រៀនអំពី Germanium

ទទួលព័ត៌មានអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិប្រវត្តិសាស្រ្តផលិតកម្មនិងកម្មវិធី

Germanium គឺជាលោហធាតុអេឡិចត្រូនិកដែលមានពណ៌ប្រាក់ដ៏កម្រដែលត្រូវបានប្រើនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាអ៊ីនហ្វ្រាទិចខ្សែកាបអុបទិកនិងកោសិកាពន្លឺព្រះអាទិត្យ។

លក្ខណៈសម្បត្តិ

• និមិត្តសញ្ញាអាតូម: Ge
• ចំនួនអាតូម: 32
• ធាតុប្រភេទ: Metalloid
• ដង់ស៊ីតេ: 5.323 ក្រាម / សង់ទីម៉ែត្រ
• ចំណុចរលាយ: 1720,85 ° F (938.25 ° C)
• ចំណុចរំពុះ: 5131 ° F (2833 ° C)
• ភាពរឹងមាំរបស់ Mohs: 6.0

ច​រិ​ក​លក្ខណៈ

បច្ចេកទេស germanium ត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ជា metalloid ឬពាក់កណ្តាលហៈ។ មួយក្នុងចំណោមធាតុមួយនៃធាតុដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិទាំងលោហៈនិងលោហធាតុ។

នៅក្នុងសំណុំបែបបទលោហធាតុរបស់វា, germanium គឺពណ៌ប្រាក់, រឹង, និងផុយ។

លក្ខណៈពិសេសតែមួយរបស់អាលុយមីញ៉ូមរួមមានភាពថ្លារបស់វាចំពោះកាំរស្មីអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចអ៊ីសូតា (នៅរលកចម្ងាយ 1600-1800 nanometers) សន្ទស្សន៍ចំណាំងបែររបស់វានិងការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយអុបទិក។

metalloid ក៏ជាអេឡិចត្រូនិចផងដែរ។

ប្រវត្តិ

Demitri Mendeleev ដែលជាឪពុកនៃតារាងទៀងទាត់បានព្យាករណ៍ពីអត្ថិភាពនៃធាតុទី 32 ដែលគាត់បានដាក់ឈ្មោះថា អេកាស៊ី លីនក្នុងឆ្នាំ 1869 ។ ដប់ប្រាំពីរឆ្នាំក្រោយមកគីមីវិទ្យា Clemens A. Winkler បានរកឃើញនិងញែកធាតុចេញពីអណ្តូងរ៉ែដ៏កម្រ (Ag8GeS6) ។ គាត់បានដាក់ឈ្មោះធាតុនេះបន្ទាប់ពីស្រុកកំណើតរបស់គាត់ប្រទេសអាល្លឺម៉ង់។

ក្នុងកំឡុងទសវត្សឆ្នាំ 1920 ការស្រាវជ្រាវលើលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីរបស់ germanium ជាលទ្ធផលបានបង្កើតនូវភាពបរិសុទ្ធនិង germanium តែមួយ។ germanium តែមួយគ្រីស្តាល់ត្រូវបានគេប្រើជា diodes rectifying នៅក្នុងការទទួលរ៉ាដាមីក្រូវ៉េក្នុងកំឡុងពេលសង្គ្រាមលោកលើកទី II ។

កម្មវិធីពាណិជ្ជកម្មជាលើកដំបូងសម្រាប់ germanium បានធ្វើឡើងបន្ទាប់ពីសង្រ្គាមបន្ទាប់ពីការបង្កើតប្រ៊ីតទ័រដោយលោក John Bardeen លោក Walter Brattain និងលោក William Shockley នៅ Bell Labs នៅក្នុងខែធ្នូឆ្នាំ 1947 ។

ក្នុងឆ្នាំបន្ទាប់មកត្រង់ស៊ីស្ទ័រដែលមានផ្ទុក germanium បានរកឃើញវិធីរបស់ពួកគេក្នុងការផ្លាស់ប្តូរទូរសព្ទឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចម៉ាស៊ីនជំនួយការស្តាប់និងវិទ្យុចល័ត។

