Įvairios ceriu legiruoto kvarco vamzdelių taikymo sritys

Kvarco vamzdeliai su UV filtrais yra sukurti taip, kad veiksmingai blokuotų žmogaus organizmui kenksmingą ultravioletinę spinduliuotę ir kartu išlaikytų maksimalų matomos šviesos pralaidumą. Jie plačiai naudojami gaminant įvairius aplinkai nekenksmingus elektrooptinius gaminius.

Ceriu legiruoti (Ce) kvarco vamzdeliai - tai specialios medžiagos, gaminamos įvedant cerio jonus (Ce³⁺/Ce⁴⁺) į didelio grynumo lydytą silicio dioksidą. Šie vamzdeliai pasižymi unikaliu gebėjimu sugerti kenksmingą UV spinduliuotę, kartu išlaikydami didelį matomos šviesos pralaidumą. Jie dažniausiai naudojami medicinos įrangoje, išoriniuose šviesos šaltiniuose ir kitose ekologiškose apšvietimo sistemose. Iš visų UV spindulius filtruojančių kvarco gaminių ceriu legiruoti kvarco vamzdeliai plačiausiai naudojami srityse, susijusiose su šviesos šaltinių poveikiu žmogui.

Pagrindinės taikymo sritys:

1. Didelės energijos spinduliuotės aptikimas

• Scintiliatorių medžiagos: Cerio jonai skleidžia fluorescenciją (UV arba matomame diapazone), kai juos sužadina didelės energijos spinduliuotė, pavyzdžiui, rentgeno arba gama spinduliai. Ši savybė naudojama branduolinėje medicinoje (pvz., PET skeneriuose), didelės energijos fizikos eksperimentuose (pvz., dalelių detektoriuose) ir pramoniniuose neardomuosiuose bandymuose.
• Privalumai: Greitas reakcijos laikas (nanosekundės) ir didelis atsparumas spinduliuotei, idealiai tinka intensyvios spinduliuotės aplinkai.

2. Ultravioletinis filtravimas

• UV spindulių absorbcija: Ce³⁺ jonai stipriai sugeria UV spinduliuotę, ypač UVC ir UVB. Dėl to ceriu legiruotas kvarcas tinka UV filtrų langams ir apsauginei optikai gaminti, ypač puslaidininkių fotolitografijoje, kad būtų išvengta klaidžiojančių UV spinduliuotės trukdžių.

3. Lazeriniai ir optiniai prietaisai

• Derinamo lazerio terpė: Ceriu legiruotas kvarcas gali būti stiprinimo terpė tam tikruose kietojo kūno lazeriuose, ypač veikiančiuose ultravioletinėje arba artimoje ultravioletinėje srityje.
• Fluorescencijos konversija: Naudojamas šviesos diodų arba fluorescencinių lempų sistemose UV šviesai konvertuoti į tam tikro matomo ilgio bangas.

4. Radiacijai atsparūs optiniai komponentai

• Aviacija ir branduolinės technologijos: Cerijumi legiruoto kvarco vamzdeliai dėl didesnio atsparumo radiacijai, palyginti su įprastu kvarciniu stiklu, naudojami kaip stebėjimo langai arba optiniai jutikliai palydovuose ir branduoliniuose reaktoriuose.

5. Moksliniai tyrimai ir specialusis apšvietimas

• Sinchrotrono įrenginiai: Taikoma spindulių linijos optikoje, kai yra didelės energijos spinduliuotė, sumažinant fluorescencinius trukdžius.
• UV lempos: Naudojamas baktericidinėse arba specialiose apšvietimo sistemose, kuriose cerio dopingas padeda moduliuoti UV spindulių spektrą.

Kritinės savybės, padedančios šioms programoms

• Radiacinis stabilumas: Cerio dopingas sumažina spalvų centrų susidarymą spinduliavimo metu ir prailgina gaminio tarnavimo laiką.
• Optinis skaidrumas: Išlaikomas platus kvarco spektro pralaidumo diapazonas (nuo gilios UV iki artimos infraraudonosios spinduliuotės), kartu pridedant naudingų fluorescencijos savybių.

Produkto specifikacijų pavyzdys: Ceriu legiruoto kvarco vamzdeliai iš "TotalQuartzWorks

• SiO₂ Grynumas: 99.5%
• Cerio dopingo kiekis: 0.3%
• OH turinys: ≤50 ppm
• Šiluminio plėtimosi koeficientas: 6,7 × 10-⁷ cm/cm-°C
• Minkštėjimo taškas: 1680°C
• Atkaitinimo taškas: 1210°C
• Įtempimo taškas: 1150°C
• Ultravioletinių spindulių laidumo charakteristikos:
  Produktas efektyviai blokuoja UVC bangų ilgius (100-280 nm). Ypač didelė Ce³⁺ absorbcija yra 200-280 nm diapazone, kuris, kaip žinoma, sukelia DNR pažeidimus ir žalingą biologinį poveikį. Dėl beveik visiško UVC spinduliuotės filtravimo šie vamzdeliai labai tinka medicininei ir sterilizavimo įrangai, kai apsauga nuo radiacijos poveikio yra labai svarbi.

Svarbūs aspektai

• Dopingo tikslumas: Cerio koncentracija turi būti griežtai kontroliuojama. Per didelis dopingo kiekis gali sukelti nepageidaujamą sklaidą arba foninę fluorescenciją.
• Paraiškų projektavimas: Norint užtikrinti optimalų veikimą, reikėtų pasirinkti optimaliai suderintą pralaidumą, fluorescencijos efektyvumą ir mechaninį atsparumą.