Mis on safiir

Mis on safiir

safiir on hinnaline kalliskivi, mitmesugused mineraalsed korundid, mis koosneb alumiiniumoksiidist (α-Al2O3) väikestes kogustes elemente nagu raud, titaan, kroom, vanaadium, või magneesium.Nimi safiir on tuletatud ladina keelest “safiir” ja kreeklane “safiirid”, mis mõlemad tähendavad sinist.

Tavaliselt on see sinine, aga loomulik “uhke” safiirid esinevad ka kollasena, lilla, oranž, ja rohelised värvid; “osa safiirid” näidata kahte või enamat värvi. Esineb ka punaseid korundkive, kuid neid nimetatakse rubiinideks, mitte safiirideks.

Roosa värvi korund võib sõltuvalt asukohast klassifitseerida rubiiniks või safiiriks. Tavaliselt, looduslikud safiirid lõigatakse ja poleeritakse vääriskivideks ning neid kantakse ehetes. Neid võib luua ka sünteetiliselt laborites tööstuslikuks või dekoratiivseks otstarbeks suurtes kristallpallides.

Safiiride märkimisväärse kõvaduse tõttu - 9 Mohsi skaalal (kõvemuselt kolmas mineraal, pärast teemanti kl 10 ja moissanite juures 9.5) – safiire kasutatakse ka mõnes mittedekoratiivses kasutuses, nagu infrapuna optilised komponendid, suure vastupidavusega aknad, käekella kristallid ja liikumislaagrid, ja väga õhukesed elektroonilised vahvlid, mida kasutatakse eriotstarbelise tahkiselektroonika (nt integraallülitused ja GaN-põhised sinised LED-id) isoleerivate substraatidena.

Looduslikud safiirid

safiir on üks kahest korundi vääriskivisordist, teine ​​on rubiin (defineeritud kui punase varjundiga korund). Kuigi sinine on kõige tuntum safiirivärv, need esinevad teistes värvides, sealhulgas hall ja must, ja võib olla ka värvitu. Roosakasoranži safiiri sorti nimetatakse padparadschaks.

Märkimisväärseid safiirimaardlaid leidub Austraalias, Afganistan, Kambodža, Kamerun, Hiina (Shandong), Kolumbia, Etioopia, India (Kashmir), Keenia, Laos, Madagaskar, Malawi, Mosambiik, Myanmar (Birma), Nigeeria, Rwanda, Sri Lanka, Tansaania, Tai, Ühendriigid (Montana) ja Vietnam. Safiire ja rubiine leidub sageli samas geograafilises kohas, kuid üldiselt on neil erinevad geoloogilised moodustised. Näiteks, nii rubiini kui ka safiiri leidub Myanmari Mogoki kiviteel, aga rubiinid moodustuvad marmorist, samas kui safiir moodustub graniitsetes pegmatiitides või korundsüeniitides.

Iga safiirikaevandus toodab laias valikus kvaliteeti, ja päritolu ei garanteeri kvaliteeti. Safiiri jaoks, Kashmir saab suurimat lisatasu, kuigi Birma, Sri Lanka, ja Madagaskar toodavad ka suures koguses kvaliteetseid kalliskive.

Looduslike safiiride maksumus varieerub sõltuvalt nende värvist, selgus, suurus, lõigatud, ja üldine kvaliteet. Täiesti töötlemata safiirid on palju rohkem väärt kui need, mida on töödeldud. Geograafiline päritolu mõjutab oluliselt ka hinda. Enamiku kalliskivide jaoks, mille suurus on üks või rohkem, sõltumatu aruanne tunnustatud laborist nagu GIA, Lootose gemoloogia, või SSEF, sageli nõuavad ostjad enne ostu sooritamist.

Värvid

Safiire nimetatakse muudes värvides kui sinine “uhke” või “poolvärviline” safiirid.Fancy safiirid on sageli leitud kollane, oranž, roheline, pruun, lillad ja violetsed toonid.

