Barium beta-borat

Advarsel H302, H360, P201, P270, P280, P330, P391, P301 + P310, P308 + P313, P501, H302 : Farlig ved svelging
H360 : Kan skade fruktbarheten eller det ufødte barnet (angi effekt hvis kjent) (oppgi eksponeringsvei hvis det er endelig bevist at ingen annen eksponeringsvei ikke fører til samme fare)
P201 : Få spesielle instruksjoner før bruk.
P270 : Ikke spis, drikk eller røyk når du bruker dette produktet.
P280 : Bruk vernehansker / verneklær / øyevern / ansiktsbeskyttelse.
P330 : Skyll munnen.
P391 : Samle opp sølt produkt.
P301 + P310 : Ved svelging: kontakt et GIFTINFORMASJONSSENTER eller lege.
P308 + P313 : Ved påvist eller mistenkt eksponering: kontakt lege.
P501 : Kast innholdet / beholderen til ...

NFPA 704

0 2 0

Transportere

1564

UN :
1564 : BARIUM COMPOUND, NOS med unntak av bariumsulfat
Klasse:
6,1
Label: 6,1 : Giftige stoffer Emballasje: Emballasje gruppe III : substanser med liten fare.

Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt.

Den β-barium- borat , eller BBO , er polymorf lav temperatur bariumborat, kjemisk forbindelse med formel BaB 2 O 4, også skrevet Ba (BO 2 ) 2og BaO · B 2 O 3. Barium borat er i form av et hvitt pulver eller fargeløse krystaller, ofte i det hydrat tilstand BaB 2 H 2 O 5. Dette hydratet er et hvitt fast stoff som er lite oppløselig i vann, mens dihydratet BaB 2 H 4 O 6, Også hvit, mister sitt krystallvann ved 140 ° C . Det er en fase av α stabil ved høy temperatur, er overgangen β ⟶ α forekommende til 925 ° C . Disse to fasene skiller seg i posisjonen til kationene av barium Ba2 + i krystallet, men er begge brytende ; BBO er et materiale som ofte brukes i ikke-lineær optikk , for eksempel for å oppnå frekvensdobling , mens α-fasen har sentral symmetri og derfor forskjellige ikke-lineære egenskaper.

Fysiske egenskaper

Barium α-borat er et optisk materiale som har et veldig bredt optisk overføringsvindu, fra 190 til 3500 nm . Den har gode mekaniske egenskaper og er egnet for optiske anvendelser for ultrafiolett av polariseringen ved høy effekt. Det kan erstatte kalsitt CaCO 3, Titandioksid TiO 2eller litiumniobat LiNbO 3i prismer Glan-Taylor , prismen Glan-Thompson , halvspeilene og andre optiske komponenter. Den er svakt hygroskopisk og har en hardhet på 4,5 på Mohs-skalaen . Det krystalliserer i den trigonale system med romgruppen R 3 c ( n o 167) og parameterne en = b = 723,5 pm og c = 3,919 pm .

Barium β-borat er derimot gjennomsiktig fra ca. 190 til 3300 nm . Den kan brukes som en lavkonverterer . Dens hardhet er også 4,5 på Mohs-skalaen. Det krystalliserer også i det trigonale system, men med romgruppen R 3 c ( n o 161) og parametrene som er en = b = c = 838,0 pm og α = 96,65 ° . Strukturen har tre trimerioner (BO 2 ) 3- nesten planer. Hvert bariumatom er koordinert med åtte oksygenatomer fra nærliggende anioner. Dens ikke-lineære optiske egenskaper er nesten ti ganger bedre enn monokaliumfosfat KH 2 PO 4. Den kan også brukes med puls laser med meget høy energitetthet, det skadeterskel (i) av materialet er av størrelsesorden 5 GW / cm 2- for å 1064 nm til 10 ns .

Bariumborat har sterk negativ uniaxial dobbeltbrytning og kan brukes til andre harmoniske generasjon fra 409,6 til 3500 nm . Dens brytningsindekser er ikke veldig følsomme for temperatur, noe som gjør det mulig å opprettholde faseavtalen over et uvanlig bredt bredt temperaturområde på 55 ° C.

