References

zldm

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Industrial laboratory. Diagnostics of materials

1028-68612588-0187

ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»

zldm-531

Research Article

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ

TESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROL

Определение гранулометрического состава порошков алюмоиттриевого граната методом лазерной дифракции

Determination of the YAG Powder Particle Size Distribution by Laser Diffraction Method

Карпюк

П. В.

Karpyuk

P. V.

silancedie@mail.ru

Кузнецова

Д. Е.

Kuznetsova

D. E.

silancedie@mail.ru

Богатов

К. Б.

Bogatov

K. B.

silancedie@mail.ru

Досовицкий

Г. А.

Dosovitskii

G. A.

silancedie@mail.ru

Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ НИЦ «Курчатовский институт»Россия

2017

01092017

8393540

2017

Карпюк П.В., Кузнецова Д.Е., Богатов К.Б., Досовицкий Г.А.

Karpyuk P.V., Kuznetsova D.E., Bogatov K.B., Dosovitskii G.A.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.zldm.ru/jour/article/view/531

Представлены методология и результаты исследования гранулометрического состава наноструктурированного порошка алюмоиттриевого граната, активированного церием, методом лазерной дифракции, основанным на различии в характере рассеивания лазерного излучения на частицах разного размера. Измерения проводили в токе дисперсионной среды, поэтому из-за агрегации частиц порошка получаемые размеры были завышены. Опробовали различные дисперсионные среды (вода, этанол, изопропанол) и добавки (соли Na и ПАВ) для снижения степени агрегации. По сравнению со стандартной системой вода - измеряемая проба большинство модифицированных тем или иным способом сред показывали снижение агломерации в процессе измерений. Наиболее стабильные результаты получили в случае изопропанола и воды с добавлением фосфатов Na, эффективно препятствующих процессу агрегации. Таким образом установлено, что лучшая среда при определении гранулометрического состава - вода с добавлением ортофосфата Na. В такой среде коллоидная система достаточно стабилизирована, а компоненты просты и общедоступны.

We present a methodology of studying particle size distribution of Ce-doped YAG (yttrium aluminum garnet) powders by laser diffraction method based on the difference in the character of laser beam scattering by the particles of different size. Since the measurements are taken in a flow of dispersion medium, powder aggregation probably occurred during measurement procedure can result in overvaluation of the particle size in the distribution thus obtained. Different dispersion media (water, ethanol, isopropanol) and additives (Na salts and commercial surfactants) are used to lower powder aggregation. Most of the modified systems demonstrate reduced agglomeration of the particles during measurement procedure compared to standard «water - powder» dispersion system. The best and most stable results are obtained in isopropanol or water added with phosphate-based electrolyte which effectively prevent aggregation. Addition of surfactants appeared ineffective with regard to the stability of the results. Water with addition of sodium orthophosphate is proposed as the most convenient medium, in which dispersion is stable and all the components are readily available.

алюмоиттриевый гранатгранулометрический составлазерная дифракциянаноструктурированный порошокyttrium aluminum garnet (YAG)particle size distributionlaser diffractionnanostructured powder

References1

Бакунов В. С., Беляков А. В. Технология керамики как процесс аккумулирования и диссипации энергии / Конструкции из композиционных материалов. 2005. № 2. С. 5 - 18.

Merac M. R., Kleebe H. J., Müller M. M., Reimanis I. E. Fifty Years of Research and Development Coming to Fruition; Unraveling the Complex Interactions during Processing of Transparent Magnesium Aluminate (MgAl2O4) Spinel / J. Am. Ceram. Soc. 2013. N 96(11). P. 3341 - 3365.

Ikesue A., Aung Y. Ceramic laser materials / Nat. Photonics. 2008. N 2. P. 721 - 727.

Lupei V., Lupei A. Nd:YAG at its 50th anniversary: Still to learn / J. Luminesc. 2016. Vol. 169. Part B. P. 426 - 439.

Zych E., Brecher C., Wojtowicz A., Lingertat H. Luminescence properties of Ce-activated YAG optical ceramic scintillator materials / J. Luminesc. 1997. N 75. P. 193 - 203.

Mihokova E., Nikl M., Mares J., Beitlerova A., Vedda A., Nejezchleb K., Blazek K., D’Ambrosio C. Luminescence and scintillation properties of YAG: Ce single crystal and optical ceramics / J. Luminesc. 2007. N 126. P. 77 - 80.

Nishiura S., Tanabe S., Fujioka K., Fujimoto Y. Properties of transparent Ce: YAG ceramic phosphors for white LED / Optical Mater. 2011. N 33. P. 688 - 691.

Raukas M., Kelso J., Zheng Y., Bergenek K., Eisert D., Linkov A., Jermann F. Ceramic Phosphors for Light Conversion in LEDs / ECS J. Solid State Sci. Technol. 2013. Vol. 2. Issue 2. P. R3168 - R3176.

Kuntz J., Roberts J., Hough M., Cherepy N. Multiple synthesis routes to transparent ceramic lutetium aluminum garnet / Scripta Mater. 2007. N 57(10). P. 960 - 963.