Sünteetiline safiir

sisse 1902, Prantsuse keemik Auguste Verneuil kuulutas välja sünteetiliste rubiinikristallide tootmise protsessi. Leek-fusioonis (Protsessi hävitamine), vesinikvesiniku leegile lisatakse peen alumiiniumoksiidi pulber, ja see on suunatud allapoole vastu keraamilist pjedestaali. Pärast rubiini edukat sünteesi, Verneuil keskendus oma jõupingutustele safiirile. Sinise safiiri süntees tuli sisse 1909, pärast seda, kui safiiri keemiline analüüs näitas Verneuilile, et sinise värvuse põhjuseks on raud ja titaan. Verneuil patenteeris sünteetilise sinise safiiri tootmisprotsessi 1911.

Protsessi võti seisneb selles, et alumiiniumoksiidi pulber ei sula, kui see läbi leegi langeb. Selle asemel moodustab see pjedestaalile paagutatud koonuse. Kui selle koonuse ots jõuab leegi kuumima osani, ots sulab. Seega algab kristallide kasv väikesest punktist, tagades minimaalse koormuse.

Edasi, leegile lisatakse rohkem hapnikku, mistõttu see põleb veidi kuumemaks. See laiendab kasvavat kristalli külgsuunas. Samal ajal, pjedestaal langeb sama kiirusega, kui kristall kasvab vertikaalselt. Leegis olev alumiiniumoksiid sadestub aeglaselt, luua pisarakujuline “petank” safiirmaterjalist. Seda sammu jätkatakse kuni soovitud suuruse saavutamiseni, leek suletakse ja kristall jahtub. Nüüd piklik kristall sisaldab leegi ja ümbritseva õhu vahelise suure termilise gradiendi tõttu palju pinget. Selle tüve vabastamiseks, nüüd sõrmekujulist kristalli koputatakse peitliga, et see kaheks pooleks jagada.

Kristalli vertikaalse kihilise kasvu ja kumera ülemise kasvupinna tõttu (mis algab tilgast), kristallidel on kumerad kasvujooned, mis järgivad palli ülemist pinda. See on vastupidine looduslikele korundi kristallidele, millel on nurksed kasvujooned, mis laienevad ühest punktist ja järgivad tasapinnalisi kristallide tahke.

Tooraine safiir substraat on kristallvarras, ja kristallvarras on töödeldud safiirkristallist. Seotud tootmisprotsess on järgmine; kristallvarda kasvatamine on safiirsubstraadi tootmisprotsessis kõige kriitilisem.

Rakendused

1.aken

Sünteetiline safiir- mida mõnikord nimetatakse ka safiirklaasiks - kasutatakse tavaliselt aknamaterjalina, kuna see on mõlemad valguse lainepikkuste vahel väga läbipaistev 150 nm (UV) ja 5500 nm (JA) (nähtav spekter ulatub umbes 380 nm kuni 750 nm), ja erakordselt kriimustuskindel.

Peamised eelised safiir aknad on:

1.Väga lai optiline edastusriba ultraviolettkiirgusest lähiinfrapunani, (0.15-5,5 µm)

2.Oluliselt tugevam kui teised optilised materjalid või standardsed klaasaknad

3.Väga vastupidav kriimustustele ja hõõrdumisele (9 mineraalide kõvaduse skaala Mohsi skaala järgi, kõvemuselt kolmas looduslik aine moissaniidi ja teemantide kõrval)

4.Äärmiselt kõrge sulamistemperatuur (2030 °C)

Vallaline kristall safiir Kyropoulose meetodil kasvatatud petank. Ligikaudu 200 millimeetrit (8 sisse) läbimõõduga, kaalub ligikaudu 30 kg (66 lb).
Mõned safiirklaasist aknad on valmistatud puhtast safiirist, mis on kasvatatud kindlas kristallisendis, tavaliselt piki optilist telge, c-telg, rakenduse minimaalse kaksikmurde saavutamiseks.

Pähklid lõigatakse soovitud paksusega aknaks ja lõpuks poleeritakse soovitud pinnaviimistluseni. Safiirist optilisi aknaid saab tänu kristallstruktuurile ja kõvadusele poleerida mitmesuguste pinnaviimistlusteni. Optiliste akende pinnaviimistlust nimetatakse tavaliselt kraapimise spetsifikatsioonidega vastavalt ülemaailmselt vastuvõetud spetsifikatsioonile MIL-O-13830.

