Yttriumalumiinigranaatti

Yttriumalumiinigranaatti (YAG, Y3Al5O12, kirjoitetaan joskus yttrium-alumiini-granaatti) on keinotekoinen silikaattimineraali, joka kuuluu granaattien ryhmään. Se sisältää harvinaista maametallia yttriumia, ja sitä käytetään lähinnä kiinteän olomuodon lasereiden optisena materiaalina. Pelkkä YAG, kuten myöskään muut granaatit tai safiiri, ei puhtaana toimi laseroivana väliaineena, vaan siihen pitää doupata sopivien muiden aineiden ioneja. Yleisimmät douppausaineet ovat lantanoidit neodyymi (Nd:YAG) ja erbium (Er:YAG). Ceriumilla doupattua Ce:YAG-materiaalia on käytetty myös fosforina kuvaputkissa ja valkoisissa valodiodeissa.

Yttriumalumiinigranaatti

Nd:YAG lasermateriaalia (halkaisija 0,5 cm)
Luokka Synteettinen silikaattimineraali
Kemialliset ominaisuudet
Kemiallinen kaava Y3Al5O12
Fysikaaliset ominaisuudet
Väri Yleensä väritön, mutta voi olla myös pinkki, punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen tai purppurainen
Kidejärjestelmä Kuutiollinen
Lohkeavuus ei
Kovuus Mohsin asteikolla 8–8,5
Ominaispaino 4,5–4,6
Optiset ominaisuudet
Kiilto lasimaisesta subadamantialiseen
Taitekerroin 1,833 (±0,010)
Kahtaistaitto ei
Dispersio 0,028
Pleokroismi ei
Lähteet

[1]

YAG-materiaaleja on myös käytetty koruteollisuudessa timanttien korvikkeena, mutta tämä on vähentynyt lähes olemattomiin zirkoniumdioksidista tehtyjen korukivien myötä.

Lasertekniikassa käytettyjä variantteja

Nd:YAG

Neodyymillä doupattu Nd:YAG on yleisin ja tärkein YAG-tyyppi käytännön sovellutuksissa.

Er:YAG

Erbiumilla doupattu YAG on myös paljolti käytetty. Sen aallonpituus on 2 940 nm.

Yb:YAG

Ytterbiumilla doupattu YAG on tärkeä 1μm-alueen laser, jonka pumppaamiseen käytetään yleensä 941 nm:n InGaAs-laserdiodia.[2][3]

Tm:YAG

Tuliumilla doupattu YAG toimii 2 010 nm aallonpituudella. Tm3+-ioni absorboi 785 nm fotoneja, mitä voidaan hyödyntää pumppaamalla Tm:YAG-kidettä tämän alueen laserdiodilla. Diodipumpatulla rakenteella saavutetaan jopa yli 100 W tehoja. Tm:YAG-lasereita käytetään lääketieteessä, meteorologiassa, sotilaallisissa sovelluksissa ja Lidar-keilauksessa.[4][5][3] Tuliumlasereiden aallonpituus tekee niistä erityisen soveltuvia kudosten leikkaamiseen lääketieteellisissä sovellutuksissa. Niitä käytetään varsinkin vettä sisältävien pehmytkudosten operoimiseen.[6][7]

Ho:YAG

Holmiumia käyttävää Ho:YAG-laseria on käytetty pehmytkudosten leikkauksissa. Halvempi Tm:YAG on syrjäyttämässä sitä, mutta Ho:YAG on edelleen käytössä tietyissä kirurgisissa operaatioissa kuten eturauhasen hyperplasian hoidossa. Ho:YAG-lasereita käytetään edelleen, koska niiden aallonpituus 2 100 nm osuu tuliumlasereiden alueen ylärajalle, missä Tm:YAG ei tuota tarpeeksi tehoa.[6] Tämä aallonpituus on hyödyllinen kirurgiassa koska vettä sisältävät kudokset absorboivat sen energian puolen millimetrin matkalla, mikä mahdollistaa tarkan leikkaamisen. Urologiassa Ho:YAG-laseria käytetään virtsakivien poistoon.[8]

Ho:Cr:Tm:YAG

Holmiumia, kromia ja tuliumia käyttävä YAG on tehokas laseroinnin väliaine, jolla on monia käyttökohteita meteorologiassa, sotilastekniikassa ja lääketieteessä. Sen aallonpituus on 2 080 nm.[3]

Cr:YAG

Pelkästään kromia (Cr4+-ioneja) käyttävä YAG.

Dy:YAG

Dysprosiumilla doupattu YAG on aine jonka fluoresenssi muuttuu lämpötilan mukaan, ja jota voidaan tästä syystä käyttää lämpötilan mittaamiseen.

Sm:YAG

Samariumilla doupattu YAG on samankaltainen kuin Dy:YAG.

Tb:YAG

Terbiumilla doupattu YAG emittoi kelta-vihreää valoa 544 nm aallonpituudella. Käytetty kuvaputkissa.

Ce:YAG

Ceriumilla seostettu YAG-materiaalia käytettiin ensimmäisissä valkoisissa LEDeissä, mistä niiden kehittäjä Shūji Nakamura sai vuoden 2006 Millennium-teknologiapalkinnon ja 2014 Nobelin fysiikanpalkinnon.

Katso myös

Lähteet
  1. Gemdat.org Viitattu 23.1.2018 (englanniksi)
  2. Laser Materials Yb:YAG (pdf) Scientificmaterials.com. Viitattu 7.4.2018. (englanniksi)
  3. Koechner, Walter: Solid-state laser engineering, s. 49. Springer, 2006. ISBN 0-387-29094-X. Kirja Googlen teoshaussa. (englanniksi)
  4. Thulium YAG Lasers Azooptics.com. Viitattu 23.1.2018. (englanniksi)
  5. Laser Materials Tm:YAG (pdf) Scientificmaterials.com. Viitattu 23.1.2018. (englanniksi)
  6. Duarte, Frank J.: Tunable laser applications, s. 214–215. CRC Press, 2008. ISBN 1-4200-6009-0. Kirja Googlen teoshaussa. (englanniksi)
  7. Nouri, Keyvan: Lasers in Dermatology and Medicine, s. 567. Springer Science & Business Media, 2011. ISBN 9780857292810. Kirja Googlen teoshaussa. (englanniksi)
  8. Brett F. Thornton, Shawn C. Burdette: Homely holmium – in your element. Nature Chemistry, kesäkuu 2015, 7. vsk. Macmillan Publishers Limited. Artikkelin verkkoversio (pdf). Viitattu 10.10.2019. (englanniksi)
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.