Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
0,1125 мкОм-м ґпри 0°С), термич. коэф. злектрні, сопротивления 4,7 -IO'3 К-1 (при 0—25 0C). Парамагнетик, маги, восприимчивость % = 0,198.10-9. Темп-ра" Дебая 55К. Теплопроводность 35,6 Вт/(м* К) (при 20 0C). Термич. коэф. линейного расширения 9-10“®
(при 0—30 °С).
Химически высокоактивен, на воздухе металлнч. Р. воспламеняется. Степень окисления 4- 1. Хим. свойства Р. аналогичны свойствам калия, ио Р. ещё более реакцнонноспособен.
Р. используют как материал для катодов в фотоэлементах, ртутных лампах, в гидрндных топливных эле-< ментах. Пары Р. применяют в качестве активной сре-ды в лазерах, в чувствит, магнитометрах. RbOH используют в щелочных низкотемпературных аккумуляторах. Соединения Р. вводят в состав спец. стёкол. В качестве радноакт. индикатора обычно применяют 88Rb (P'-распад и электронный захват, Гу, = 18,8 сут).
С. С. Бервоиосов,
РУБЙН — кристалл Al3Os (коруид) с небольшой добавкой ионов Cr3+, замещающих в кристаллич. решётке корунда ионы Al и окрашивающих коруид в красный цвет (от розового до малиново-красного в зависимости от концентрации Cr). Темп-ра плавления 20500C. По механич. свойствам Р. близок к корунду (одному из самых твёрдых минералов). Первоначальное применение в технике нолучил кбк материал для часовых подшипников; производство искусств. Р. вначале было налажено для нужд часовой промышленности. В квантовой электронике Р. с 1958 используют в качестве активного вещества в квантовых усилителях и твердотельных лазерах. Применение Р. в квантовой электронике связано с особенностями спектра Cr3+ и с механич. прочностью.
Уровни энергии нона Cr3+ в кристаллич. решётке корунда отличаются от уровней свободного иона Cr3+. Внутрикристалли-ческое поле ЕКр н дефекты кристаллич. решётки (в т. ч. механич. напряжения и тепловые колебания ионов) «размывают» уровни энергии Cr (рис. 1). Нек-рые у ров- ®г ни, напр, н /«, превращаются в полосы. На положение др. уровней (напр., Ji) электрич. поде влияет слабее, и их уширение незначительно. Переходы с основного уровня <t\ на широкие полосы S9 H /4 CO-
* * ® UjM О # U
CO * I S Xz « О) и>
Рио. 1. Схема энергетически* уровней иона Cr*+ в рубине..
ответствуют поглощению зелёного в фиолетового света. Переходы с Si иа узкие уровни Si не оказывают влияния на окраску кристалла, т. к. красный свет практически ие поглощается. Т. о., положение н ширина полос поглощения S3 и Sa определяют красный цвет Р.
Рио. 2. Расщепление уровней иона Cr*+ в рубине в магнитном поле, направление которого параллельно кристаллографической оси кристалла (6 = 0) и составляет с ней углы 6 = 0: 54,7е и 9OK
При обычных темп-раX практически все ионы Cr3+ находятся на двух нижннх уровнях Si, отличаясь величиной проекции магн. момента на направление поля Ekр. Частота перехода между ними V=H,9 ГГц. Каждый уровень иоиа Crsf в Р. дважды вырожден (противоположные знаки проекции магн. момента иона на ?Кр)-Магн. поле H дополнительно расщепляет каждый нз уровней Si иа 2, величина расщепления зависит от величины поля H и его ориентации относительно крнс-таллографич. оси кристалла (рис. 2; см. Зеемана эффект). Т. о., в Р., находящемся в пост, поле H, образуются 4 уровня, переходы между к-рьши находятси в диапазоне СВЧ. Благодаря атому Р. может быть использован как трёхуровневая систему в квантовых парамагн. усилителях. Применение Р. в квантовых усилителях обусловлено также большим временем его СПин-решёточной релаксации при няаких темп-pax и, следовательно, малой потребляемой мощностью накачки.
В‘лазере оптнч. диапазона Р. накачивается светом от мощнон лампы с широким спектром излучения, соответствующим переходам с уровней Sі, иа полосы Ss, S1. Подавляющее большинство возбуждённых иоиов
Рис. S. Выращивание рубина по методу Вернейля. Смесь AlxOa и Cr1O, в виде пудры сыплется сверху на выращиваемый кристалл, верхняя кромка которого находится в пламени горелки с температурой 2050 “С, достаточной для плавления рубина. Кристалл постепенно опускают, и расплавленный слой смеси, выходя из пламени, кристаллизуется.
Порошок Л1гОз с примесь»
Cr2O3
Слой расплавленного АЬО« с примесью Cr2O3
Пламя горелки
Кислородноводородная горелка Растущий кристалл рубина
Подставка, поддерживающая кристалл, постепенно опускается
отдаёт часть своей энергии тепловым колебаниям кристалла н переходит на уровни Sii к-рые не заселены при комнатной темп-ре. Время жизни ионов на уровнях S2 достаточно велико (3,5 мс), н большинство ионов Скапливается иа них. При достаточно мощной накачке уменьшение населёиностей уровней Si и обогащение населённостей уровней S приводит к инверсии населён-
ностей уровней Si и S2 и, следовательно, к генерации света с длиной волны и X8 (рис. 1), что соответствует красному свету (см. Твердотельный лазер).
Искусств, монокристаллы Р. выращиваются обычно по методу Вернейля в кислородно-водородном пламени (рис. 3; см. таиже Монокристаллов выращивание). Удаётся получить монокристаллы Р. в виде стержней диаметром до 5 см и метровой длины.
