可达到1.49 wt%(相应的电化学容量为399 mAh g–1),与La-Mg-Ni基储氢合金的容量相当,而且由于不含活泼的Mg元素,循环寿命更好。该系列合金已申报8项国家发...
Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号
主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
犀牛云提供企业云服务