Forberedelse

Barium borat kan oppnås ved å omsette en vandig oppløsning av borsyre H 3 BO 3med bariumhydroksyd Ba (OH) 2. Den resulterende γ-bariumborat inneholder krystallvann , som ikke kan fjernes helt ved tørking ved 120 ° C, men ved oppvarming til 300 til 400- ° C . Den kalsinering ved temperaturer på ca. 600 til 800- ° C consuident til fullstendig omdannelse til polymorf β. BBO oppnådd på denne måten inneholder ingen spor av BaB 2 O 2.

De krystaller av BBO for anvendelse av ikke-lineær optikk kan fås ved vekst fra strømnings borat barium, av natriumoksyd Na 2 Oog smeltet natriumklorid NaCl.

Av tynne filmer av bariumborat kan avsettes av Metalorganic Vapor Phase Epitaxy fra hydrotris (1-pyrazolyl) borat, barium ( II ). Ulike faser oppnås avhengig av veksttemperaturen. BBO kan også fremstilles for fotoniske applikasjoner ved en sol-gel-prosess assistert av polyvinylpyrrolidon .

Den monohydrat bariumborat oppnås fra en oppløsning av barium sulfid BAS og natriumtetraborat Na 2 B 4 O 7. Det kan brukes som tilsetningsstoff, for eksempel i flammehemmere , soppdrepende midler eller korrosjonshemmere .

Dihydratet blir oppnådd fra en oppløsning av natrium-metaborat Nabo 2og bariumklorid bacl 2ved en temperatur på 90 til 95 ° C ; et hvitt bunnfall dannes når løsningen avkjøles til romtemperatur. Den mister krystallisasjonsvannet sitt ved 140 ° C og kan brukes som et flammehemmende middel for maling, tekstiler og papir.

Optiske egenskaper

Brytningsindeks, 1064 nm: ${\ displaystyle n _ {\ text {o}} = 1,65, \ n _ {\ text {e}} = 1,54}$
Brytningsindeks, 532 nm: ${\ displaystyle n _ {\ text {o}} = 1,67, \ n _ {\ text {e}} = 1,55}$
Brytningsindeks, 266 nm: ${\ displaystyle n _ {\ text {o}} = 1,75, \ n _ {\ text {e}} = 1,61}$
Gjennomsiktighet (> 0,5 cm −1 ): 198–2600 nm
Termo-optiske koeffisienter:
- ${\ displaystyle {\ frac {\ partial n _ {\ text {o}}} {\ partial \ mathrm {T}}} = - 9,3 \ times 10 ^ {- 6} / ^ {\ circ} \ mathrm {VS}}$ ;
- ${\ displaystyle {\ frac {\ partial n _ {\ text {e}}} {\ partial \ mathrm {T}}} = - 16.6 \ times 10 ^ {- 6} / ^ {\ circ} \ mathrm {VS }}$ .

Ikke-lineære optiske koeffisienter:
- d 22 = 2,3 pV / m;
- d 31 = –0,16 pV / m.

Skadeterskel: 10 GW / cm 2 for en pulsbredde på 100 ps ved 1064 nm .

Sellmeier-ligninger

De Sellmeier ligninger er for λ uttrykt i mikroner:

${\ displaystyle n _ {\ text {o}} ^ {2} (\ lambda) = 2.7359 + 0.01878 / (\ lambda ^ {2} -0.01822) -0.01354 \ lambda ^ {2}}$ ;
${\ displaystyle n _ {\ text {e}} ^ {2} (\ lambda) = 2.3753 + 0.01224 / (\ lambda ^ {2} -0.01667) -0.01516 \ lambda ^ {2}}$ .

