Иттрий алюминиевый гранат. Имитации алмаза синтетическими минералами. Основные свойства бесцветного граната и кристаллов, выращенных в газовой среде с использованием возвратных отходов корунда

Состоит в основном из минералов и горных пород. К минералам относят твердые образования, которые чаще всего имеют кристаллическую структуру, однородные по составу. Горные породы - это твердые, смешанные массивы или минеральные смеси.

Многие красивые используются ювелирами для изготовления различных украшений, элементов декора и т.д. Достаточно условно их делят на три большие группы - поделочные камни, драгоценные и полудрагоценные.

Вторую и третью группу в этой статье подробно рассматривать не будем. Скажем только, что драгоценные камни или, как их еще называют, самоцветы - это дорогие ювелирные минералы. Их дороговизна объяснятся по большей мере тем, что они достаточно редко встречаются в природе и имеют какие-нибудь из ряда вон выходящие уникальные качества. Полудрагоценные - понятие довольно условное. По сути - это большая группа, объединяющая не слишком ценные самоцветы и поделочные горные породы очень высокого качества.

Поделочный камень может быть как прозрачным, так и непрозрачным. При этом он должен выделяться цветом, рисунком, фактурой или иметь какую-нибудь другую особенность. От драгоценных поделочные камни отличает большая распространенность в природе, меньшее «благородство» и другие подобные факторы. В отличии от самоцветов это чаще всего не минерал, а именно горная порода.

К поделочным можно отнести, например, такие камни, как малахит, змеевик, яшму, бирюзу, лазурит и т.д. Все они сильно выделяются из основной массы горных пород. Поделочный может иметь самые разнообразные «рисунки» и «орнаменты», элементы которых объединяет яркий, очень насыщенный зеленый цвет самых разных тонов. Змеевик тоже имеет приятный но менее ярок.

Цвет лазурита можно определить уже из его названия - ярко-синий, такой же, как и голубой бирюзы. Отдельно можно выделить такой поделочный камень, как яшму. Она достаточно широко распространена в природе, и не все ее разновидности используются в ювелирном искусстве. Это горная порода, включающая в себя несколько разных как по химическому составу, так и по цвету и фактуре минералов.

Самым красивым и ценным видом из всех яшм специалисты по праву считают орскую. Чаще всего ее цвет варьируется от темно-вишневого до бледно-розового. Кроме того, часто присутствуют незначительные включения других цветов. Минералы, составляющие кусок орской яшмы, красивой самой по себе, иногда еще и образуют причудливые рисунки, удивительно реалистично напоминающие природные пейзажи. Поэтому этот поделочный камень еще называют «пейзажным».

Кроме рассмотренных, для изготовления украшений может использоваться любая другая красивая горная порода или минерал. Поделочный камень - понятие очень широкое, включающее в себя огромное разнообразие твердых образований земной коры.

Кто не согласиться украсить себя или оформить свой дом предметами, сделанными из натурального, оригинального и симпатичного материала. Поэтому украшения, для изготовления которых был использован поделочный камень, всегда пользовались, пользуются в наше время и будут пользоваться в будущем огромной популярностью.

Декоративные вещи из натуральных минералов всегда популярны. Они оригинальны и доступны, поскольку для их производства используют хоть и красивый, но недорогой поделочный камень. Эта группа объединяет разные самоцветы.

Среди минералов есть виды, которые подходят, в основной массе, для ювелирных украшений. Их относят к полудрагоценным или драгоценным камням. Другие, как правило, берут для изготовления декоративных предметов. Это поделочные камни. Хотя они красивы, многие обладают интересным цветом, природным узором. После правильной обработки из таких самоцветов тоже получаются украшения и дорогая бижутерия.

Иногда дополнительно выделяют ювелирно-поделочные камни. Это промежуточная группа. Кристаллы не относятся к самым ценным, но из них чаще выходят приличные украшения.

Изделия, которые получают из поделочных самоцветов, называют камнерезными. Они известны с древности. В каждой культуре найдутся подобные артефакты. Мастера изготавливают их и сегодня. Это различные шкатулки, пепельницы, подсвечники и другие предметы.

Популярные поделочные камни

В группу входит много минералов. Из них можно выделить наиболее популярные поделочные камни.

Яшма

К известным самоцветам относится яшма. Камень имеет большое число цветов и оттенков, а его название переводится как «пестрый». Наиболее узнаваема красно-коричневая и зеленая яшма. Это твердый минерал - 7 баллов по шкале Мооса. Состоит из оксида кремния и примесей. Непрозрачен. Встречается во многих странах, но самые большие залежи - в России.

