Mikä on safiiri

Mikä on safiiri

Safiiri on arvokas jalokivi, erilaisia ​​mineraalikorundia, joka koostuu alumiinioksidista (α-Al203) pieniä määriä alkuaineita, kuten rautaa, titaani, kromi, vanadiini, tai magnesium. Nimi safiiri on johdettu latinan kielestä “safiiri” ja kreikkalainen “safiirit”, molemmat tarkoittavat sinistä.

Se on tyypillisesti sininen, mutta luonnollista “hieno” safiireja esiintyy myös keltaisena, violetti, oranssi, ja vihreitä värejä; “osa safiirit” näyttää kaksi tai useampia väriä. Myös punaisia ​​korundikiviä esiintyy, mutta niitä kutsutaan rubiineiksi, ei safiireiksi.

Vaaleanpunainen korundi voidaan luokitella joko rubiiniksi tai safiiriksi alueen mukaan. Yleisesti, luonnonsafiirit leikataan ja kiillotetaan jalokiviksi ja niitä käytetään koruissa. Niitä voidaan myös luoda synteettisesti laboratorioissa teollisiin tai koristeellisiin tarkoituksiin suurissa kristallipansseissa.

Safiirien huomattavan kovuuden vuoksi - 9 Mohsin asteikolla (kolmanneksi kovin mineraali, timantin jälkeen klo 10 ja moissanite osoitteessa 9.5) – Safiireja käytetään myös joissain ei-koristeellisiin sovelluksiin, kuten infrapuna-optiset komponentit, kestävät ikkunat, rannekellokiteet ja liikelaakerit, ja erittäin ohuita elektronisia kiekkoja, joita käytetään erikoiskäyttöisten puolijohdeelektroniikan, kuten integroitujen piirien ja GaN-pohjaisten sinisten LEDien, eristysalustoina.

Luonnolliset safiirit

Safiiri on yksi kahdesta korundin jalokivilajikkeesta, toinen on rubiini (määritellään korundiksi punaisessa sävyssä). Vaikka sininen on tunnetuin safiiriväri, niitä esiintyy muissa väreissä, mukaan lukien harmaa ja musta, ja voi myös olla väritön. Vaaleanpunaista oranssia safiirilajiketta kutsutaan padparadschaksi.

Australiasta löytyy merkittäviä safiiriesiintymiä, Afganistan, Kambodža, Kamerun, Kiina (Shandong), Kolumbia, Etiopia, Intia (Kashmir), Kenia, Laos, Madagaskar, Malawi, Mosambik, Myanmar (Burma), Nigeria, Ruanda, Sri Lanka, Tansania, Thaimaa, Yhdysvallat (Montana) ja Vietnam. Safiiria ja rubiineja löytyy usein samoista maantieteellisistä paikoista, mutta niillä on yleensä erilaisia ​​geologisia muodostumia. Esimerkiksi, Sekä rubiinia että safiiria löytyy Myanmarin Mogok Stone Tractista, mutta rubiinit muodostuvat marmorista, kun taas safiiri muodostuu graniittisissa pegmatiiteissa tai korundisyeniiteissä.

Jokainen safiirikaivos tuottaa laajan valikoiman laatua, eikä alkuperä ole tae laadusta. Safiirille, Kashmir saa korkeimman palkkion, vaikka Burma, Sri Lanka, ja Madagaskar tuottavat myös suuria määriä laadukkaita jalokiviä.

Luonnollisten safiirien hinta vaihtelee niiden värin mukaan, selkeys, koko, leikata, ja yleinen laatu. Täysin käsittelemättömät safiirit ovat paljon arvokkaampia kuin käsitellyt. Maantieteellisellä alkuperällä on myös suuri vaikutus hintaan. Useimmille yhden karaatin tai useamman helmille, riippumaton raportti arvostetusta laboratoriosta, kuten GIA, Lotus Gemology, tai SSEF, ostajat vaativat usein ennen oston tekemistä.

värit

Safiireja kutsutaan muilla väreillä kuin sinisellä “hieno” tai “puolivärinen” safiirit. Hienoja safiireja löytyy usein keltaisena, oranssi, vihreä, ruskea, violetti ja violetti sävyt.