ប៉ុន្តែរឿងជាច្រើនបានចាប់ផ្តើមផ្លាស់ប្តូរបន្ទាប់ពីឆ្នាំ 1954 នៅពេលដែលលោក Gordon Teal នៃក្រុមហ៊ុន Texas Instruments បានបង្កើតសៀគ្វី ស៊ីលី ភ្លិច។ transistors អាល្លឺម៉ង់មានទំនោរទៅនឹងបរាជ័យនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់បញ្ហាដែលអាចត្រូវបានដោះស្រាយជាមួយនឹងស៊ីលីន។

រហូតមកដល់ Teal គ្មាននរណាម្នាក់អាចផលិតស៊ីលីខនដែលមានភាពបរិសុទ្ធគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីជំនួស germanium ប៉ុន្តែបន្ទាប់ពីឆ្នាំ 1954 ស៊ីលីនបានចាប់ផ្តើមជំនួស germanium នៅក្នុង transistor អេឡិចត្រូនិចហើយនៅពាក់កណ្តាលទសវត្សឆ្នាំ 1960 transistor germanium ស្ទើរតែមិនមាន។

កម្មវិធីថ្មីត្រូវមក។ ភាពជោគជ័យនៃ germanium នៅក្នុង transistor ដើមបាននាំឱ្យមានការស្រាវជ្រាវបន្ថែមទៀតនិងការសម្រេចបាននូវលក្ខណៈសម្បត្តិអ៊ីនហ្វ្រារ៉ូមរបស់ germanium ។ ទីបំផុតនេះធ្វើឱ្យលោហៈធាតុត្រូវបានប្រើជាសមាសធាតុសំខាន់នៃកញ្ចក់អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដនិងបង្អួច។

បេសកកម្មរុករកអវកាសដំបូងរបស់ក្រុមហ៊ុន Voyager ដែលបានចាប់ផ្តើមនៅទសវត្សឆ្នាំ 1970 ពឹងផ្អែកលើថាមពលដែលផលិតដោយកោសិកាកាំរស្មីស៊ីកាណេហ្សិន (SiGe) (PVCs) ។ PVCs ដែលមានមូលដ្ឋាននៅអាឡឺម៉ង់នៅតែមានសារៈសំខាន់ចំពោះប្រតិបត្តិការផ្កាយរណប។

ការអភិវឌ្ឍនិងពង្រីកឬបណ្តាញខ្សែកាបអុបទិកនៅទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1990 បាននាំឱ្យមានតម្រូវការកាន់តែច្រើនឡើង ៗ សម្រាប់ germanium ដែលត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតខ្សែកោងនៃខ្សែកាបអុបទិក។

នៅឆ្នាំ 2000 ក្រុមហ៊ុន PVCs ដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់និង LED ដែលពឹងផ្អែកលើស្រទាប់ខាងក្រោមរបស់ germanium បានក្លាយទៅជាអ្នកប្រើប្រាស់ដ៏ធំនៃធាតុ។

ផលិតផល

ដូចជាលោហៈអនីតិជនភាគច្រើនគឺ germanium ត្រូវបានផលិតជាអនុផលនៃការចម្រាញ់លោហៈមូលដ្ឋាននិងមិនត្រូវបានគេយកទៅធ្វើជាវត្ថុធាតុដើម។

Germanium ត្រូវបានផលិតជាទូទៅបំផុតពីសំបក ស័ង្កសី sphalerite ប៉ុន្តែត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាត្រូវបានស្រង់ចេញពីធ្យូងថ្មផេះធ្យូងថ្ម (ផលិតចេញពីរោងចក្រអគ្គីសនីធ្យូងថ្ម) និងរ៉ែ ទង់ដែង មួយចំនួន។

ដោយមិនគិតពីប្រភពសម្ភារៈវត្ថុធាតុដើម germanium ទាំងអស់សុទ្ធតែត្រូវបានគេបន្សុតដោយប្រើ chlorination និង distillation ដែលផលិត germanium tetrachloride (GeCl4) ។ អាល្លឺម៉ាញ៉េស្យូមក្លរីតត្រូវបានហូរកាត់និងស្ងួតហួតហែងដោយផលិតឧស្ម័នអុកស៊ីតឌីអុកស៊ីត (GeO2) ។ អុកស៊ីដត្រូវបានកាត់បន្ថយដោយអ៊ីដ្រូសែនដើម្បីបង្កើតជាម្សៅដែក germanium ។

