Neodym glas

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 14. april 2022; checks kræver 2 redigeringer .

Neodymiumglas  - mineralglas indeholdende neodymoxid , nogle gange en blanding af oxider af andre sjældne jordarters grundstoffer og har flere navne: neodymglas, didymiumglas , kamæleonglas, alexandritglas [1] , Moserglas ("Alexandrit", "Heliolight" , "Royal") [2] og mange andre handelsnavne, blandt hvilke skiller sig ud "Neophane" eller "neophanglas" [3] . Neophan (nyt fænomen) er et mærke fra flere tyske virksomheder ( Auer , Siemens ) for forskellige produkter fremstillet af dette glas, hvis navn er blevet et kendt navn, faktisk navnet på selve glasset.

I engelsktalende lande bruges forkortelsen "ACE"  - Amethyst Contrast Enhancer  - " Amethyst Contrast Enhancer" til at referere til brilleglas og lysfiltre lavet af lilla neodymglas . Denne forkortelse bruges nogle gange til briller i andre farver, kun selve farven er skrevet i begyndelsen, for eksempel grønt glas - "Green ACE". Navnet didymiumglas, selvom det har det forældede udtryk " didim ", bruges stadig til at henvise til både glas med en blanding af lanthanidoxider og neodymglas i sig selv med ren neodymoxid, som bruges til tekniske sikkerhedsbriller og til fotografiske filtre.

Egenskaber

Dette glas har interessante optiske egenskaber forbundet med ff - overgange i neodymatomets elektronskall .

• Evnen til selektivt, afhængigt af bølgelængden , at absorbere synligt lys: violet glas absorberer signifikant den gule del af spektret, og den spektrale dublet D-linje af natriumstråling med en bølgelængde på 589 og 589,6 nm og stråling med bølgelængder på 580- 590 nm absorberer næsten fuldstændigt; har absorptionsbånd i andre dele af den optiske stråling (430, 480, 520, 730 nm osv., se grafen til højre), men passerer næsten fuldstændigt det røde afsnit og de mest synlige for det menneskelige øje dele af greenen. og blå dele af spektret:

 - røde genstande gennem glasset virker lysere, næsten skinnende;  - orange og lyserød rødmer synligt og ser også lysere ud, huden på blege ansigter bliver lyserød;  - gulgrønne genstande bliver grønne og ses tydeligere;  - grønne og blå genstande, den blå himmel og overfladen af ​​vandet ser mere mættede ud, som har en renere farve;  - gule genstande mister deres lysstyrke, og ren natriumstråling uden urenheder forsvinder praktisk talt; men i de fleste tilfælde forbliver gule materielle genstande synlige, fordi de skinner i et bredt spektrum, og ofte opfattes en blanding af røde og grønne stråler som gule [4] . For eksempel falmer lyset fra en natriumlampe, fotograferet og gengivet på en skærm ved hjælp af RGB -teknologi , ikke gennem neodymglas og ændrer næsten ikke farve;  - generelt, på grund af tabet af den gule del af spektret, sker der en anstændig differentiering mellem røde og grønne farvehalvtoner, på grund af hvilken billedet gennem et sådant glas har et mere kontrasterende udseende [5] .

• Alexandriteffekten eller tofarveeffekten  er evnen hos glas med et indhold af neodymoxid på mindst 4,3 % til at ændre farve afhængigt af belysningstypen [6] på grund af ovennævnte absorption af gul farve og adskillelse af spektret i to dele: blå-grøn og rød. Hvis kilden, der oplyser glasset, afgiver energi mere i den blå del af spektret, så bliver glasset, efter at have absorberet næsten alle de gule stråler, blåt. Hvis kilden skinner mere i den røde del, så skifter det synlige lys fra ligevægt til den anden spektrale side og glasset afgiver rødt lys [7] . Sådan skifter ametyst neodymglas farve fra lilla under glødende lys og violet under sollys til blåt under fluorescerende belysning , neodym-praseodymium gråt glas fra henholdsvis gråt til grønt og brunt fra te rødbrun til grøngul. Med en ren natriumglød bliver neodymglas mørkt, næsten sort. En skarp forskel i gløden af ​​forskellige typer lamper, når de ses gennem glas, er direkte relateret til denne egenskab (se billeder nedenfor i afsnittet om visuelle effekter).
• Evnen til laserpumpning .
• God absorption af ultraviolet stråling : bølgelængder op til 335 nm glas absorberes fuldstændigt uden yderligere tilsætningsstoffer [8] .

