THÂN-HỮU DALLAS FORT WORTH & BỐN PHƯƠNG QUÂN-LỰC VIỆT-NAM CỘNG-HÒA

Chủ Nhật, 19 tháng 1, 2020

ĐẤT HIẾM LÀ GÌ ?

ĐẤT HIẾM LÀ GÌ ? CÓ ĐẤT HIẾM TẠO ĐƯỢC TV MÀU VÀ TIA LASER LÀM VỦ KHÍ HIỆN ĐẠI.

1-ĐẤT HIẾM LÀ GÌ ?

Đất hiếm ( rare earth) là một nhóm gồm có 17 kim loại được đặt tên như sau : “yttrium, Scandium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium “

Kim lọai của đất hiếm đầu tiên trên thế giới được đặt tên là yttrium.

Đó là tên của làng Ytterby nơi mà nhà hóa học Thuý Điển Johan Gadolin đã tìm được nó vào năm 1794. Symbol: Y; atomic weight: 88.905; atomic number: 39 .

Sờ dĩ kim loại đất hiếm được xử trong rất nhiều lảnh vực hiện nay vì ở quỷ đạo ngoài cùng (outer shell) có 2 electrons có đặc tính gọi là active ions.Khi bị tác kích bởi electrons sẽ cho nhứng đặc tính kỳ lạ như phát quang phosphorescence, cho màu sắc xanh, đỏ , vàng,xanh lá cây,cho từ tính, cho phóng xạ.

Yttrium : Y; atomic weight: 88.905; atomic number: 39 .

Electron Shell Configuration:	1s²
	2s² 2p⁶
	3s² 3p⁶ 3d¹⁰
	4s² 4p⁶ 4d¹
	5s²

2- ĐỂ DỄ NHỚ XEM CÁCH SẲP XẾP THEO MỦI TÊN TRONG BẢNG VẼ

Các con số 1,1,3... gọi là tầng năng lượng (energy level) viết theo thứ tự dọc..Con số càng lớn thì tầng năng lượng càng cao.

Các chữ s,p,d,f,g,h,k được goị là subshell viết hàng ngang.

Mỗi chữ có một tên: "sharp," "principal," "diffuse," và "fundamental,"

Tầng số 1 chứa subshell s có orbital hình cầu chứa 2 electrons.

Nên viết 1s²

Tầng sô 2 chứa subshell s có orbital hình cầu chứa 2 electrons và chứa subshell p có ba chiều x,y,z.Mỗi chiều có một orbital hình quả tạ (dumbell) nên p có 6 electrons.Nên viết : 2s² 2p⁶

Tầng sô 3 chứa subshell s, p, d.

Subshell d có 5 orbitals được đặt tên như sau : 3dxy, 3dxz, 3dyz, 3dx² - y² , 3dz² .

Mỗi orbital chứa 2 electrons.Nên viết tằng số 3 :

3s² 3p⁶ 3d¹⁰

Tầng sô 4 chứa subshell s, p, d, f .

Subshell f có 7 orbitals nên chứa 14 electrons.Nên viết tằng số 4 như sau;

4s² 4p⁶ 4d¹⁰4f¹⁴

3- MỘT SỐ KIM LOẠI ĐẤT HIẾM SAU ĐÂY TẠO MAU SẮC VÀ TIA LASER.

· Cerium: tạo màu yellow color trong sành sứ và thuỷ tinh.Theo nghiên mới nhất tại Miami University tạo được nam châm rẻ tiền dủng cho xe hơi.

· Praseodymium: tạo tia lasers , green color trong sành sứ và thuỷ tinh.

· Neodymium:. Tạo nam châm magnets, lasers, purple color trong sành sứ và thuỷ tinh..

· Samarium: tạo nam châm magnets, lasers

· Europium: tạo colored phosphors, lasers, và mercury-vapor lamps.

· Gadolinium: tạo nam châm magnets, computer memory.

· Terbium: tạo màu green trong sành sứ và sơn, lasers và fluorescent lamps.

· Dysprosium: tạo nam châm magnets, lasers.

· Holmium: tạo lasers.

· Erbium: tạo lasers..

· Ytterbium: tạo infrared lasers.

