Uma introdução aos 7 tipos de materiais de granada sintética

As granadas são um grupo de minerais de silicato que têm sido usados como pedras preciosas e abrasivos desde a Idade do Bronze. A fórmula química geral da granada pode ser A3B2(SiO4)3, em que A representa um elemento divalente, como magnésio, ferro, manganês, cálcio etc.; B é um elemento trivalente, como alumínio, cromo, ferro etc. As diferentes espécies de granada piro incluem pirope (Mg3Al2(SiO4)3), amandina (Fe3Al2(SiO4)3), espessartina (Mn2+3Al2(SiO4)3), grossular (Ca3Al2(SiO4)3), uvarovita (Ca3Cr2(SiO4)3) e andradita (Ca3Fe2(SiO4)3). No entanto, hoje não estamos falando dessas granadas naturais, mas de granadas sintéticas.

A granada sintética também é conhecida como granada de terras raras. A estrutura cristalográfica das granadas foi ampliada do protótipo para tipos mais avançados. Da mesma forma, podemos usar uma fórmula química geral para descrevê-la: A3B2(CO4)3. A e B representam os mesmos elementos divalentes e trivalentes descritos anteriormente, enquanto C não representa apenas o silício, mas também um grande número de outros elementos, como germânio, gálio, alumínio, vanádio e ferro.

Neste artigo, você terá uma compreensão básica desses 7 tipos de granadas sintéticas: granada de terbium g álio (TGG), granada de ter bium escândio alumínio (TSAG), granada de lutécio alumínio dopada com cério (Ce:LuAG), granada de alumínio gálio e gadolínio do pada com c ério (Ce:GAGG), granada de alumínio e ítrio dopada com neodímio (Nd:YAG), granada de alumínio e ítrio dopada com cromo (Cr4+:YAG) e granada de gadolínio e gálio (GGG).

Granada de gálio e térbio (TGG)

A granada de térbio-gálio (TGG) é um tipo de granada sintética com a composição química de Tb3Ga5O12. O TGG tem a vantagem de ter uma grande constante de Verdet, baixas perdas ópticas, alta condutividade térmica e alto limiar de dano a laser. Ele é amplamente utilizado em isoladores ópticos para sistemas de laser, circuladores ópticos para sistemas de fibra óptica, moduladores ópticos e sensores de campo magnético e de corrente. O cristal único de TGG também é o melhor material magneto-óptico para a fabricação de um rotador e isolador de Faraday, com um comprimento de onda adequado de 400-1100 nm (excluindo 470 nm-500 nm).

Granada de alumínio e escândio de térbio (TSAG)

A granada de alumínio e escândio de térbio (TSAG) é uma granada sintética incolor e altamente transparente com a composição química de Tb3Sc2Al3O12. Ela tem as vantagens da alta constante de Verdet e excelentes propriedades térmicas e mecânicas. O TSAG é um material isolante fundamental para a próxima geração de lasers de fibra, além de ser um cristal magnético visível e infravermelho ideal.

Garnet de alumínio e lutécio dopado com cério (Ce:LuAG)

A granada de alumínio e lutécio dopada com cério (Ce:LuAG) é um cintilador relativamente denso com as vantagens de alta densidade, tempo de decaimento rápido, não higroscopicidade e bom desempenho mecânico e químico. O Ce:LuAG também é mecânica e quimicamente estável e pode ser usinado em uma variedade de formas e tamanhos, incluindo prismas, esferas e placas finas. O Ce:LuAG é adequado para telas finas de geração de imagens, sistemas de escaneamento médico, aceleradores e detectores de partículas de alta energia e iluminação a laser e LED.

Garnet de gálio, alumínio e gadolínio dopado com cério (Ce:GAGG)

A granada de gálio, alumínio e gadolínio dopada com cério (Ce:GAGG) é um cintilador de cristal único relativamente novo com alto rendimento de luz, boa resolução de energia, alto número atômico efetivo, resposta rápida de cintilação, estabilidade química, robustez e capacidade de crescimento de cristais grandes. O cristal Ce:GAGG é uma boa opção para técnicas de imagens médicas, como imagens de raios X, tomografia computadorizada (CT), tomografia por emissão de pósitrons (PET) e tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT).

Granada de ítrio-alumínio dopada com neodímio (Nd:YAG)

A granada de ítrio-alumínio dopada com neodímio (Nd:YAG) é um cristal sintético composto de neodímio, ítrio-alumínio e oxigênio com a fórmula química Nd:Y3Al5O12. É o cristal de laser mais antigo, mais famoso e mais amplamente utilizado. O Nd:YAG tem absorção óptica e eficiência de conversão relativamente boas, baixo limiar de lasing e boa dissipação térmica para operação de alta potência. É um material de trabalho a laser preferido, amplamente utilizado em lasers médicos e industriais, como máquinas de marcação a laser, máquinas de corte, instrumentos de terapia a laser e instrumentos de beleza.

Garnet de ítrio e alumínio dopado com cromo (Cr4+:YAG)

A granada de ítrio-alumínio dopada com cromo (Cr4+:YAG) é um cristal com a fórmula química Cr4+:Y3Al5O12. Esse cristal é quimicamente estável, resistente a raios UV e durável. Além disso, ele pode operar em uma ampla faixa de temperaturas e condições e é adequado para aplicações de alta potência média. O Cr4+:YAG é um material ideal para Q-switching passivo de Nd:YAG e outros lasers dopados com Nd e Yb na faixa de comprimento de onda de 0,8 a 1,2 µm. Ele também é usado para sensoriamento remoto, digitalização 3D e sistema Lidar.

Granada de gálio e gadolínio (GGG)

A granada de gálio e gadolínio (GGG) é uma granada cristalina com a fórmula química Gd3Ga5O12. O cristal único de GGG tem boas propriedades mecânicas, térmicas e ópticas, como baixas perdas ópticas, alta condutividade térmica e alto limiar de dano a laser. É um material desejado para componentes e substratos ópticos. O substrato de cristal único de GGG ajuda a garantir o crescimento epitaxial bem-sucedido de filmes de YIG e BIG, que são os principais componentes dos dispositivos de comunicação óptica.

A Stanford Advanced Materials (SAM) é especializada na produção de materiais de cristal óptico para muitas aplicações e dispositivos. Os materiais de cristais funcionais incluem principalmente cristais magneto-ópticos TGG terbium gallium garnet, TSAG; cristais piezoelétricos LT (LiTaO3) tantalato de lítio, LN (LiNbO3) nioato de lítio, LGS lanthanum gallium silicate; cristais de cintilação Ce: LUAG, Ce: GAGG; cristal de laser Nd: YAG e cristais de substrato epitaxial de cristal único GGG, SGGG, aluminato de lantânio LaAlO3, etc. Se estiver interessado em adquirir materiais de cristal de alta pureza, fique à vontade para enviar uma consulta à nossa equipe de vendas.