Briller i andre farver har deres egne lystransmissionskarakteristika. Brunt glas absorberer, udover gult, næsten fuldstændig blå farve [9] og skærper derved yderligere kontrasten og synligheden af ​​røde nuancer, og gør orange, brune og lilla farver røde, klare bordeaux og skarlagen. Det grå glas fremhæver det grønne, noget til skade for det blå, hvilket gør det mere blågrønt.

Bredden af ​​det absorberede område i den gule del af spektret i området 580 nm afhænger af indholdet af neodym og tykkelsen af ​​glasset. For eksempel afskærer et almindeligt didymiumglas med en tykkelse på 1,5 mm et område med en gennemsnitlig bredde på 15 nm, et glas med en tykkelse på 4 mm vil eliminere henholdsvis 35 nm og 6 mm 55 nm. [ti]

Det skal siges, at næsten alle sjældne jordarters grundstoffer i glas og flydende opløsninger udviser selektiv absorption af lys, og rene praseodymglas viser også dichroisme (skifter farve fra farveløs til grøn på grund af betydelig absorption af blå stråler) [11] [12] [13] [14] , men kun i neodym er absorptionsbåndene placeret på en sådan måde, at de forstærker kontrasten, og den dybeste absorption falder ideelt sammen med emissionsspektret af exciterede natriumatomer [15] , som giver neodymglas flere specifikke applikationer.

Ansøgning

På grund af dets optiske egenskaber finder neodymglas forskellige anvendelser.

Evne til at generere laserstråling:

• glas og kunstige granater indeholdende neodym bruges som aktivt medium i lasere, der genererer stråling i den nære infrarøde region af spektret med en bølgelængde på omkring 1,06  μm [16] (se f.eks. artiklen Nd: YAG laser ).

Glasfarve og dens tofarvede:

• tilføjelsen af ​​ren neodymoxid til glassmelteladningen er en af ​​de få måder at opnå en lys lilla farve af mineralglas;
• tilsætning af lanthanidoxider ("sort" neodym, omkring 65% neodym i blandingen) eliminerer den grønlige farvetone af glas forårsaget af tilstedeværelsen af ​​urenheder af jernforbindelser i dem [17] ;
• violet og magenta glas bruges til fremstilling af dekorativt service, lysekroner og kunstprodukter, der ændrer farve under indflydelse af forskellig belysning;
• brugt i smykker som en efterligning af sultanit  , en smykkevariant fra diasporaen .

Kontrastforbedring og en tilsyneladende stigning i lysstyrken og klarheden af ​​røde, grønne og blå farver:

• transparent violet, grågrønt og brunt glas med lystransmission fra 65 til 20 %, samt yderligere mørklagt, polariseret, spejlet og forstærket indefra med et polycarbonatlag [18] [19] [20] [21] glas er bruges til fremstilling af tilbehørssolbriller , da det giver farverig og kontrastmæssig synlighed, usædvanlige lyseffekter og skifter farve afhængigt af lysforholdene;
• briller med neodym-briller er nyttige for personer med nedsat opfattelse af røde og grønne farver ( deuteroanomali , protanomali ) [22] ;
• lilla, gråt og brunt neodymglas blev brugt i sports- og køresolbriller fra 1930'erne til 1990'erne, da de forbedrer farvekontrasten, reducerer blænding og giver bedre synlighed af farvet sportstøj og udstyr , advarselslys og farvede vejskilte og markeringer . I dag bruges det ikke til disse formål, da sådanne briller ifølge gældende sikkerhedsstandarder kun bør fremstilles med slagfaste plastiklinser. Derudover er signal- og trafiklys i dag lysere end dem, der blev brugt i det 20. århundrede;
• lyslilla glas 2 mm tykt og lystransmission 52,3% [22] blev brugt i Auer Neophan-briller til tyske piloter og navigatører fra Luftwaffe under Anden Verdenskrig : de gjorde det muligt bedre at se fly og skyer mod himlen, øgede kontrasten af jordens overflade og generelt forbedret synlighed ved at reducere lysstyrken af ​​den gule farve i baggrundslyset fra støv og dis i jordluften;
• briller med neophan-briller blev også anbefalet til navigation for at forbedre sigtbarheden i dårligt vejr, i tåge og under solnedgang og solopgang [23] ;
• Intens rødt (rubin) neodymglas blev brugt i dykkerbriller til hurtigt at tilpasse sig fra stærkt dagslys udenfor til dæmpet belysning inde i ubåden, eller omvendt hurtigt at vænne sig til nattens mørke. Selvom almindeligt glas eller rød plast er nok til dette;
• fotografiske filtre er lavet af ametyst og grønt neodymglas , designet henholdsvis ametyst til at forbedre transmissionen af ​​røde, orange og brune farver og grøn - for at øge grøn (for eksempel til fotografering af grønt);
• lyse rødt neodymglas bruges i navigationsinstrumentindikatorer .