Нефрит

Еще один известный поделочный камень - минерал под названием «нефрит». Это легендарный самоцвет, который почитают на Востоке. Нефрит - твердый и вязкий минерал. Отколоть кусок от него бывает сложно. Встречаются разные цвета, к распространенным относят белый, зеленый, серый, красный. Чаще всего встречаются образцы с пятнами, вкраплениями.

Кварц

Один из самых распространенных минералов на Земле - кварц. Чистый камень бывает бесцветным. За счет примесей появляются оттенки, например, фиолетовый, желтый, розовый.

Малахит

Другой поделочный минерал, малахит, тоже известен давно - еще со времен Древнего Египта. По одной из версий, самоцвет назвали в честь растения мальвы, по другой - наименование идет от греческого слова «мягкий». Действительно, обрабатывать камень легко. Твердость -3,5-4 по шкале Мооса. Минерал бывает зеленого цвета или его оттенков. Большие запасы разведаны на Урале и в Республике Конго (Африка).

Мрамор

Твердость мрамора - 2,5–3 балла. Состоит из карбоната кальция. Примеси способны улучшить или ухудшить его качество и декоративные свойства. Часто встречается белый цвет, но попадаются экземпляры с красноватой, черно-синей, бурой, голубоватой, зеленоватой окраской. Узор иногда зависит от направления распила. Все качества проявляются после полировки.

Магические свойства

Поделочные камни служат не только в быту или для украшения. Считается, что каждый из них имеет магические свойства:

1. Яшма защищает от темных сил, дурного влияния злых людей. В этом ее сходство с агатом. Колдуны любили хранить вещи в шкатулках из яшмы. В древних храмах иногда встречаются полы из этого минерала, так как он не пускает бесов. Если хранить изделия из яшмы в квартире, атмосфера жилища улучшается.
2. Нефрит имеет редкую магическую силу . В Китае верят, что самоцвет воплощает справедливость, мудрость, милосердие, мужество и честность. Минерал не любит людей, которые держат в себе негативные эмоции, поэтому его рекомендуется носить подготовленным, духовно развитым личностям. Самоцвет оберегает от зла, сохраняет семью и помогает в делах. Однако мысли владельца камня должны быть благородными, только тогда нефрит станет хорошим оберегом.
3. Малахит помогает укрепить связь с ангелом-хранителем, развивает интуицию . В Древней Руси верили, что самоцвет дает способность лучше понимать животных. Малахит иногда советуют детям.

Изделия с камнями

Если минерал относится к поделочным, из него изготавливают декоративные вещи - статуэтки, шкатулки, письменные приборы. Кроме того, у каждого из камней может быть и своя специфичная сфера применения. Это зависит от физических, внешних свойств самоцвета:

1. Из нефрита еще в бронзовом веке делали амулеты, оружие и многое другое. Камень не только тверд, но и вязок. Благодаря этому клинки из него по прочности сравнимы со стальными. Особое значение имеет в религии Китая и для народа маори (Новая Зеландия). Часто применялся для отделки храмов или изготовления священных предметов.
2. Мрамор знаком каждому. Минерал берут для изготовления крупных изделий: памятников, скульптур, мозаики, облицовки полов и декора стен.
3. Самое широкое применение, пожалуй, у кварца. Он входит в состав керамических предметов, из него делают одноименное стекло, используют в оптических, радиоэлектронных и других приборах. Применение зависит от конкретного вида этого камня. Некоторые, например, розовый кварц, подходят для украшений. Ювелирные изделия получаются и из других минералов этой группы - из яшмы, агата, малахита.

Поделочные камни любят экстрасенсы. Многие из этих самоцветов - обереги, сравнимые по силе даже с черным агатом. Из них делают амулеты, талисманы.

Поделочные камни издавна пользовались популярностью благодаря красоте и природной энергетике. Бижутерия и сувениры, полезные мелочи и предметы интерьера не только радую глаз, но и оберегают владельца от многих невзгод.

Одним из наиболее широко используемых в настоящее время твердотельных лазеров является лазер, в котором матрицей служит иттрий-алюминиевый гранат а активатором - ионы . Принятое обозначение этого лазера

Лазер имеет сравнительно низкий порог возбуждения и высокую теплопроводность, что позволяет реализовать генерацию при большой частоте следования импульсов, а также генерацию в непрерывном режиме. КПД лазера сравнительно высок; он достигает нескольких процентов.

Основные переходы иона неодима в гранате показаны на рис. 1.16. Переходы совершаются между определенными атомными которые изображены на рисунке в виде «энергетических полос». Каждой «полосе» (каждому терму) соответствует группа относительно узких энергетических уровней, возникших в результате расщепления данного терма в электрическом поле кристаллической решетки граната (штарковское расщепление).