Europium trộn với phosphor khi bị kích thích bởi electrons thi sẽ phát ra màu đỏ hoặc mau xanh blue rất đẹp trên màn hình TV.

Còn terbium trộn với phosphor thì cho máu xanh lá cây hoặc màu vàng.Bốn màu trên khi gặp nhau cho màu trắng.

Màn hình TV màu chứa giửa 0.5 và 1 g chất europium oxide.

Europium được tìm thấy vào năm 1901 bởi French chemist Eugène-Anatole Demarçay , nên lấy tên theo Âu Châu EUROPE.

Terbium được tìm thấy năm 1843 bởi Swedish chemist Carl Gustaf Mosander

Năm 1907, Georges Urbain tại France, Carl Auer von Welsbach nước Austria và Charles James tại Hoa Kỳ nghiên cựu tách chất ytterbium ra làm hai phần khác nhau nên có thêm chất lutetium lấy tên nơi cư trú tại Paris của Georges Urbain ,

17 kim loại nầy có đặc tính gíống nhau và được tìm thấy ở chung với nhau trong trạng thái oxde gọi "rare earth oxides” khi đào hầm mỏ. Đó là trạng thái bán trên thị trường quốc tế.

Năm 2018 giá bán :

Một tấn “Oxide of Neodymium” là 107,000 USD

Một tấn “Oxide of Europium” là 712,000 USD.

Lý do giá bán quá cao vì công nghệ áp dụng đào hầm mỏ và trích lấy oxide rất khó khăn và phức tạp.

Quặng (ore) đất hiếm chỉ chứa 10 phần trăm chất Oxide Of Rare Earth gọi tắt là REO.Công ty khai thác phải nghiền nát đất hiếm thành bột rồi tách ra những chất không phải đất hiếm để có được 60 phần trăm REO mới có thể thu được kim loại nguyên chất (95–98 percent pure ).

4-PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KIM LOẠI ĐẤT HIẾM CỦA MOUNTAIN PASS MINE CALIFORNIA.

(Mỏ đất hiếm Mountain Pass California được tìm thấy vào năm 1949)

1-Trộn bột 60 phần trăm REO với 10 phần trăm HCL sẽ hòa tan hết carbonate Calci (CaCO₃).

2-Chất không hoà tan còn lại được đem ran nóng (roasted )để làm oxy hoá chất cerium ở trạng thái Ce³⁺ thành trạng thái rất ổn định Ce^{4+ ..}

3-Sau khi để nguội lạnh,đem rửa lọc với HCL để làm hoà tan 6 chất sau đây.

lanthanum, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium,

Chất còn lại là cerium concentrate.

Cerium là chất mềm, cắt được bằng dao, có màu trắng cùa kim loại bạc nhưng gặp không khí thì mờ.

Lanthanum là kim khí duy nhất không có điện trở trong áp suật của khí quyển. Còn scandium, yttrium, cerium và lutetium sẽ không có điện trở khi ở trong áp suất cao.

5-PHƯƠNG PHÁP TẠO TIA LASER VÀ VỦ KHÍ

Tạo tia laser

còn tiếp

Thứ Hai, 16 tháng 12, 2019

PHƯƠNG PHÁP TẠO RA LASER DIODE

Cách taọ laser diode.

Laser diode có hai thành phần chính được đặt tên là N-Type và P-type làm bằng kim loại gallium arsenide (GaAs) nối lại với nhau.Chổ nối được đặt tên là depletion region hoặc junction region.

Tại sao không dùng silicon rẻ tiền hơn rất nhiều? Lý do electrons di chuyển trong gallium arsenide nhanh hơn và không gây ra tiếng động.

Depletion region chính là Gain Medium taọ ra laser.Nếu muốn có laser thi tại đây phải có thêm một miếng mỏng bằng chất gallium arsenide intrinsic.Nếu không có thì goị LED( Light Emitting Diode) chỉ phát ra ánh sáng mà thôi.

Thành phần N-type phải được trộn (doped) với pentavalent impurities (Arsenic,Bismuth có 5 valence electrons ) nên có nhiều electrons mang điện tích tự do dẫn địên, nhưng có rất ít lổ trống goị là hole.

Lổ trống là chổ electron từ đó bỏ ra đi rồi sẽ trở vễ lại.