Absorption af gul stråling:

• lilla, violet og grågrønt glas med en blanding af neodym og praseodym (ACE og grønt ACE-glas) bruges i linserne til beskyttelsesglas af didymium (didym-glas) til glaspustere , lampearbejdere og svejsere [24] : det absorberer smalspektret emissionsstråling af natriumatomer ved arbejde med glasbrændere. En lys flamme gennem sådanne briller forsvinder næsten, irriterer ikke øjnene og forstyrrer ikke at se det opvarmede glas [25] [26] . Nogle gange er disse linser belagt med et spejllag, der reflekterer varmestråler, der er skadelige for øjnene ;
• blyglas doteret med neodym bruges i røntgenmaskiner til at overvåge processer i det skarpe lys fra natriumlamper [27] ;
• lysviolet glas bruges i teleskopfiltre til at reducere nattehimlens blænding i områder, hvor natriumlamper overvejende bruges i gadelamper , samt til at ændre farven på astronomiske objekter for at forbedre synlighed;
• nogle gange brugt til bilspejle , da det delvist absorberer solskin og reflekterede blændende forlygter, forbedrer kontrasten [4] [28] [29] ;
• kan bruges til fremstilling af vindues- og bilglas for at give dem lysafskærmende egenskaber og forbedre farvegengivelsen [30] [31] ;
• pærer af nogle typer glødelamper er lavet af dette glas for at filtrere overskydende gule stråler fra spektret af deres glød for at skabe lys tæt på hvidt dagslys med en let lyserød farvetone; tidligere, til dette formål, var loftslamper af lamperne selv lavet af neofanglas . Sådanne lamper bruges til smukkere og plantevenlige belysning af akvarier , terrarier og kommercielle lokaler. Lyset fra neodymlamper påvirker synet positivt hos mennesker med nogle øjensygdomme, såsom albinisme , synsnerveatrofi , achromatopsia , nærsynethed , glaukom , diabetisk retinopati , grå stær , cortical anoxi , primær patologisk nystagmus , retinitis pigmentosa [32] pigmentosa [32] [33] .

Forsknings- og produktionshistorie

Evnen til selektivt at absorbere lys fra vandige opløsninger af neodymsalte blev bemærket tilbage i det 19. århundrede under opdagelsen af ​​neodymelementet af Karl Auer von Welsbach [34] . I 1922 blev undersøgelser af de optiske egenskaber af rent neodymglas fri for praseodym offentliggjort [35] [36] .

I 1927 var den tjekkiske producent Leo Moser i hans firma Moser den første til at starte kommerciel produktion af dekorative genstande og service lavet af usædvanligt glas. Amerikanske producenter fulgte trop i 1930'erne [2] .

I begyndelsen af ​​1930'erne var det tyske firma Auer den første til at bruge glasets optiske egenskaber til sine civile og derefter militære briller [22] . I de følgende år blev neodym-solbriller produceret af mange kendte mærker ( Cazal , Persol , Ray-Ban , Revo ), brilleglas til glaspustere produceres af Phillips og Schott AG . Lysfiltre til film og fotografering er produceret af Marumi , Hoya , Kenko , Schneider , Phillips , Tiffen , til astronomiske observationer - Baader .

I 1960'erne begyndte neodymglas og kunstige granaters opdagede evne til at generere laserstråling at blive brugt til at skabe laserinstallationer. Bell Laboratories [37] var pionererne her , på grund af muligheden for at bruge laseren i militære anliggender, termonuklear energi og mange andre ting, andre videnskabelige organisationer og virksomheder, inklusive dem i Sovjetunionen ( GOI , LITMO , og andre ) ) , sluttede sig til lasereksperimenter .

