Фториды TmF3 в Минске

Фторид тулия TmF — технические характеристики и применение

Фторид тулия (TmF) — неорганическое соединение редкоземельного металла тулия с фтором, относящееся к группе фторидов РЗЭ. В промышленных поставках материал представлен в виде порошка от белого до светло-зелёного оттенка с плотностью 7,9 г/см и температурой плавления 1558 C. TmF характеризуется низкой гигроскопичностью и химической стабильностью на воздухе, что делает его пригодным для длительного хранения без потери функциональных свойств.

Физико-химические параметры TmF

Соединение кристаллизуется в ромбической сингонии (тип YF) и сохраняет эту структуру вплоть до температуры плавления. Ключевые показатели чистоты, контролируемые при производстве оптических и люминесцентных материалов:

• содержание основного вещества — 99,99–99,999 % (4N–5N);
• суммарная доля примесей редкоземельных элементов — не более 10–50 ppm;
• примеси переходных металлов (Fe, Ni, Cu) — менее 5 ppm каждая;
• гранулометрический состав — D50 от 5 до 50 мкм в зависимости от метода осаждения;
• удельная поверхность по БЭТ — 2–10 м/г.

Технологии получения и требования к сырью

Промышленный TmF синтезируют двумя основными методами: осаждением из азотнокислых растворов тулия плавиковой кислотой с последующей сушкой и прокалкой, либо фторированием оксида TmO газообразным безводным HF при температуре 400–600 C. Для вакуумной плавки и выращивания кристаллов требуется материал с содержанием кислорода не более 100 ppm, что достигается дополнительной очисткой в атмосфере аргона с добавлением фторирующего агента.

Применение TmF в промышленности

Фторид тулия востребован в ограниченном числе высокотехнологичных производств, где его уникальные спектроскопические свойства не могут быть заменены аналогами:

• выращивание монокристаллов Tm:YLF (LiYF) и Tm:YAG для твердотельных лазеров с длиной волны излучения около 2 мкм;
• производство фторидных оптических волокон на основе ZrF–BaF–LaF–AlF–NaF (ZBLAN), легированных Tm для апконверсионных источников белого света;
• изготовление сцинтилляционных керамик и люминофоров для рентгеновской визуализации;
• легирование фторидных стёкол для ИК-оптики, работающей в диапазоне 0,3–6 мкм;
• синтез металлического тулия кальцийтермическим восстановлением в вакуумных печах при 1100–1300 C.

Условия эксплуатации и меры безопасности

При работе с TmF необходимо учитывать его токсичность и способность к гидролизу при нагреве во влажной атмосфере с выделением HF. Хранение осуществляется в герметичной таре из полиэтилена или фторопласта при температуре не выше 30 C и относительной влажности менее 60 %. Технологические процессы с нагревом выше 300 C требуют использования инертной атмосферы или вакуума.

Критерии выбора TmF для конкретных задач

Для выращивания монокристаллов Tm:YLF методом Чохральского требуется TmF марки 5N с содержанием кислорода менее 100 ppm, поскольку оксидные примеси вызывают образование центров рассеяния в кристалле. При производстве фторидных стёкол ZBLAN допустимо использование материала 4N, однако критичным параметром становится гранулометрический состав — порошок с D50 менее 20 мкм обеспечивает равномерное распределение легирующей добавки при варке в платиновых тиглях при 850–900 C.

Вопросы и ответы