காடோலினியம் (Gd) என்பது லாந்தனைடு என வகைப்படுத்தப்பட்ட ஒரு வெள்ளி-வெள்ளை அரிய பூமி தனிமம் ஆகும். இது தனித்துவமான காந்த மற்றும் ஒளியியல் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது, இது பல்வேறு மேம்பட்ட தொழில்நுட்பப் பயன்பாடுகளில் மதிப்புமிக்கதாக அமைகிறது.
காடோலினியத்தின் அன்றாடப் பயன்பாடுகள்
-
எம்ஆர்ஐ கான்ட்ராஸ்ட் முகவர்கள்: காந்த அதிர்வு இமேஜிங் (MRI) இல் பயன்படுத்தப்படும் கான்ட்ராஸ்ட் முகவர்களில் காடோலினியம் ஒரு முக்கிய கூறு ஆகும். உடலில் செலுத்தப்படும்போது, காடோலினியம் கலவைகள் கட்டிகள் அல்லது அழற்சியுற்ற பகுதிகள் போன்ற சாதாரண மற்றும் அசாதாரண திசுக்களுக்கு இடையில் உள்ள மாறுபாட்டை மேம்படுத்துகின்றன. இது மருத்துவ கண்டறிதல்களில் தெளிவான மற்றும் விரிவான படங்களை அனுமதிக்கிறது.
-
அணு உலைகளில் நியூட்ரான் உறிஞ்சுதல்: காடோலினியம் அனைத்து தனிமங்களிலும் மிக உயர்ந்த நியூட்ரான் உறிஞ்சுதல் குறுக்குவெட்டுகளில் ஒன்றைக் கொண்டுள்ளது. இந்த பண்பு அதை அணு உலை எரிபொருள் தண்டுகளில் ஒரு “எரியக்கூடிய நச்சு” ஆக அல்லது கட்டுப்பாட்டுத் தண்டுகளில் ஒரு கூறாகப் பயன்படுத்த பயனுள்ளதாக அமைகிறது. இது அதிகப்படியான நியூட்ரான்களை உறிஞ்சுவதன் மூலம் அணு பிளவு செயல்முறையை ஒழுங்குபடுத்த உதவுகிறது, இதன் மூலம் உலையின் நிலைத்தன்மையை நிர்வகித்து எரிபொருள் ஆயுளை நீட்டிக்கிறது.
-
காந்த குளிர்பதனம்: காடோலினியம் உலோகக் கலவைகள், குறிப்பாக காடோலினியம்-சிலிக்கான் உலோகக் கலவைகள், ஒரு வலுவான காந்த வெப்ப விளைவை வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்த நிகழ்வு, பொருள் ஒரு மாறும் காந்தப்புலத்திற்கு வெளிப்படும்போது வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றத்தை உள்ளடக்கியது. இந்த பண்பு, அதிக திறன் வாய்ந்த மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த காந்த குளிர்பதன அமைப்புகளை உருவாக்குவதற்காக ஆராயப்படுகிறது, இது வழக்கமான வாயு-சுருக்க குளிரூட்டலுக்கு ஒரு மாற்றாக அமைகிறது.
-
எக்ஸ்ரே இமேஜிங்கில் பாஸ்பர்கள்: எக்ஸ்ரே இமேஜிங் தீவிரப்படுத்தும் திரைகளில் உள்ள பாஸ்பர்களில் காடோலினியம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எக்ஸ்ரேகளுக்கு வெளிப்படும்போது, காடோலினியம் ஆக்சிசல்பைட் (Gd2O2S) பாஸ்பர்கள் கண்ணுக்குத் தெரியும் ஒளியை வெளியிடுகின்றன, இது பின்னர் புகைப்படப் பிலிம் அல்லது டிஜிட்டல் சென்சார்கள் மூலம் கைப்பற்றப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை இமேஜிங்கிற்கு தேவையான எக்ஸ்ரே அளவை கணிசமாக குறைத்து, படத்தின் தெளிவை மேம்படுத்துகிறது.