Henter

Sammensætningen af ​​additiver til glassmelteladningen til fremstilling af neodymglas er forskellig afhængigt af dets formål. For eksempel til fremstilling af didymiumglas anvendes den såkaldte "didim" ( didymium ) - en blanding af sjældne jordarters grundstoffer, bestående af cirka 50% lanthan , 33,5% neodym, 9,5% praseodym , 7,0% samarium og andre elementer [14] .

Grå glas smeltes med tilsætning af neodym- og praseodymoxider [27] .

Lilla og ametystglas opnås ved at tilsætte ren neodymoxid til blandingen i forskellige proportioner.

Visuelle effekter

Alexandrit effekt

• To laserstænger af samme farve

• Flerfarvede neodymglas under en glødelampe

• De samme briller under et lysstofrør

• Glødepære i neodymglas

Funktioner ved lystransmission

Lyskilder uden neodym-briller

Lyskilder gennem neodym-briller

• Der er en glødelampe i lysekronen, resten er fluorescerende (grå linser)

• Belysning i metroen: fra lyset fra natriumlamper forblev hovedsageligt den røde komponent, og kviksølvlamperne under buerne blev blå og virkede lysere (lilla linser)

• Et betydeligt fald i lysstyrken af ​​gule lamper af natriumspektret sammenlignet med lamper i andre farver

Udsigt over genstande uden neodym-briller

De samme objekter gennem neodym-briller uden polarisering

• Grønne ser giftig grønne ud (grå linser)

• Røde, orange og lyserøde genstande fremstår lysere på baggrund af mørke andre farver, blå farve er mere mættet (lilla linser)

• Pink, bleg lilla, bordeaux og gul-orange farver fremstår lyse røde på grund af absorptionen af ​​gule og blå toner (brune linser)

