Вольфраматы La2(WO4)3 в Минске

Вольфрамат лантана La(WO): свойства, марки и применение

Вольфрамат лантана La(WO) — диэлектрический монокристаллический материал со структурой типа шеелита (пространственная группа I4/a), относящийся к классу двойных вольфраматов редкоземельных элементов. Соединение плавится конгруэнтно при 1480–1510 C и не испытывает полиморфных переходов вплоть до температуры плавления, что позволяет выращивать объёмные монокристаллы методом Чохральского без риска растрескивания при охлаждении. Плотность монокристалла — 6,63–6,70 г/см, твёрдость по Моосу — 5,5–6,0. Оптическая прозрачность охватывает диапазон 0,35–5,5 мкм, что делает La(WO) рабочим материалом для окон и призм в видимой и ближней ИК-области.

Структурные и физические характеристики

Кристаллическая решётка шеелита обеспечивает оптическую одноосность: La(WO) проявляет двулучепреломление n 0,008–0,012 в видимом диапазоне. Показатели преломления: n_o 1,98–2,02, n_e 1,97–2,01. Люминесцентные свойства активированных монокристаллов (легирование Nd, Yb, Er, Tm) определяют их применение в твердотельных лазерах с диодной накачкой. Широкие полосы поглощения ионов активатора и высокое сечение вынужденного излучения позволяют получать генерацию в режиме модуляции добротности.

Синтез и выращивание монокристаллов

Исходную шихту La(WO) получают твердофазным спеканием оксида лантана LaO (чистота не ниже 99,99 %) с триоксидом вольфрама WO при 900–1100 C в течение 20–40 ч с промежуточными перешихтовками. Альтернативный маршрут — соосаждение из растворов нитрата лантана и паравольфрамата аммония с последующим прокаливанием осадка при 700–900 C. Выращивание объёмных кристаллов ведут методом Чохральского в иридиевых тиглях в атмосфере аргона или азота при скорости вытягивания 1–3 мм/ч и скорости вращения 10–30 об/мин. Для лазерных элементов концентрация активатора Nd составляет 0,5–3 ат. %, Yb — 5–20 ат. %.

Области применения

• Активные элементы твердотельных лазеров с диодной накачкой (Nd:La(WO), Yb:La(WO)) для технологических установок резки и сварки металлов.
• Оптические окна и призмы для спектрометров ИК-диапазона и тепловизионных систем.
• Сцинтилляционные элементы в детекторах ионизирующего излучения (в том числе в составе композитов с другими вольфраматами).
• Лазерные дальномеры и лидары для систем дистанционного зондирования атмосферы.
• Компоненты нелинейной оптики для преобразования частоты в режиме генерации второй гармоники.
• Подложки и иммерсионные элементы в микроскопии высокого разрешения.

Технологические требования и совместимость

Монокристаллы La(WO) гигроскопичны в незначительной степени: при длительном хранении на открытом воздухе возможно образование поверхностной гидроксидной плёнки, снижающей пропускание на 2–5 %. Рекомендуется хранение в эксикаторе при относительной влажности не выше 40 %. Обработка поверхности выполняется алмазным инструментом с зернистостью 1–3 мкм; финишное полирование — на суспензии на основе оксида церия. Кристаллы устойчивы к термоциклированию в диапазоне –60…+400 C без растрескивания при скорости нагрева до 5 C/мин. Химическая стойкость: не растворяются в воде и минеральных кислотах, разлагаются в горячих концентрированных щелочах.

Вопросы и ответы