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Articulo de referencia

germanato de bismuto

Cristales centelleadores de BGO cubiertos con una máscara de pintura blanca (parcialmente deteriorada). Cristal de BGO de 2,5 cm de diámetro y 2,5 cm de altura. El BGO se degrad...

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Cristales centelleadores de BGO cubiertos con una máscara de pintura blanca (parcialmente deteriorada).
Un cilindro de cristal descansa sobre un trozo de tela blanca, que a su vez reposa sobre la superficie azul de una mesa.
Cristal de BGO de 2,5 cm de diámetro y 2,5 cm de altura. El BGO se degrada bajo la luz ultravioleta, por lo que aquí se ilumina con la pantalla de un ordenador portátil LCD para garantizar una exposición mínima a los rayos UV.

El óxido de bismuto y germanio, o germanato de bismuto , es un compuesto químico inorgánico de bismuto , germanio y oxígeno . Generalmente , el término se refiere al compuesto con fórmula química Bi₄Ge₃O₁₂ ( BGO ), con estructura cristalina cúbica de eulitenia , utilizado como centelleador . (El término también puede referirse a otro compuesto con fórmula Bi₁₂GeO₂₀ , un material electroóptico con estructura de silenita , y a Bi₂Ge₃O₉ ) .

Bi 4 Ge 3 O 12

El Bi₄Ge₃O₁₂ tiene una estructura cristalina cúbica ( a = 1,0513 nm  , z = 4, símbolo de Pearson cI76 , grupo espacial I₄3d n.º 220) y una densidad de 7,12 g/cm³ . [ 1 ] Cuando se irradia con rayos X o rayos gamma , emite fotones con longitudes de onda entre 375 y 650 nm, con un pico a 480 nm , produciendo aproximadamente 8500 fotones por megaelectronvoltio de la radiación de alta energía absorbida. Posee buena resistencia a la radiación (parámetros que permanecen estables hasta 5 × 10⁴ Gy ) , alta eficiencia de centelleo, buena resolución energética entre 5 y 20 MeV, es mecánicamente resistente y no es higroscópico . Su punto de fusión es de 1050 °C. Es el centelleador a base de óxido más común. [ 2 ]   

El óxido de germanio y bismuto se utiliza en detectores de física de partículas , física aeroespacial , medicina nuclear , exploración geológica y otras industrias. Los conjuntos de germanato de bismuto se emplean en espectroscopia de pulsos gamma. Los cristales de BGO también se utilizan en detectores de tomografía por emisión de positrones .

Los cristales disponibles comercialmente se cultivan mediante el proceso Czochralski y generalmente se suministran en forma de cuboides o cilindros. Se pueden obtener cristales de gran tamaño. La producción de cristales se realiza normalmente a unos 1100  °C, es decir, unos 50  °C por encima de su punto de fusión. [ 3 ]

Bi 12 GeO 20

El Bi 12 GeO 20 tiene una estructura cristalina cúbica ( a = 1,01454  nm, z = 2, símbolo de Pearson cI66 , grupo espacial I23 No. 197) y una densidad de 9,22 g/cm 3 . [ 4 ] Este germanato de bismuto tiene altos coeficientes electroópticos (3,3 pm/V para Bi 12 GeO 20 ), [ 5 ] lo que lo hace útil en óptica no lineal para construir celdas de Pockels , y también se puede utilizar para dispositivos fotorrefractivos para el rango ultravioleta .

Los cristales de Bi 12 GeO 20 son piezoeléctricos , muestran fuertes efectos electroópticos y acustoópticos , y tienen un uso limitado en el campo de los osciladores de cristal y los dispositivos de ondas acústicas superficiales . [ 6 ] Se pueden cultivar varillas y fibras monocristalinas mediante el proceso de zona flotante a partir de una varilla de una mezcla de óxido de bismuto y óxido de germanio . [ 7 ] Los cristales son transparentes y de color marrón. [ 8 ]