The safiir aknaid kasutatakse spektroskoopias nii kõrgsurve- kui vaakumkambrites, kristallid erinevates kellades, ja toidupoodide vöötkoodiskannerite aknad, kuna materjali erakordne kõvadus ja sitkus muudab selle väga kriimustuskindlaks.

sisse 2014 Apple tarbis “üks neljandik maailma safiirist, mis katab iPhone'i kaamera objektiivi ja sõrmejäljelugeja.”

Nutitelefonidele mõeldud safiirekraane on tehtud mitmeid katseid elujõuliseks muuta. Apple sõlmis lepingu GT Advanced Technologiesiga, Inc. toota safiirekraane iPhone'idele, ettevõtmine ebaõnnestus, mille tulemuseks oli GTAT pankrot. Kyocera Brigadier oli esimene seerias toodetud nutitelefon, millel oli safiirekraan.

Seda kasutatakse mõne suure võimsusega lasertoru otsaakende jaoks, kuna selle lairiba läbipaistvus ja soojusjuhtivus võimaldavad tal tulla toime väga suure võimsustihedusega infrapuna- või UV-spektris ilma kuumenemise tõttu halvenemata..

Koos tsirkooniumoksiidi ja alumiiniumoksünitriidiga, sünteetilist safiiri kasutatakse purunemiskindlate akende jaoks soomukites ja mitmesugustes sõjaväelaste soomusülikondades, koos komposiitidega.

Üks ksenoonkaarlampide tüüp, mida algselt nimetati “Cermax” ja nüüd üldtuntud kui “keraamilise korpusega ksenoonlamp” – kasutab safiirkristalli väljundaknaid. See toode talub suuremat soojuskoormust ja seega ka suuremat väljundvõimsust võrreldes tavaliste puhta ränidioksiidi aknaga Xe lampidega

2. Substraadina pooljuhtiv ahelad

Õhukesed safiirplaadid olid esimene edukas isoleeriva substraadi kasutamine, millele kanti räni, et muuta integraallülitused, mida nimetatakse räni safiiril või “SOS”; nüüd saab ka teisi substraate kasutada ahelate klassis, mida üldiselt nimetatakse isolaatoril olevaks räniks. Lisaks suurepärastele elektriisolatsiooniomadustele, safiiril on kõrge soojusjuhtivus. Safiiril olevad CMOS-kiibid on eriti kasulikud suure võimsusega raadiosageduste jaoks (RF) rakendusi, nagu need, mida leidub mobiiltelefonides, üldkasutatavad raadiod, ja satelliitsidesüsteemid. “SOS” võimaldab ka nii digitaalsete kui ka analoogskeemide monoliitset integreerimist ühele IC-kiibile, ja äärmiselt väikese võimsusega ahelate ehitamine.

Ühes protsessis, pärast monokristalli safiiride kasvatamist, need puuritakse südamikuga silindrilisteks vardadeks, ja seejärel lõigatakse nendest südamikest vahvlid.

Ühekristallsest safiirist vahvleid kasutatakse ka pooljuhtide tööstuses substraatidena galliumnitriidil põhinevate seadmete kasvatamiseks. (GaN). Safiiri kasutamine vähendab oluliselt kulusid, sest selle hind on umbes seitsmendik germaaniumi maksumusest. Safiiril olevat galliumnitriidi kasutatakse tavaliselt sinistes valgusdioodides (LEDid).

3. Laserites

Esimene laser valmistati aastal 1960 autor Theodore Maiman sünteetilisest rubiinist vardaga. Titaan-safiirlaserid on populaarsed, kuna neil on suhteliselt haruldane võime häälestada erinevatele lainepikkustele elektromagnetilise spektri punases ja lähiinfrapuna piirkonnas.. Neid saab ka lihtsalt režiimi lukustada. Nendes laserites kiiritatakse spetsiaalse lambi intensiivse valgusega sünteetiliselt toodetud kroomi või titaani lisanditega safiirkristalli., või mõni muu laser, stimuleeritud emissiooni tekitamiseks.

4. Endoproteesides

Monokristalliline safiir on üsna bioühilduv ja safiir-metall paaride erakordselt madal kulumine on viinud selle kasutuselevõtuni. (Ukrainas) safiirmonokristallidest puusaliigese endoproteeside jaoks