1930'erne neophan produkt flyers

Litteratur

1. ↑ Charles Bray. Ordbog over glas: materialer og teknikker  (engelsk) . - University of Pennsylvania Press , 2001. - S. 102. - ISBN 0-8122-3619-X .
2. ↑ 1 2 Kamæleonglas skifter farve . Hentet 6. juni 2009. Arkiveret fra originalen 3. april 2008. (ubestemt)
3. ↑ Günther Georgens Rätsel-Ergänzungs-Lexikon . Hentet 30. januar 2015. Arkiveret fra originalen 5. marts 2016. (ubestemt)
4. ↑ 1 2 Bakspejl til motorkøretøjer. Patent US 5844721A . Hentet 23. oktober 2015. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. (ubestemt)
5. ↑ Gouras, P. og E. Zrenner; "Farvesyn: En gennemgang fra et neurofysiologisk perspektiv"; i gang i sensorisk fysiologi 1; Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1981
6. ↑ Populært bibliotek af kemiske grundstoffer. Neodym . Dato for adgang: 18. juni 2015. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. (ubestemt)
7. ↑ Weyl, W.A., s. Farvede briller. - M. - L. : Society of Glass tech., 1999. - S. 221-222. — 541 s. — ISBN 0-900682-06-X .
8. ↑ Schubert G. Human Physiology in Flight = Schubert G. Physiologie des menscheen im flugzeug / M. I. Tsidiks. - M. - L. : Biomedgiz, 1937. - S. 182. - 204 s.
9. ↑ Lysabsorption af brune neodymlinser . Hentet 27. september 2015. Arkiveret fra originalen 28. januar 2016. (ubestemt)
10. ↑ Optisk filterkombination til forbedring af farvediskrimination. US3877797A . Dato for adgang: 16. december 2016. Arkiveret fra originalen 23. oktober 2016. (ubestemt)
11. ↑ Spedding F., Daan A. Sjældne jordarters metaller. - M . : Metallurgi, 1965. - S. 476. - 612 s.
12. ↑ Sjældne jordarters metaller. Lør. artikler. - M . : Forlag for Udenlandsk Litteratur, 1957. - S. 397.
13. ↑ Savitsky E. M., Terekhova V. F., Burov I. V., Markova I. A., Naumkin O. P. Legeringer af sjældne jordarters metaller / Ed. prof. læge i kemi. Videnskaber E. M. Savitsky. - M. : Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1962. - S. 214, 215. - 269 s.
14. ↑ 1 2 Lukashev K. I. Sjældne metaller og deres anvendelse i industrien. - Minsk: Forlaget Acad. Sciences of the BSSR, 1956. - S. 143. - 180 s.
15. ↑ Lavtryksnatriumlampe-emissionsspektrum
16. ↑ Karlov N. V. Neodymium laser // Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M .: Great Russian Encyclopedia , 1992. - T. 3. - S. 320-321. — 672 s. - 48.000 eksemplarer.  — ISBN 5-85270-019-3 .
17. ↑ Spedding F., Daan A. Sjældne jordarters metaller. - M . : Metallurgi, 1965. - S. 550. - 612 s.
18. ↑ Multibånd kontrastforstærkende lysfilter og polariseret solbrilleglas, der indeholder samme US 8210678 B1 . Dato for adgang: 17. januar 2016. Arkiveret fra originalen 29. januar 2016. (ubestemt)
19. ↑ Polariseret kontrastforstærkende solbrillelinse. Patent US 7597441B1 . Dato for adgang: 17. januar 2016. Arkiveret fra originalen 30. januar 2016. (ubestemt)
20. ↑ Forbedret farvekontrastlinse US 7372640 B2 . Dato for adgang: 17. januar 2016. Arkiveret fra originalen 31. januar 2016. (ubestemt)
21. ↑ Farveforstærkende polariseret linse US 6145984 A . Dato for adgang: 17. januar 2016. Arkiveret fra originalen 29. januar 2016. (ubestemt)
22. ↑ 1 2 3 Schubert G. Human Physiology in Flight = Schubert G. Physiologie des menscheen im flugzeug / M. I. Tsidiks. - M. - L. : Biomedgiz, 1937. - S. 112, 113. - 204 s.
23. ↑ Dannmeyer, F.; "Das Neophanglas als nautisches Hilfsmittel bei unklarer Sicht"; Die Glashutte; 1934; nummer 4; pp. 49-50
24. ↑ Stepanov I. S. "Sjældne metaller" - materialer af den nyeste teknologi. - M. : TSIIN, 1956. - S. 31. - 60 s.
25. ↑ Didymium-glas til glasbearbejdning . Hentet 30. september 2017. Arkiveret fra originalen 12. december 2017. (ubestemt)
26. ↑ Andrea Sella - Glaspusteri og Didymium-briller . Hentet 30. september 2017. Arkiveret fra originalen 11. august 2017. (ubestemt)
27. ↑ 1 2 Savitsky E. M., Terekhova V. F., Burov I. V., Markova I. A., Naumkin O. P. Legeringer af sjældne jordarters metaller / Ed. prof. læge i kemi. Videnskaber E. M. Savitsky. - M. : Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1962. - S. 214. - 269 s.
28. ↑ Bakspejl til motorkøretøjer. USA-patent 5844721 . Hentet 23. oktober 2015. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. (ubestemt)
29. ↑ Tyndt pladespejl og Nd2O3-doteret glas. US 6881489B2 . Hentet 23. oktober 2015. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. (ubestemt)
30. ↑ Reduceret blænding neodymoxid indeholdende vinduesglas. US 6416867 B1
31. ↑ Neodymoxid-doteret motorkøretøjsforrude og sikkerhedsglasmateriale. US 6450652B1 . Hentet 23. oktober 2015. Arkiveret fra originalen 30. januar 2016. (ubestemt)
32. ↑ Faye, Eleanor; "En ny lyskilde"; New York Association for the Blind; New York, NY; udateret; én side
33. ↑ Cohen, Jay M. og Bruce P. Rosenthal; "En evaluering af en glødende neodym lyskilde på nærpunktets ydeevne af en befolkning med svagt lyssyn"; Journal of Visual Rehabilitation; Vol. 2, nr. fire; 1988; pp. 15-21
34. ↑ Kurilov V.V. , Mendeleev D.I. Didimium, a chemical element // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
35. ↑ Weyl, Woldemar A.; farvede briller; Dawson's af Pall Mall; London; 1959; S. 219
36. ↑ Weidert, F.; "Das Absorptionsspektrum af Didymglasern bei verschiendenartiger Zusammensetzung des Grundglases"; Tidsskrift f. Wiss. Fotog.; 1921-22; Vol. 21; s. 254-264
37. ↑ Geusic, JE; Marcos, HM; Van Uitert, LG Laseroscillationer i nd-doteret yttrium aluminium, yttrium gallium og gadolinium granater   // Applied Physics Letters  : journal. - 1964. - Bd. 4 , nr. 10 . — S. 182 . - doi : 10.1063/1.1753928 . - .

Links