Los cristales de BGO y compuestos similares BSO (Bi 12 SiO 20 , óxido de silicio y bismuto , sillenita ) y BTO (Bi 12 TiO 20 ), son fotorrefractivos y fotoconductores . Los cristales de BGO y BSO son fotoconductores eficientes con baja conductividad oscura . Se pueden utilizar en aplicaciones electroópticas , como PROM óptico, moduladores espaciales de luz PRIZ , grabación de hologramas en tiempo real , correladores y sistemas para corrección adaptativa de pulsos láser ultracortos, y en sensores de fibra óptica para campos eléctricos y magnéticos. Las estructuras de guía de onda permiten una iluminación uniforme en un amplio rango espectral. Las estructuras de sillenita de película delgada , que se pueden depositar, por ejemplo, mediante pulverización catódica , tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales. Los cristales de BSO se utilizan en moduladores espaciales de luz dirigidos ópticamente y en válvulas de luz de cristal líquido . [ 9 ] La actividad óptica de BTO es mucho menor que la de BGO y BSO. [ 10 ] A diferencia de las perovskitas de rendimiento algo similar , las sillenitas no son ferroeléctricas .

Estos materiales pueden utilizarse en óptica de matrices de fase .

Al pulverizar, el objetivo debe mantenerse por debajo de 450  °C, ya que de lo contrario la presión de vapor del bismuto alteraría la composición estequiométrica , pero por encima de 400  °C para formar la fase piezoeléctrica γ. [ 11 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Fischer, P.; Waldner, F. (1982). "Comparación de los resultados de difracción de neutrones y EPR sobre las estructuras cristalinas cúbicas del piezoeléctrico Bi 4 Y 3 O 12 (Y = Ge, Si)". Solid State Communications . 44 (5): 657– 661. Bibcode : 1982SSCom..44..657F . doi : 10.1016/0038-1098(82)90575-0 .
  2. ↑ Material de centelleo de germanato de bismuto archivado el 21/12/2019 en Wayback Machine . crystals.saint-gobain.com
  3. ↑ Proceso para la producción de monocristales de germanato de bismuto con alta respuesta de centelleo . Le Gal et al. Patente estadounidense 4664744
  4. ↑ Svensson, C.; Abrahams, SC; Bernstein, JL (1979). "Bi 12 GeO 20 levógiro : Remedición de la estructura" . Acta Crystallographica Sección B: Cristalografía estructural y química cristalina . 35 (11): 2687– 2690. Bibcode : 1979AcCrB..35.2687S . doi : 10.1107/S0567740879010190 .
  5. ↑ Haynes, William M., ed. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97.ª ed.). CRC Press . pág. 12.173. ISBN   9781498754293.
  6. ↑ Lam, CS (2004) Integración de tecnologías SAW y BAW para aplicaciones de osciladores. Archivado el 21/11/2015 en Wayback Machine . Taller internacional sobre la integración SiP/Soc de componentes MEMS y pasivos con circuitos integrados de RF.
  7. ↑ Fu, S.; Ozoe, H. (1999). "Crecimiento de varillas y fibras de cristal de Bi 12 GeO 20 mediante el método de zona flotante mejorado". Journal of Materials Science . 34 (2): 283– 290. doi : 10.1023/A:1004430311364 . ISSN 0022-2461 . S2CID 136720849 .  
  8. ↑ "Tecnología del Laboratorio de Crecimiento de Cristales (CGL): monocristales, nanotecnología" . www.uam.es. Archivado del original el 4 de marzo de 2016. Consultado el 9 de abril de 2016 .
  9. ↑ "Cristales fotorrefractivos de sillenita (BGO y BSO) – Alkor Technologies" . www.alkor.net . Consultado el 9 de abril de 2016 .
  10. ↑ Träger, Frank (2012). Springer Handbook of Lasers and Optics . Springer Science & Business Media. pág. 359. ISBN  9783642194092.
  11. ↑ Wasa, Kiyotaka; Kitabatake, Makoto; Adachi, Hideaki (2004). Tecnología de materiales de película delgada: pulverización catódica de materiales compuestos . William Andrew. pág. 248. ISBN  9780815519317.
  • Cristales centelleantes