Synteettinen safiiri

Sisään 1902, ranskalainen kemisti Auguste Verneuil julkisti prosessin synteettisten rubiinikiteiden valmistamiseksi. Liekki-fuusiossa (Tuhoa prosessi), hienoa alumiinioksidijauhetta lisätään happivetyliekkiin, ja tämä on suunnattu alaspäin keraamista jalustaa vasten. Rubiinin onnistuneen synteesin jälkeen, Verneuil keskittyi safiiriin. Sinisen safiirin synteesi tuli 1909, sen jälkeen kun safiirin kemialliset analyysit ehdottivat Verneuilille, että rauta ja titaani olivat sinisen värin syy. Verneuil patentoi synteettisen sinisen safiirin valmistusprosessin 1911.

Prosessin avain on, että alumiinioksidijauhe ei sula, kun se putoaa liekin läpi. Sen sijaan se muodostaa sintrauskartion jalustalle. Kun tuon kartion kärki saavuttaa liekin kuumimman kohdan, kärki sulaa. Siten kiteen kasvu aloitetaan pienestä pisteestä, varmistaen minimaalisen rasituksen.

Seuraavaksi, lisää happea liekkiin, jolloin se palaa hieman kuumemmaksi. Tämä laajentaa kasvavaa kristallia sivusuunnassa. Samaan aikaan, jalusta lasketaan samalla nopeudella kuin kide kasvaa pystysuunnassa. Liekin alumiinioksidi kerrostuu hitaasti, luomalla kyyneleen muotoisen “petankki” safiirimateriaalista. Tätä vaihetta jatketaan, kunnes haluttu koko on saavutettu, liekki sammuu ja kristalli jäähtyy. Nyt pitkänomainen kide sisältää paljon jännitystä liekin ja ympäröivän ilman välisen korkean lämpögradientin vuoksi. Vapauttaaksesi tämän rasituksen, nyt sormenmuotoista kristallia koputetaan taltalla jakamaan se kahteen osaan.

Kiteen pystysuoran kerroskasvun ja kaarevan ylemmän kasvupinnan ansiosta (joka alkaa pisarasta), kiteet näyttävät kaarevia kasvuviivoja petankin yläpinnan jälkeen. Tämä on toisin kuin luonnolliset korundikiteet, joissa on kulmikkaat kasvulinjat, jotka laajenevat yhdestä pisteestä ja seuraavat tasomaisia ​​kidepintoja.

Raaka-aine safiiri substraatti on kristallisauva, ja kristallisauva on käsitelty safiirikiteestä. Siihen liittyvä valmistusprosessi on seuraava; kidetangon viljely on kriittisin safiirialustan valmistusprosessissa.

Sovellukset

1.ikkuna

Synteettinen safiiri- jota joskus kutsutaan safiirilasiksi - käytetään yleisesti ikkunamateriaalina, koska se on molemmat erittäin läpinäkyvä valon aallonpituuksille 150 nm (UV) ja 5500 nm (JA) (näkyvä spektri ulottuu noin 380 nm 750 nm), ja poikkeuksellisen naarmuuntumaton.

Tärkeimmät edut safiiri ikkunat ovat:

1.Erittäin laaja optinen siirtokaista UV:stä lähiinfrapunaan, (0.15-5,5 µm)

2.Huomattavasti vahvempi kuin muut optiset materiaalit tai tavalliset lasi-ikkunat

3.Erittäin kestävä naarmuuntumista ja hankausta vastaan (9 Mineraalikovuuden Mohsin asteikolla, kolmanneksi kovin luonnollinen aine moissaniitin ja timanttien jälkeen)

4.Erittäin korkea sulamislämpötila (2030 °C)

Sinkku kristalli safiiri Kyropoulos-menetelmällä kasvatettu petanka. suunnilleen 200 millimetriä (8 sisään) halkaisijaltaan, painaa suunnilleen 30 kg (66 lb).
Jotkut safiirilasi-ikkunat on valmistettu puhtaista safiiripaanteista, jotka on kasvatettu tietyssä kidesuuntauksessa, tyypillisesti optista akselia pitkin, c-akselilla, sovelluksen pienimmän kahtaistaittavuuden saavuttamiseksi.

Boclit viipaloidaan haluttuun ikkunapaksuuteen ja lopuksi kiillotetaan haluttuun pintakäsittelyyn. Sapphire-optiset ikkunat voidaan kiillottaa monenlaisiin pintakäsittelyihin sen kiderakenteen ja kovuuden ansiosta. Optisten ikkunoiden pintakäsittelyt ilmoitetaan tavallisesti scratch-dig -määrittelyissä maailmanlaajuisesti hyväksytyn MIL-O-13830-spesifikaatioiden mukaisesti..