ម្សៅ Germanium ត្រូវបានដាក់ចូលទៅក្នុងបារ៍នៅសីតុណ្ហភាពជាង 1720,85 ° F (938.25 ° C) ។

ការចម្រាញ់ប្រេងនៅតាមតំបន់ (ដំណើរការនៃការរលាយនិងត្រជាក់) បារដាច់តែឯងនិងដកកខ្វក់ហើយនៅទីបំផុតបង្កើតរង្គសាល germanium ភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់។ ដែក germanium ពាណិជ្ជកម្មជាញឹកញាប់ច្រើនជាង 99,999% សុទ្ធ។

germanium ដែលចម្រាញ់ចេញពីតំបន់អាចត្រូវបានដាំដុះទៅជាគ្រីស្តាល់ដែលត្រូវបានគេបែងចែកទៅជាបំណែកស្តើងសម្រាប់ប្រើនៅក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចនិងកញ្ចក់អុបទិក។

ផលិតកម្ម germanium នៅលើពិភពលោកត្រូវបានប៉ាន់ស្មានដោយការស្ទង់ភូមិសាស្ត្រអាមេរិក (USGS) ដែលមានប្រហែល 120 តោននៅក្នុងឆ្នាំ 2011 (ដែលមាន germanium) ។

ការផលិត germanium ប្រចាំឆ្នាំប្រមាណ 30% ត្រូវបានគេយកមកកែច្នៃឡើងវិញពីវត្ថុសំណល់អេតចាយដូចជាកញ្ចក់ IR ដែលចូលនិវត្តន៍។ តាមការប៉ាន់ប្រមាណប្រមាណ 60% នៃសារធាតុ germanium ដែលប្រើក្នុងប្រព័ន្ធអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានកែច្នៃឡើងវិញ។

ប្រទេសដែលផលិត germanium ធំជាងគេត្រូវបានដឹកនាំដោយប្រទេសចិនដែលជាកន្លែងដែលពីរភាគបីនៃ germanium ទាំងអស់ត្រូវបានផលិតនៅក្នុងឆ្នាំ 2011 ។ ប្រទេសផលិតសំខាន់ៗផ្សេងទៀតរួមមានកាណាដារុស្ស៊ីអាមេរិកនិងបែលហ្ស៊ិក។

អ្នកផលិតជីនីញ៉ូមសំខាន់ៗរួមមានក្រុមហ៊ុន Teck Resources Ltd ក្រុមហ៊ុន Yunnan Lincang ក្រុមហ៊ុន Xinyuan Germanium Industrial Co. , ក្រុមហ៊ុន Umicore និងក្រុមហ៊ុន Nanjing Germanium Co.

កម្មវិធី

យោងទៅតាម USGS ការប្រើប្រាស់ germanium អាចត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ជា 5 ក្រុម (បន្តដោយភាគរយប្រហាក់ប្រហែលនៃការប្រើប្រាស់សរុប):

1. អុបទិច IR - 30%
2. ខ្សែកាបអុបទិក - 20%
3. ថង់ប៉ូតាលីឡែតប៉ូលីហ្វេអ៊ីល (PET) - 20%
4. អេឡិចត្រូនិកនិងព្រះអាទិត្យ - 15%
5. ផូស្វ័រលោហៈធាតុនិងសរីរាង្គ - 5%

គ្រីស្តាល់ Germanium ត្រូវបានរីកលូតលាស់និងបានបង្កើតឡើងជាកញ្ចក់និងបង្អួចសម្រាប់ប្រព័ន្ធអុបទិករូបភាពឬ IR ។ ប្រហែលពាក់កណ្តាលនៃប្រព័ន្ធទាំងអស់នេះដែលពឹងផ្អែកយ៉ាងខ្លាំងទៅលើតម្រូវការយោធារួមមាន germanium ។

ប្រព័ន្ធរួមមានឧបករណ៍ខ្នាតតូចនិងឧបករណ៍បំពាក់ដោយអាវុធផងដែរព្រមទាំងប្រព័ន្ធដែលបំពាក់ដោយអាកាសខ្យល់ដីនិងប្រព័ន្ធសមុទ្រផងដែរ។ កិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងត្រូវបានបង្កើតឡើងដើម្បីពង្រីកទីផ្សារពាណិជ្ជកម្មសម្រាប់ប្រព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចដែលមានមូលដ្ឋានលើ Germanium ដូចជានៅក្នុងរថយន្តទំនើបប៉ុន្តែកម្មវិធីមិនមែនយោធាអាចនៅតែមានប្រហែល 12% ប៉ុណ្ណោះ។

