Xususiyat, tarix, ishlab chiqarish va ilovalar haqida ma'lumot oling
Germanium infraqizil texnologiyalar, optik tolali kabellar va quyosh xujayralari uchun ishlatiladigan noyob, kumush rangli yarimo'tkazgichli metalldir.
Xususiyatlar
- Atom belgilari: Ge
- Atom raqami: 32
- Elementlar kategoriyasi: Metalloid
- Zichligi: 5.323 g / sm3
- Erish nuqtasi: 1720.85 ° F (938.25 ° S)
- Tiklanish nuqtasi: 5131 ° F (2833 ° S)
- Mohsning qattiqligi: 6.0
Xususiyatlar
Texnik jihatdan, germanium metaloid yoki yarim metall sifatida tasniflanadi. Metall va metall bo'lmagan xususiyatlarga ega bo'lgan elementlardan biri.
Metall shaklida germanyum rangli, qattiq va mog'orlangan kumush.
Germumanning o'ziga xos xususiyatlari quyidagilardir: Yaqinroq infraqizil elektromagnit nurlanish (1600-1800 nanometr o'rtasida to'lqin uzunliklarida), uning yuqori sinishi ko'rsatkichi va past optik dispersiyasi.
Metaloid shuningdek, o'z-o'zidan yarim o'tkazgichdir.
Tarix
Periyodik stolning otasi bo'lgan Demitri Mendeleev, 1869 yilda ekasilikon deb nomlangan 32-sonli element mavjudligini taxmin qilgandi. O'n yetti yil o'tgach, kimyogar Klims A. Vinkler elementni nodir mineral argyrodit (Ag8GeS6) dan topib, izolyatsiya qilgan. U o'z vatanidan keyin Germaniyani tanladi.
1920 yillar mobaynida germanyning elektrokimyoviy xususiyatlariga oid tadqiqotlar yuqori saflıkta, yagona kristalli germanyumning paydo bo'lishiga olib keldi. Ikkinchi jahon urushi davrida bir kristalli germaniya mikroto'lqinli radar qabul qilish qurilmalarida rektifikatsion diyot sifatida ishlatilgan.
Germanyum uchun birinchi tijorat arizasi urushdan keyin 1947 yil dekabrda Bell Labs da Jon Bardin, Uolter Brattain va Uilyam Shokli tomonidan tranzistorlar ixtiro qilingandan so'ng keldi.
Keyingi yillarda germanyum o'z ichiga olgan tranzistorlar telefon uzatish uskunalari, harbiy kompyuterlar, eshitish apparatlari va portativ radiostantsiyalarda o'zlarini topdi.
Biroq, 1954 yildan so'ng, Texas Instruments kompaniyasining Gordon Teal silikon tranzistorini ixtiro qilgan. German tranzistorlari yuqori haroratlarda muvaffaqiyatsizlikka uchraydi, bu esa kremniy bilan echilishi mumkin bo'lgan muammo.
Tealgacha hech kim germanyni almashtirish uchun yetarli darajadagi silikon ishlab chiqara olmadi, ammo 1954 yildan keyin silikon germanyumni elektron transistorlar bilan almashtira boshladi va 1960-yillarning o'rtalarida germanyum tranzistorlar deyarli yo'q edi.
Yangi dasturlar kelishi kerak edi. Germanyning erta transistorlardagi muvaffaqiyatlari germanyum infraqizil xossalarini o'rganish va amalga oshirishga olib keldi. Natijada, bu metalloidni infraqizil (IQ) linzalarning va derazalarning asosiy komponenti sifatida ishlatilgan.
1970-yillarda boshlangan birinchi Voyager kosmik razvedka missiyalari silikon-germanyum (SiGe) fotovoltaik kameralar (PVC) ishlab chiqargan quvvatga asoslangan. Germaniyada joylashgan PVXlar sun'iy yo'ldosh operatsiyalari uchun hali ham muhimdir.
1990-yillarda rivojlanish va kengaytirish yoki optik tolali tarmoqlar germanyumga bo'lgan talabning ortishiga olib keldi, u tolali optik kabellarning shisha yadroini shakllantirish uchun ishlatiladi.
2000 yilga kelib germaniya substratlariga bog'liq bo'lgan yuqori samarali PVX va nurli diyotlar (LED) elementlarning yirik iste'molchilari bo'lgan.
Ishlab chiqarish
Ko'pgina mayda metallarni singari, germaniya ham asosiy metallni tozalash yon mahsuloti sifatida ishlab chiqariladi va asosiy material sifatida qazib olinmaydi.
Germanium eng ko'p sfalerit sink javharidan ishlab chiqariladi, lekin ayni paytda uchuvchan ko'mirdan (ko'mir santrallerinden ishlab chiqarilgan) va ayrim mis rudalaridan olinishi ham ma'lum.
Materiallar manbaiga qaramasdan, barcha germaniya kontsentrlari avval germanyum tetraklorid (GeCl4) ishlab chiqaradigan xlor va distillash jarayonlari yordamida tozalanadi. Germanyum tetraklorid keyin hidrolize qilinadi va germanyum dioksid (Ge02) ishlab chiqaradi. Keyinchalik oksid germanien metall kukuni hosil qilish uchun vodorod bilan kamayadi.