В процессе накачки ионы неодима переходят из основного состояния, соответствующего терму в три группы состояний: А, Б, В. Группа А соответствует термам группа Б - термам и группа В - терму Этим трем группам состояний отвечают три полосы в спектре поглощения неодима в гранате,

представленном на рис. 1.17, а (соответственно А-, Б- и В-полосы). Тонкая структура полос поглощения, хорошо видная на рисунке, отражает эффект штарковского расщепления термов.

Терм является верхним рабочим «уровнем». Ионы неодима высвечиваются, переходя с этого «уровня» на уровни, соответствующие термам . Основная доля энергии (60%) высвечивается в переходах в качестве нижних рабочих уровней принято рассматривать уровни, соответствующие терму На рис. представлен спектр люминесценции неодима в гранате для переходов Спектр содержит 7 линий; наиболее интенсивны линии 1,0615 и 1,0642 мкм. В табл. 1.1 приведены значения длин волн для 18 линий люминесценции с учетом различных переходов 114]; данные получены при температуре 300 К. При упрощенном рассмотрении лазера можно пользоваться четырехуровневой рабочей схемой; основной «уровень» - терм 4/9/2, нижний рабочий «уровень» - терм верхний рабочий «уровень» - терм «уровень» возбуждения - термы и Заметим, что переходы запрещены в дипольном приближении (оптически запрещены), поскольку при таких переходах орбитальное квантовое число иона неодима изменяется на 3; следовательно, состояния, соответствующие -термам, являются метастабильными.

Титанат стронция (фабулит)

По сравнению с рутилом этот синтетический камень более подходит для замены алмаза в ювелирных изделиях. Он совершенно бесцветен, оптически изотропен, и его показатель преломления (2,41) аналогичен алмазу. Дисперсия у фабулита (0,1 - 0,2) более высокая, что обеспечивает кра-сивую игру при изменении углов падения лучей света или освещения. Твердость фабулита 5,5 - 6,5, поэтому его целесообразно использовать для изготовления серег или кулонов, а не в кольцах, где он быстрее изотрется.

Синтез титаната стронция осуществляется по известному методу М. А. Вернейля.

После выращивания кристаллы обязательно отжигают в струе кислорода при низкой температуре. За рубежом промышленный выпуск фабу-лита осуществляет фирма "Националь Лед и К°" (США). В СССР фабулит не выпускается.

Иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ)

Иттрий-алюминиевая окись (Y 3 A1 5 O 12) имеет структуру граната и чаще называется иттрий-алюминиевый гранат - ИАГ или гранатит. Выращивает-ся ИАГ чаще всего по методу Чохральского, однако хорошие результаты дает и метод кристаллизации из расплава с флюсом. Условия синтеза ИАГа весьма подобны условиям выращивания корунда.

Вначале иттрий-алюминиевый гранат применялся только в технике; добавляя некоторые лантаноиды (в частности, неодим), выращивали кристаллы, используемые в лазерной технике: кроме того, кристаллы ИАГ служат подложкой при синтезе ферримагнитных гранатов, применяемых в лазерной технике и радиоэлектронике.

В последние годы ИАГ широко применяют в ювелирных изделиях. Благодаря добавкам лантаноидов стало возможно получать кристаллы разного цвета - красные, зеленые, желтые, коричневые и др., не встречающиеся в природе. За рубежом ИАГ выпускает ряд фирм, наибольшую по-пулярность имеют гранаты фирмы "Линда" (США).

В СССР ИАГ изготавливают по методу направленной кристаллизации, позволяющему выращивать идеально правильные и чистые кристаллы.

Искусственный гранат образуется при высоких температурах в глубоком вакууме в специальных аппаратах. Завод выпускает светлые гранаты, розовые, желтые и зеленые. Время синтеза - около 4 суток. Ведутся иссле-дования, направленные на получение кристаллов ИАГ любой окраски - от пурпурной и лимонной до чисто-голубой и сиреневой.

Ниобат лития

Ниобат лития - LiNbO 3 - относительно мягкий синтетический камень (твердость около 5,5 по шкале Мооса). Интересен он прежде всего оптическими свойствами, что позволило использовать его в лазерной технике. Показатель преломления его 2,2 -2,3, дисперсия вы-сокая 0,12, что обеспечивает красивую игру камня.

Кристаллы выращивают по методу Чохральского. При добавках в расплав окислов металлов переходной группы можно получить кристаллы различной окраски: при введении окиси хрома - зеленую, окиси железа -красную, окиси кобальта - голубую или синюю. В СССР ниобат лития не синтезируют.