Nikl M., Mares J., Solovieva N., Li H., Liu X., Huang L., D’Ambrosio C. Scintillation characteristics of Lu3Al5O12: Ce optical ceramics / J. Appl. Phys. 2007. N 101(3). P. 033515-1 - 033515-5.

Chen C., Zhou S., Lin H., Yi Q. Fabrication and performance optimization of the magneto-optical (Tb1 - xRx)3Al5O12 (R = Y, Ce) transparent ceramics / Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 101. N 13. P. 131908-1 - 131908-4.

Seeley Z. M., Cherepy N. J., Payne S. A. Homogeneity of Gd-based garnet transparent ceramic scintillators for gamma spectroscopy / J. Crystal Growth. 2013. N 379. P. 79 - 83.

Seeley Z. M., Cherepy N. J., Payne S. A. Expanded phase stability of Gd-based garnet transparent ceramic scintillators / J. Mater. Res. 2014. N 29(19). P. 2332 - 2337.

Воробьёва В. Н., Астафьев Г. В. Методы исследования нефтей и нефтепродуктов, присадок, катализаторов, адсорбентов. - М.: Химия, 1967. - 430 с.

Романков П. Г., Курочкина М. И. Экстрагирование из твердых материалов. - М.: Химия, 1983. - 256 с.

Домкин К. И., Трусов В. А., Недорезов В. Г. Оптические методы определения размеров мелкодисперсных материалов / Международный симпозиум «Надежность и качество»: сб. тр. Т. 2. - Пенза, 2011. С. 154 - 158.

Тимощук Е. И., Самойлов В. М., Тимощук Е. В., Смирнов В. К. Применение лазерной дифракции для определения размеров частиц наполнителей и пресс-порошков в производстве тонкозернистых графитов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. Т. 76. № 5. С. 26 - 29.

Пименова Н. В., Пермин Д. А. Исследование гранулометрического состава ультратонких порошков Y2O3 / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 5. С. 41 - 46.

Эстемирова С. Х., Печищева Н. В., Кожина Г. А. Определение размера частиц ультрадисперсных порошков твердых растворов манганитов (Nd, Gd)xCa1 - xMnO3 методом фотонной корреляционной спектроскопии / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 12. С. 26 - 31.

Сокольский Г. В., Макаренков Д. А., Рыжов А. В., Лобастов С. Л. Исследование процесса диспергирования многокомпонентных пигментных паст в водной среде / Химическая промышленность сегодня. 2013. № 12. С. 38 - 43.

Sigmund W., Bell N., Bergstro L. Novel Powder-Processing Methods for Advanced Ceramics / J. Am. Ceram. Soc. 2000. N 83(7). P. 1557 - 1574.

Lewis J. A. Colloidal Processing of Ceramics / J. Am. Ceram. Soc. 2000. N 83(10). P. 2341 - 2359.

Shqau K., Akbar S., Verweij H., Dutta P. Electrosteric dispersants used in colloidal processing of ceramics / Ohio State University. CISM. Literature Review. 2005. P. 1 - 17.

Liang Y., Hilal N., Langston P., Starov V. Interaction forces between colloidal particles in liquid: Theory and experiment / Adv. Colloid Interface Sci. 2007. Vol. 134 - 135. N 31. P. 151 - 166.

ГОСТ 25659-83. Люминофор для люминесцентных ламп белой цветности. - М.: Министерство химической промышленности, 1983. - 15 с.

Тимощук Е. И., Самойлов В. М., Ляпунов А. Я., Балаклиенко Ю. М., Борунова А. Б. Определение размеров частиц тонкодисперсных порошков искусственного графита методом лазерной дифракции / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 11. С. 25 - 28.

Lv Y., Liu H., Sang Y., Liu S., Chen T., Qin H., Wang J. Electrokinetic properties of Nd:YAG nanopowder and a high concentration slurry with ammonium poly (acrylic acid) as dispersant / J. Mater. Sci. 2010. Vol. 45. N 3. P. 706 - 712.

Горелова А. В., Коломиченко Н. С., Маньшина А. А., Михайлов М. Д., Семенча А. В. Стабилизация наночастиц алюмоиттриевого граната в коллоидных растворах / Современные проблемы науки и образования. 2013. № 3. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id= 9294 (29.05.17).

Досовицкий Г. А., Кузнецова Д. Е., Волков П. А., Напольский К. С., Росляков И. В., Великодный Ю. А., Мудрецова С. Н., Богатов К. Б., Михлин А. Л., Досовицкий А. Е. Наноструктурированный порошок Y3Al5O12:Ce, полученный соосаждением / Наукоемкие технологии. 2013. Т. 14. № 3. С. 48 - 52.

Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии Поверхностные явления и дисперсные системы. - М.: Химия, 1989. - 464 с.

Васильев В. А., Каралин Э. А., Абрамов А. Г. Адсорбция катиона натрия на поверхности алюмооксидных катализаторов дегидратации 1-фенилэтанола / Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 13. С. 73 - 76.

Huo D., Zheng Y., Sun X., Li X., Liu S. Preparation of transparent Y2O3 ceramic by slip casting and vacuum sintering / J. Rare Earths. 2012. Vol. 30. N 1. P. 57 - 62.

Марченко Р. Т. Физическая и коллоидная химия. - М.: Высшая школа, 1965. - 374 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.