Germanium kukuni 1720,85 ° F (938,25 ° C) dan yuqori haroratlarda barga tushiriladi.
Zonlarni tozalash (eritish va sovutish jarayoni) barlarni izolyatsiyalash va nopoklarni yo'qotadi va natijada yuqori saflıkta germaniya barlarini ishlab chiqaradi. Tijorat germanyum metall odatda 99,999% dan ortiq toza.
Zonani qayta ishlaydigan germanyum, yarimo'tkazgichlarda va optik linzalarda foydalanish uchun ingichka bo'laklarga bo'linadigan kristallarga aylanadi.
Germanyumning global ishlab chiqarilishi AQSh Geologik xizmati (USGS) tomonidan 2011 yilda taxminan 120 tonnani tashkil etgan (germanyum).
Jahonda yillik germaniya mahsulotining taxminan 30 foizi iste'fodagi IR linzalari singari hurdalardan qayta ishlangan. IR tizimlarida ishlatiladigan taxminan 60% germany endi qayta ishlanmoqda.
Germaniya ishlab chiqaradigan eng yirik davlatlar Xitoyni boshqaradi, 2011 yilda germanyaning uchdan ikki qismi ishlab chiqarilgan. Boshqa yirik ishlab chiqaruvchilar esa Kanada, Rossiya, AQSh va Belgiya.
Asosiy germaniya ishlab chiqaruvchilari Teck Resources Ltd , Yunnan Lincang Xinyuan Germanium Industrial Co., Umikore va Nanjing Germanium Co.
Ilovalar
USGS ma'lumotlariga ko'ra, germaniya ilovalari 5 guruhga bo'linadi (keyinchalik jami iste'molning taxminan foizi):
- IQ optikasi - 30%
- Optik tolali aloqa - 20%
- Polietilen tereftalat (PET) - 20%
- Elektron va quyosh - 15%
- Fosforlar, metallurgiya va organiklar - 5%
Germanyum kristallari IQ yoki termal ko'rish optik tizimlarida linzalar va oynaga o'stiriladi. Bu kabi tizimlarning deyarli yarmi harbiy talabga bog'liq bo'lib, germani o'z ichiga oladi.
Tizimli qurilmalar orasida qurolga ulangan kichik qurollar, shuningdek, havo, er va dengizga asoslangan vositalar o'rnatilgan tizimlar mavjud. Germanli IR-tizimlar uchun yuqori darajadagi avtomobillarda savdo-sotiq bozorini rivojlantirishga qaratilgan sa'y-harakatlar amalga oshirildi, ammo qurol-yaroqsiz dasturlar hali ham talabning 12% ni tashkil qiladi.
German tetraklorid, optik-tolali chiziqlardagi silika shishasi yadrosidagi sinishi indeksini oshirish uchun dopant yoki qo'shimcha modda sifatida ishlatiladi. Germanyumni qo'shib, signal yo'qotilishi oldini oladi.
Germanium formalari, shuningdek, kosmik (sun'iy yo'ldosh) va er usti energiya ishlab chiqarish uchun PVX ishlab chiqarish uchun substratlarda ham qo'llaniladi.
Germuum substratlari galli, indiy fosfit va gallium arsenidi ishlatadigan ko'p qatlamli tizimlarda bir qatlam hosil qiladi. Quyosh nurini energetikaga aylantirishdan oldin quyosh nurini kattalashtiradigan konsentratsiyali linzalarni ishlatishlari sababli konsentrlangan fotovoltika (CPV) sifatida ma'lum bo'lgan bunday tizimlar yuqori mahsuldorlik darajalariga ega, ammo kristalli silikon yoki mis-indiyum-galyum- (CIGS) hujayralari.
Har yili PET plastmassalarini ishlab chiqarishda polimerizatsiya katalizatori sifatida 17 tonna germaniya dioksidi ishlatiladi. PET plastmassa asosan oziq-ovqat, ichimliklar va suyuq idishlarda qo'llaniladi.
1950-yillarda tranzistor bo'lib qolmasligiga qaramay, germanyum ayrim uyali telefonlar va simsiz qurilmalar uchun transistorlar tarkibida silikon bilan birga ishlatiladi. SiGe tranzistorlari silikon asosidagi texnologiyaga qaraganda ko'proq kommutatsiya tezligiga ega va kam quvvat ishlatishadi. SiGe chiplari uchun oxirgi foydalanishdan foydalanish avtomobil xavfsizligi tizimlarida.
Germanyum elektronikasi uchun boshqa vositalar orasida ko'plab elektron qurilmalarda flesh-xotirani energiyani tejovchi foydalar bilan bir qatorda LED-lar ishlab chiqarishda ishlatiladigan substratlarda almashinadigan xotira chiplari mavjud.
Manbalar:
USGS. 2010 yilgi Mineraller: Germaniya. David E. Guberman.
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/
Minor metalllar uyushmasi (MMTA). Germuum
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/
CK722 muzeyi. Jek Uord.
http://www.ck722museum.com/