釔鋁石榴石
釔鋁石榴石（英語：yttrium aluminium garnet），簡稱YAG，分子式Y3Al5O12，為人工合成的透明石榴石。是釔鋁複合材料的三相之一（其他兩相為釔鋁單斜晶體（YAM，Y4Al2O9）和釔鋁鈣鈦礦（YAP，YAlO3））。相較於其他人工合成寶石，顏色較灰暗，但硬度較高，可用來切割。[2]
| 釔鋁石榴石 | |
|---|---|
_1.jpg) 釔鋁石榴石 | |
| 基本資料 | |
| 類別 | 合成寶石 |
| 化學式 | Y3Al5O12 |
| 性質 | |
| 顏色 | 通常無色，也有可能是粉色、紅色、橘紅色、黃色、綠色、藍色或紫色 |
| 晶系 | 立方晶系 |
| 解理 | 無 |
| 斷口 | 貝殼狀至參差狀 |
| 莫氏硬度 | 8.5 |
| 光澤 | 玻璃光澤至半金屬光澤 |
| 比重 | 4.5 - 4.6 |
| 光學性質 | 單折射 |
| 折射率 | 1.833 (+/- .010) |
| 色散率 | .028 |
| 參考文獻 | 美國寶石學學會 [1] |
純的釔鋁石榴石不能用於雷射媒質。但如果摻雜適當的稀土元素離子，YAG可以被用作各種固體雷射器的主要材料，如釹離子和鉺離子（摻釹釔鋁石榴石雷射、摻鉺釔鋁石榴石雷射）等，廣泛用於醫療、牙科、軍事、加工和科學研究等領域。若摻雜鈰，形成的鈰雜YAG可用於陰極射線管和LED的磷光體、閃爍體探測器等。摻雜釤和鋱的YAG粉末則可用作照明設備和顯示器的磷光體。
各種含雜釔鋁石榴石的簡介
Nd:YAG
摻釹釔鋁石榴石雷射（Nd:YAG）相關技術於20世紀60年代逐步臻於成熟，1964年，首個Nd:YAG雷射器出現。如今，Nd:YAG是應用最廣泛的雷射器用激活雷射媒質，從低功率連續雷射器到Q開關（巨脈衝發生器），無所不包。[3]相較於摻釹原釩酸鹽釔（Nd:YVO4）晶體，Nd:YAG晶體有高熱導率、螢光時長長（約為Nd:YVO4的兩倍）等優點，但效率和穩定性比較差，需要精確的溫度控制。最優良的雷射用Nd:YAG吸收帶為807.5nm±1nm。[4]
大多數Nd:YAG雷射器產生波長為1064nm左右的紅外光。該頻段的波長為視力損害極大，但這種光並不會觸發角膜反射，且不可見，因此比較危險。Nd:YAG可以與二次或三次諧波發生晶體（參見二次諧波）搭配使用，分別可以生成波長為532nm的綠色光和波長為355nm的紫外光。
通常摻雜的釹的濃度為0.5-1.4摩爾百分比，一般濃度高的用於產生脈衝光，濃度低的用於產生連續雷射。Nd:YAG略帶桃紫色，摻雜的釹含量越高，顏色越明顯。但由於Nd:YAG的吸收光譜比較狹窄，照明光源的顏色會影響Nd:YAG的具體呈色。
Nd:Cr:YAG
摻釹和鉻的釔鋁石榴石（Nd:Cr:YAG或Nd/Cr:YAG）的光譜吸收特徵比Nd:YAG更加優異。這是由於能量首先被吸收光譜更廣泛的Cr3+吸收，再通過偶記相互作用傳遞給Nd3+。[5]Nd:Cr:YAG可以製造太陽光泵浦雷射器，很有可能會被用於將來的太空太陽能系統上。[6]
Er:YAG
摻鉺的釔鋁石榴石（Er:YAG）是發出2940nm波長光的良好雷射媒質。
Yb:YAG
Nd:Ce:YAG
Ho:Cr:Tm:YAG
Tm:YAG
Cr4+:YAG
Dy:YAG
摻鏑釔鋁柘榴石（Dy:YAG）是對溫度相當敏感的磷光體，被用於溫度量測方面的用途。這種磷光體遭到雷射脈衝激發時，會隨不同溫度發出不同螢光。摻鏑釔鋁柘榴石的溫度感測範圍大概是300-1700K。[7]這種磷光體可以直接量測物體表面的溫度或接在光纖末端進行量測。除此之外，摻鏑釔鋁柘榴石還被研究用來當作磷光轉換白光發光二極體（pc-WLED）中的單相白光發光磷光體。[8]
Sm:YAG
摻釤釔鋁柘榴石（Sm:YAG）是對溫度相當敏感的磷光體，性質與用途類似摻鏑釔鋁柘榴石（Dy:YAG）。
Tb:YAG
摻鋱釔鋁柘榴石（Tb:YAG）是一種磷光體，常用於陰極射線管中。它會發出波長544nm的黃綠色光。
Ce:YAG
參見
參考資料
- ^ 美國寶石學學會, GIA Gem Reference Guide 1995, ISBN 0-87311-019-6
- ^ 化學 第二版 下冊 作者:曾國輝
- ^ 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]. （原始內容存檔於2017-07-04） （英語）.
- ^ 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. （原始內容存檔於2019-07-01） （英語）.
- ^ 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 （英語）.
- ^ 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.