The safiiri ikkunoita käytetään sekä korkeapaine- että tyhjiökammioissa spektroskopiaan, kristalleja erilaisissa kelloissa, ja ruokakaupan viivakoodilukijoiden ikkunoihin, koska materiaalin poikkeuksellinen kovuus ja sitkeys tekevät siitä erittäin kestävän naarmuuntumista.

Sisään 2014 Apple kulutti “neljäsosa maailman safiiritarjonnasta iPhonen kameran linssin ja sormenjälkitunnistimen peittämiseen.”

Useita yrityksiä on tehty älypuhelimien safiirinäytöistä käyttökelpoisiksi. Apple teki sopimuksen GT Advanced Technologiesista, Inc. valmistaa safiirinäytöt iPhoneille, yritys epäonnistui ja johti GTAT:n konkurssiin. Kyocera Brigadier oli ensimmäinen tuotannossa valmistettu älypuhelin, jossa oli safiirinäyttö.

Sitä käytetään joidenkin suuritehoisten laserputkien päätyikkunoihin, koska sen laajakaistaisen läpinäkyvyyden ja lämmönjohtavuuden ansiosta se pystyy käsittelemään erittäin suuria tehotiheyksiä infrapuna- tai UV-spektrissä ilman, että se heikkenee kuumentamisen vuoksi..

Zirkoniumoksidin ja alumiinioksinitridin lisäksi, synteettistä safiiria käytetään särkymättömiin ikkunoihin panssaroiduissa ajoneuvoissa ja erilaisissa sotilasvartalopuvuissa, komposiittien yhteydessä.

Yksi ksenonkaarilampputyyppi – alun perin nimeltään “Cermax” ja tunnetaan nykyään yleisesti nimellä “keraaminen runko xenon lamppu” – käyttää safiirikristallitulostusikkunoita. Tämä tuote sietää suurempia lämpökuormia ja siten suurempia lähtötehoja verrattuna perinteisiin Xe-lamppuihin, joissa on puhdas silika-ikkuna

2. Substraattina puolijohde piirit

Ohuet safiirikiekot olivat ensimmäinen onnistunut käyttö eristävälle alustalle, jolle kerrostettiin piitä, jotta integroidut piirit, jotka tunnetaan nimellä pii safiirilla tai “SOS”; nyt muita substraatteja voidaan käyttää myös piirien luokassa, joka tunnetaan yleisemmin silicon on insulatorina. Erinomaisten sähköeristysominaisuuksiensa lisäksi, safiirilla on korkea lämmönjohtavuus. Safiirilla olevat CMOS-sirut ovat erityisen hyödyllisiä suuritehoisille radiotaajuuksille (RF) sovelluksia, kuten matkapuhelimissa olevia, yleisradiot, ja satelliittiviestintäjärjestelmät. “SOS” mahdollistaa myös sekä digitaalisten että analogisten piirien monoliittisen integroinnin yhdelle IC-sirulle, ja erittäin pienitehoisten piirien rakentaminen.

Yhdessä prosessissa, sen jälkeen, kun yksikidesafiiripakanoita on kasvatettu, ne porataan sylinterimäisiksi tankoiksi, ja sitten kiekot leikataan näistä ytimistä.

Yksikiteisiä safiirikiekkoja käytetään myös puolijohdeteollisuudessa substraattina galliumnitridipohjaisten laitteiden kasvattamiseen. (GaN). Safiirin käyttö vähentää merkittävästi kustannuksia, koska sen hinta on noin seitsemäsosa germaniumin hinnasta. Safiirilla olevaa galliumnitridia käytetään yleisesti sinisissä valodiodeissa (LEDit).

3. Lasereissa

Ensimmäinen laser valmistettiin vuonna 1960 kirjoittanut Theodore Maiman synteettisen rubiinin sauvalla. Titaanisafiirilaserit ovat suosittuja, koska niillä on suhteellisen harvinainen kyky virittää eri aallonpituuksille sähkömagneettisen spektrin punaisella ja lähi-infrapuna-alueella.. Ne voidaan myös helposti lukita tilalla. Näissä lasereissa synteettisesti valmistettua safiirikidettä, jossa on kromia tai titaania epäpuhtauksia, säteilytetään voimakkaalla valolla erikoislampusta, tai joku muu laser, stimuloidun emission luomiseksi.

4. Endoproteeseissa

Yksikiteinen safiiri on melko biologisesti yhteensopiva ja safiiri-metalli-parien poikkeuksellisen alhainen kuluminen on johtanut käyttöön (Ukrainassa) safiirimonokiteitä lonkkanivelen endoproteeseihin