Beberapa Bidang Aplikasi Tabung Kuarsa yang Didoping Cerium

Tabung kuarsa filter UV dirancang untuk secara efektif memblokir radiasi ultraviolet yang berbahaya bagi tubuh manusia sambil mempertahankan transmisi cahaya tampak maksimum. Tabung ini banyak digunakan dalam produksi berbagai produk elektro-optik yang ramah lingkungan.

Tabung kuarsa yang didoping cerium (Ce) adalah bahan khusus yang dibuat dengan memasukkan ion cerium (Ce³⁺ / Ce⁴⁺) ke dalam silika leburan dengan kemurnian tinggi. Tabung ini memiliki kemampuan unik untuk menyerap radiasi UV yang berbahaya sekaligus mempertahankan transmisi cahaya tampak yang tinggi. Tabung ini umumnya digunakan pada peralatan medis, sumber cahaya eksternal, dan sistem pencahayaan ramah lingkungan lainnya. Di antara semua produk kuarsa filter UV, tabung kuarsa yang didoping cerium adalah yang paling banyak digunakan dalam aplikasi yang melibatkan paparan manusia terhadap sumber cahaya.

Area Aplikasi Utama:

1. Deteksi Radiasi Energi Tinggi

• Bahan Scintillator: Ion cerium memancarkan fluoresensi (dalam kisaran UV atau tampak) ketika tereksitasi oleh radiasi berenergi tinggi seperti sinar-X atau sinar gamma. Sifat ini digunakan dalam kedokteran nuklir (misalnya, pemindai PET), eksperimen fisika berenergi tinggi (misalnya, detektor partikel), dan pengujian non-destruktif industri.
• Keuntungan: Waktu respons yang cepat (dalam kisaran nanodetik) dan ketahanan radiasi yang tinggi, ideal untuk lingkungan radiasi yang intens.

2. Filtrasi Ultraviolet

• Penyerapan UV: Ion Ce³⁺ secara kuat menyerap radiasi UV, khususnya UVC dan UVB. Hal ini membuat kuarsa yang didoping cerium cocok untuk membuat jendela filter UV dan optik pelindung, khususnya pada fotolitografi semikonduktor untuk mencegah gangguan UV yang menyimpang.

3. Perangkat Laser dan Optik

• Media Laser yang Dapat Ditala: Kuarsa yang didoping cerium dapat berfungsi sebagai media penguatan pada laser solid-state tertentu, khususnya yang beroperasi dalam kisaran UV atau dekat-UV.
• Konversi Fluoresensi: Digunakan pada LED atau sistem fluoresen untuk mengubah sinar UV menjadi panjang gelombang tampak tertentu.

4. Komponen Optik Tahan Radiasi

• Aplikasi Kedirgantaraan dan Nuklir: Tabung kuarsa yang didoping cerium digunakan sebagai jendela tampilan atau sensor optik pada satelit dan reaktor nuklir karena ketahanan radiasi yang unggul dibandingkan dengan kaca kuarsa biasa.

5. Penelitian Ilmiah dan Pencahayaan Khusus

• Fasilitas Synchrotron: Diterapkan dalam optik beamline di mana terdapat radiasi energi tinggi, meminimalkan gangguan fluoresen.
• Lampu UV: Digunakan dalam sistem pencahayaan anti kuman atau khusus di mana doping cerium membantu memodulasi spektrum keluaran UV.

Properti Penting yang Mendukung Aplikasi Ini

• Stabilitas Radiasi: Doping Cerium mengurangi pembentukan pusat warna di bawah radiasi, sehingga memperpanjang masa pakai produk.
• Transparansi Optik: Mempertahankan rentang transmisi spektral kuarsa yang luas (dari UV dalam hingga inframerah dekat) sekaligus menambahkan sifat fluoresensi yang bermanfaat.

Contoh Spesifikasi Produk: Tabung Kuarsa yang Didoping Cerium dari TotalQuartzWorks

• Kemurnian SiO₂: 99.5%
• Kandungan Doping Cerium: 0.3%
• Konten OH: ≤50 ppm
• Koefisien Ekspansi Termal: 6,7 × 10-⁷ cm / cm- ° C
• Titik Pelunakan: 1680°C
• Titik Anil: 1210°C
• Titik Regangan: 1150°C
• Karakteristik Transmisi UV:
  Produk ini secara efisien memblokir panjang gelombang UVC (100-280 nm). Khususnya, Ce³⁺ memiliki penyerapan yang signifikan dalam kisaran 200-280 nm yang dikenal karena menyebabkan kerusakan DNA dan efek biologis yang berbahaya. Penyaringan UVC yang hampir sempurna membuat tabung ini sangat cocok untuk peralatan medis dan sterilisasi yang memerlukan perlindungan dari paparan radiasi.

Pertimbangan Penting

• Presisi Doping: Konsentrasi serium harus dikontrol dengan ketat. Doping berlebih dapat menyebabkan hamburan yang tidak diinginkan atau fluoresensi latar belakang.
• Desain Aplikasi: Pemilihan harus menyeimbangkan transmitansi, efisiensi fluoresensi, dan kekuatan mekanis untuk performa yang optimal.