Germanium tetrachloride ត្រូវបានគេប្រើជាសារធាតុ dopant ឬបន្ថែមដើម្បីបង្កើនសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរនៅក្នុងកញ្ចក់ស៊ីលីកាគុលនៃខ្សែកាបអុបទិក។ ដោយការរួមបញ្ចូល germanium, ការបាត់បង់សញ្ញាត្រូវបានរារាំងអាចត្រូវបានរារាំង។

ទម្រង់នៃ germanium ត្រូវបានគេប្រើផងដែរនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដើម្បីផលិត PVCs សម្រាប់ទាំងអវកាស (ផ្កាយរណប) និងថាមពលអគ្គិសនី terrestrial ។

ស្រទាប់អាល្លឺម៉ង់បង្កើតបានជាស្រទាប់មួយនៅក្នុងប្រព័ន្ធចម្រុះដែលប្រើហ្គាលីម៉ុងផូស្វ័រអ៊ីដ្យ៉ូមនិងអាទីស៊ីអ៊ីន ហ្គាលី ផងដែរ។ ប្រព័ន្ធទាំងនេះត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាការប្រមូលផ្ដុំពន្លឺព្រះអាទិត្យ (CPVs) ដោយសារតែការប្រើប្រាស់កញ្ចក់ផ្ដុំអារម្មណ៍ដែលពង្រីកពន្លឺព្រះអាទិត្យមុនពេលវាត្រូវបានគេបំលែងទៅជាថាមពលមានកម្រិតប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ប៉ុន្តែវាមានតម្លៃថ្លៃជាងផលិតស៊ីលីកុនគ្រីស្តាល់ឬរ៉ែទង់ដែកអ៊ីយ៉ូដហ្គាល្យូម - កោសិកាមីលែនលែន (diselenide (CIGS)) ។

ប្រហែល 17 តោននៃ germanium dioxide ត្រូវបានគេប្រើជាសារធាតុប៉ូលីមីកម្មក្នុងការផលិតបាស្ទិច PET ជារៀងរាល់ឆ្នាំ។ ប្លាស្ទិក PET ត្រូវបានប្រើជាចម្បងក្នុងម្ហូបអាហារភេសជ្ជៈនិងធុងរាវ។

ទោះបីជាការបរាជ័យរបស់វាជា transistor ក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1950 ក៏ដោយក៏សារធាតុ germanium ត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាមួយនិងស៊ីលីនក្នុងសមីការត្រង់ស៊ីស្ទ័រសម្រាប់ទូរស័ព្ទដៃនិងឧបករណ៍ឥតខ្សែមួយចំនួន។ Transistors SiGe មានល្បឿនផ្លាស់ប្តូរធំជាងមុននិងប្រើថាមពលតិចជាងបច្ចេកវិទ្យាស៊ីលីកុន។ កម្មវិធីប្រើប្រាស់ចុងបញ្ចប់មួយសម្រាប់បន្ទះឈីប SiGe គឺស្ថិតនៅក្នុងប្រព័ន្ធសុវត្ថិភាពរថយន្ត។

ការប្រើប្រាស់ដទៃទៀតសម្រាប់ germanium នៅក្នុងអេឡិចត្រូនិចរួមមានបន្ទះឈីបសតិដំណាក់កាលដែលកំពុងជំនួសអង្គចងចាំពន្លឺនៅក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចជាច្រើនដោយសារតែការសន្សំសំចៃថាមពលរបស់ពួកគេក៏ដូចជានៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោមដែលត្រូវបានប្រើនៅក្នុងការផលិតអំពូល LED ។

_{ប្រភព:}

_{USGS ។ ឆ្នាំងរប្រចាំឆ្នាំ 2010: Germanium ។ David E.Guberman ។}
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/

_{សមាគមពាណិជ្ជកម្មលោហៈធាតុតូច (MMTA) ។ Germanium}
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/

_{សារមន្ទីរ CK722 ។ Jack Ward ។}
http://www.ck722museum.com/