Thành phần P-type phải được trộn với trivalent impurities( Aluminum, Boron có 3 valence electrons) nên có rẫt ít electrons, nhưng có nhiều lổ trống kéo electrons tới

Khi nối cực dương vào P-type và nối cực âm vào N-type thì electrons chạy qua lổ trống nên bóng đèn sáng vì có điện chạy qua diode.Nếu nối ngược lại thì đèn không chaý sáng vì điện không chạy qua diode. .

Đó là lý do gọi diode là bán dẫn semiconductor.

Nếu nối ba thành phần theo thứ tự P-type / Intrinsic layer/ N-type trong một ống thuỷ tinh hay trong một cái hộp kín chân không có hai kính phản chiếu (một phản chiếu tối đa và một phản chiếu it ) sẽ có sóng laser xuất hiện ở vùng junction region.

Ánh sáng tạo ra tại vùng junction region được phóng tới và lui cả trăm lần giữa hai kính phản chiếu.. Junction region chính là Gain Medium taọ ra laser.

Trivalent Impurities dùng cho P-type: Aluminum (Al), Gallium (Ga) ,Boron (B) ,Indium (In) .

Pentavalent Impurities dùng cho N-type : Phosphorus (P), Arsenic (As), Antimony (Sb) ,Bismuth (Bi).

LASER DIODE IN GLASS CASE

Dr Robert N. Hall phát minh laser diode năm 1962 và có US Patent #3,245,002 April /5/1966).

Thứ Năm, 21 tháng 11, 2019

CÁCH TẠO RA ÁNH SÁNG LASER

TẠO RA ÁNH SÁNG LASER VỚI BA THÀNH PHẦN.

Laser là chữ viêt tắt của Light Amplification By Stimulated Emission of Radiation.

NGUYÊN NHÂN LÀM HIỆN SÓNG PHÓNG XẠ TẠO RA ÁNH SÁNG LASER

Vòng tròn màu xanh là quỷ đạo của electron ở trạng thái bình thường goị là ground state có năng lượng Q1.Vòng tròn màu đỏ là quý đạo của electron ở trạng thái bị kích thích gọi là excited state có năng lương Q2 .Khi từ Q2 rơi xuống Q1 thì sẽ xuât hiện phóng xạ gọi emission of radiation có độ dài sóng của ánh sáng laser.Độ dài sóng thay đổi tùy theo đặc tính của gain medium.Nếu dùng ruby làm gain medium thì laser có độ dài sóng 694.3 nm

TÙY THEO ĐẶC TÍNH CỦA GAIN MEDIUM,CHÚNG TA CÓ NHỮNG ĐỘ DÀI SÓNG CỦA LASER NHƯ SAU.

( Bản liệt kê nầy của Robert Aldrich Naval Surface Warfare Center, Dahlgren Division)

LASER TYPE	WAVELENGTH (Nanometers)
Argon Fluoride	193
Xenon Chloride	308 and 459
Xenon Fluoride	353 and 459
Helium Cadmium	325 - 442
Rhodamine 6G	450 - 650
Copper Vapor	511 and 578
Argon	457 - 528 (514.5 and 488 most used)
Frequency doubled Nd:YAG	532
Helium Neon	543, 594, 612, and 632.8
Krypton	337.5 - 799.3 (647.1 - 676.4 most used)
Ruby	694.3
Laser Diodes	630 - 950
Ti:Sapphire	690 - 960
Alexandrite	720 - 780
Nd:YAG	1064
Hydgrogen Fluoride	2600 - 3000
Erbium:Glass	1540
Carbon Monoxide	5000 - 6000
Carbon Dioxide	10600

NHỮNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH THÍCH GAIN MEDIUM
Biết rỏ nguyên lý nếu electron bi kích thích thi quỷ đạo của nó sẽ ờ vị trí có năng lượng cao khi rơi xuống quỷ đạo ở vị trí bình thường có năng lượng thấp sẽ làm xuất hiện phóng xạ goị là emission of radiation .Kích thích phóng xạ sẽ phát ra ánh sáng laser.
Áp dụng nguyên lý đó các khoa học gia đã tìm được những phương pháp kích thích electron như sau.
Dùng điện thế giữa hai địên cực dương và âm.
Dùng phương pháp nầy nếu chọn gas làm gain medium.