Merknader og referanser

beregnede molekylmasse fra " atomvekter av elementene 2007 " på www.chem.qmul.ac.uk .
(in) Richard C. Ropp, Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds , Newnes, 2012, s. 511 . ( ISBN 978-0444595539 )
“ Barium metaborate monohydrat compound sheet ” , på Alfa Aesar (åpnet 10. juli 2021 ) .
Oppføring "Barium metaborate" i den kjemiske databasen GESTIS fra IFA (tysk organ med ansvar for arbeidsmiljø og sikkerhet) ( tysk , engelsk ), åpnet 10. juli 2021 (JavaScript kreves)
(in) William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics , 93 th Ed., CRC Press, 2012, s. 50 . ( ISBN 978-1439880494 )
(i) Dale L. Perry, Handbook of Inorganic Compounds , 2 th utg., CRC Press, 2011, s. 498 . ( ISBN 978-1439814628 )
(in) DN Nikogosyan , " beta barium borate (BBO) " , Applied Physics A , vol. 52, n o 6, Juni 1991, s. 359-368 ( DOI 10.1007 / BF00323647 , Bibcode 1991ApPhA..52..359N , les online )
(in) AD Mighell, A. og S. Perloff Block , " Krystallstrukturen til bariumborat med høy temperatur, BaO.B 2 O 3 » , Acta Crystallographica , vol. 20, n o 6,Juni 1966, s. 819-823 ( DOI 10.1107 / S0365110X66001920 , les online )
(en) A. Fröhlich , " Krystallstruktur av lavtemperaturformen av BaB 2 O 4 » , Zeitschrift für Kristallographie , vol. 168 n bein 1-4,Januar 1984, s. 109-112 ( DOI 10.1524 / zkri.1984.168.14.109 , Bibcode 1984ZK .... 168..109F , les online )
(in) Sidney D. Ross og Manuel Finkelstein for MRA Laboratories Inc., US patent 4897249A: Bariumboratpreparat , arkivert 3. april 1989, publisert 30. januar 1990 på Google Patents.
(in) Devlin og Bruce M. Gualtieri HT Chai for Honeywell International Inc., US patent 4931133A: Høy temperatur løsningsvekst av bariumborat (β-BaB 2 O 4) , arkivert 21. desember 1988, publisert 5. juni 1990, på Google Patents.
(i) G. Malandrino, R. Lo Nigro og I. L. Fragalà , " En MOCVD-rute til tynne bariumboratfilmer fra en bariumhydro-tri (1-pyrazolyl) borat-enkeltkilde-forløper † " , kjemisk dampdeponering , vol. 13, n o 11 november 2007, s. 651-655 ( DOI 10.1002 / cvde.200706611 , les online )
(no) C. Lu, SS Dimov og RH Lipson , " Poly (vinylpyrrolidon) -assistert Sol-Gel-deponering av β-bariumboratkvalitet tynnfilm for fotonikkapplikasjoner " , Chemistry of Materials , vol. 19, n o 20, 7. september 2007, s. 5018-5022 ( DOI 10.1021 / cm071037m , les online )
(in) " Handbook of Organic Compounds " , Nature , vol. 177, April 1956, s. 639-640 ( DOI 10.1038 / 177639a0 , Bibcode 1956Natur.177..639. , Les online )
er den eksperimentelle brytningsindeksen. ${\ displaystyle n _ {\ text {e}}}$
(en) DN Nikogosyan , “ Beta Barium Borate (BBO) ” , Applied Physics A: Materials Science & Processing , vol. 52, n o 6,Juni 1991, s. 359-368 ( DOI 10.1007 / BF00323647 )
(en) VG Dmitriev, GG Gurzadyan og DN Nikogosyan, Håndbok for ikke-lineære optiske krystaller , Berlin, Springer,1999, 3 e ed. , 413 s. , innbundet ( ISBN 978-3-540-65394-3 , LCCN 99017769 )
(in) Kato, K., " Second-harmonic generation to 2048 Å in β-BaB 2 O 4 " , IEEE Journal of Quantum Electronics , Vol. 22, n o 7,1986, s. 1013-1014 ( DOI 10.1109 / JQE.1986.1073097 )