Оксид эрбия Er2O3 в Минске

Оксид эрбия ErO — редкоземельный материал для оптических и ядерных применений

Оксид эрбия ErO — порошкообразный редкоземельный материал с содержанием основного вещества от 99,0 % до 99,99 %. Относится к группе оксидов лантаноидов, характеризуется розовой окраской, обусловленной электронными переходами в 4f-оболочке иона Er. Материал применяется в производстве оптоволоконных усилителей, лазерных сред, люминофоров и ядерных реакторов.

Физико-химические характеристики

ErO — тугоплавкое соединение с температурой плавления около 2410 C и плотностью 8,64 г/см. Кристаллическая решётка кубическая типа C-MO (пространственная группа Ia-3). Материал химически стоек в атмосферных условиях, не растворяется в воде и щелочах, медленно взаимодействует с минеральными кислотами при нагревании. Термодинамически стабилен до температур свыше 2000 C, что позволяет использовать его в высокотемпературных керамических композициях.

Ключевая особенность ErO — высокая температура плавления и низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 1,2 барна), что делает его пригодным для применения в атомной энергетике в качестве компонента защитных покрытий и поглощающих элементов.

Основные области применения

• Оптоволоконные усилители EDFA — легирование кварцевого стекла ионами Er для усиления сигнала в диапазоне 1530–1565 нм (C-диапазон)
• Лазерные среды — кристаллы иттрий-алюминиевого граната, легированные эрбием (Er:YAG), для медицинских и технологических лазеров с длиной волны 2,94 мкм
• Ядерная техника — защитные покрытия тепловыделяющих элементов и регулирующих стержней в реакторах на тепловых нейтронах
• Люминофоры — активатор красного и зелёного свечения в люминесцентных лампах и светодиодных источниках
• Керамические материалы — добавка к циркониевой и алюмооксидной керамике для повышения термостойкости и ионной проводимости
• Катализаторы — компонент каталитических систем для конверсии углеводородов и очистки выхлопных газов

Сортамент и чистота

Оксид эрбия поставляется в виде порошка с размером частиц от 1 до 50 мкм. Стандартные марки чистоты: ErO-1 (99,0 %), ErO-2 (99,5 %), ErO-3 (99,9 %), ErO-4 (99,99 %). Для оптических применений требуется чистота не ниже 99,99 % с контролем содержания примесей редкоземельных элементов (иттрий, тулий, гольмий) на уровне менее 10 ppm.

Особенности работы с материалом

Порошок ErO гигроскопичен в ограниченной степени, однако при длительном хранении во влажной среде возможно образование карбонатов на поверхности частиц. Рекомендуется хранение в герметичной таре с осушителем. При спекании керамики на основе ErO температура обжига составляет 1600–1800 C в воздушной атмосфере. Для получения плотной керамики с относительной плотностью выше 97 % требуется использование нанопорошков с размером частиц менее 100 нм и добавок спекания, например оксида магния в количестве 0,5–1,0 мас. %.

В оптоволоконной технике ErO вводится в кварцевое стекло методом MCVD или раствором-золь-гель технологией. Концентрация Er в сердцевине волокна составляет 100–1000 ppm. Для предотвращения кластеризации ионов эрбия, снижающей эффективность усиления, в состав стекла дополнительно вводят алюминий или фосфор в молярном соотношении к эрбию от 5:1 до 15:1.

Вопросы и ответы