Thí dụ chọn Helium-Neon để có tia laser liên tục không bị gián đọan goi la continuous wave (cw).Loại laser nầy cho ánh sáng màu đỏ có độ dài sóng 632.8 nm và cũng có thể cho ánh sáng màu xanh và maù vàng.
Nhóm phát minh loại laser nầy là ‘Ali Javan and his associates W. R. Bennet and D. R. Herriott”.

Pha trộn 5 parts Helium với 1 part Neon trong một ống thuỷ tinh bít kín hai đầu.Ông thuỷ tinh có đường kính phù hợp thí nghiệm.Cần gắn thêm một ballast ở giữa điện cực dương và âm để ông thuỷ tinh được dùng lâu bền vì không bị chất bẩn trong gas bám dính..Nếu không dùng ống thuỷ tinh thì dùng ông bằng kim loại titanium để hút chất bẩn trong gas.Theo hướng dẫn thực tập nên chọn điện thế 14 volts sé có laser 0.62mW không bị chói mắt.

Loại laser nầy rất ổn định, giá rẻ, lâu bền tới 20.000 giờ nên được xử dụng rất phổ thông cho tới năm1990 thì bị cạnh tranh bởi một loại laser khác có tên là Solid State Laser dùng đất hiếm (rare earth) và Diode Laser.
Solid state lasers mạnh hơn, nhanh hơn, có độ dài sóng ngắn hơn và tia sáng có chất lượng tốt.

ĐẤT HIẾM LÀ GÌ?
Đất hiếm ( rare earth) là một nhóm gồm có 17 kim loại được đặt tên như sau : “yttrium, Scandium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium “.

Kim lọai của đất hiếm đầu tiên trên thế giới được đặt tên là yttrium.
Đó là tên của làng Ytterby nơi mà nhà hóa học Thuý Điển Johan Gadolin đã tìm được nó vào năm 1794.
Năm 1907, Georges Urbain tại France, Carl Auer von Welsbach nước Austria và Charles James tại Hoa Kỳ nghiên cựu tách chất ytterbium ra làm hai phần khác nhau nên có thêm chất lutetium lấy tên nơi cư trú tại Paris của Georges Urbain ,

17 kim loại nầy có đặc tính gíống nhau và được tìm thấy ở cùng với nhau trong trạng thái oxde gọi "rare earth oxides” khi đào hầm mỏ. Đó là trạng thái bán trên thị trường quốc tế.

Năm 2018 giá bán :

Một tấn “Oxide of Neodymium” là 107,000 USD

Một tấn “Oxide of Europium” là 712,000 USD.

Màu sắc của một số REO.Bắt đầu từ màu đen theo chiều kim đổng hồ

Lý do giá bán quá cao vì công nghệ áp dụng đào hầm mỏ và trích lấy oxide rất khó khăn và phức tạp.

Quặng đất hiếm chỉ chứa 10 phần trăm chất Oxide Of Rare Earth gọi tắt là REO.Công ty khai thác phải nghiền nát đất hiếm thành bột rồi tách ra những chất không phải đất hiếm để có được 60 phần trăm REO mới có thể thu được kim loại nguyên chất (95–98 percent pure ) bằng các phương pháp tiếp theo sau đó được tóm lược như sau.

CHẾ BIẾN THÀNH KIM LOẠI TỪ 60 PHẦN TRĂM REO .

1-Trộn bột 60 phần trăm REO với 10 phần trăm HCL sẽ hòa tan hết carbonate Calci (CaCO₃).

2-Chất không hoà tan còn lại được đem ran nóng để làm oxy hoá chất cerium ở trạng thái Ce³⁺ thành trạng thái rất ổn định Ce^{4+ ..}

3-Sau khi để nguội lạnh,đem rửa lọc với HCL để làm hoà tan 6 chất sau đây.

lanthanum, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium,

Chất còn lại là cerium concentrate.

Cerium là chất mềm, cắt được bằng dao, có màu trắng cùa kim loại bạc nhưng gặp không khí thì mờ.

Lanthanum là kim khí duy nhất không có điện trở trong áp suật của khí quyển. Còn scandium, yttrium, cerium và lutetium sẽ không có địện trở khi ở trong áp suất cao.
TẠO VỦ KHÍ LASER

Còn tiếp