-
தரவு சேமிப்பு (மேக்னட்டோ-ஆப்டிகல் டிஸ்க்குகள்): கடந்த காலத்தில், CD-RW மற்றும் DVD-RW ஊடகங்கள் போன்ற மேக்னட்டோ-ஆப்டிகல் டிஸ்க்குகளில் காடோலினியம் ஒரு கலப்பு உலோகமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. இந்த டிஸ்க்குகள் தரவு சேமிப்பு மற்றும் மீட்டெடுப்புக்காக காந்த மற்றும் ஒளியியல் தொழில்நுட்பங்கள் இரண்டையும் நம்பியிருந்தன. டெர்பியம் மற்றும் இரும்புடன் கலக்கப்பட்ட காடோலினியம், தகவல்களை எழுதுவதற்கும் படிப்பதற்கும் தேவையான காந்த பண்புகளுக்கு பங்களித்தது.
பூமியில் இயற்கையான இருப்பு
காடோலினியம் அதன் தூய தனிம நிலையில் இயற்கையில் காணப்படுவதில்லை. மாறாக, இது பல்வேறு அரிய பூமி தாதுப் படிவுகளில், பொதுவாக மற்ற லாந்தனைடுகளுடன் காணப்படுகிறது. காடோலினியம் மற்றும் பிற அரிய பூமி தனிமங்களின் மிக முக்கியமான ஆதாரங்கள் பின்வருமாறு:
- மோனசைட்: காடோலினியம் உட்பட அதிக செறிவுள்ள அரிய பூமி தனிமங்களைக் கொண்ட ஒரு பாஸ்பேட் கனிமம். இந்தியாவில், குறிப்பாக கேரளா மற்றும் ஒடிசாவில், அத்துடன் பிரேசில், ஆஸ்திரேலியா மற்றும் மலேசியாவில் கடற்கரை பகுதிகளில் குறிப்பிடத்தக்க மோனசைட் மணல் படிவுகள் காணப்படுகின்றன.
- பாஸ்ட்னாசைட்: அரிய பூமியின் மற்றொரு முக்கிய ஆதாரமான ஒரு புளூரோகார்பனேட் கனிமம். சீனா மற்றும் அமெரிக்காவில் பெரிய படிவுகள் காணப்படுகின்றன.
- செனோடைம்: காடோலினியம் உட்பட கனமான அரிய பூமி தனிமங்களில் செறிவூட்டப்பட்ட ஒரு பாஸ்பேட் கனிமம்.
இந்த கனிமங்கள் அக்னி மற்றும் உருமாறிய பாறைகளில், அத்துடன் இந்த பாறைகளின் வானிலை சிதைவு மற்றும் அரிப்பு மூலம் உருவான பிளேசர் படிவுகளிலும் பரவி உள்ளன.
பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாடு
அதன் தாதுவிலிருந்து காடோலினியத்தைப் பிரித்தெடுப்பது ஒரு சிக்கலான பல-படி செயல்முறை:
-
சுரங்க மற்றும் செறிவு: இந்தியாவில் உள்ள மோனசைட் மணல் போன்ற அரிய பூமி கொண்ட கனிமங்கள் முதலில் வெட்டி எடுக்கப்படுகின்றன. இந்த மூலப்பொருட்கள் அரிய பூமி கனிமங்களை செறிவூட்டவும், காங்குவை (தேவையற்ற பொருள்) அகற்றவும் நொறுக்குதல், அரைத்தல், நுரை மிதப்பு மற்றும் காந்தப் பிரிப்பு போன்ற இயற்பியல் செறிவூட்டும் செயல்முறைகளுக்கு உட்படுகின்றன.
-
அமில செரிமானம்: செறிவூட்டப்பட்ட அரிய பூமி கனிமங்கள் பின்னர் வேதியியல் ரீதியாக பதப்படுத்தப்படுகின்றன, பொதுவாக வலுவான அமிலங்கள் (சல்பூரிக் அமிலம் அல்லது ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம்) அல்லது உயர் வெப்பநிலையில் காரங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த செயல்முறை அரிய பூமி தனிமங்களை ஒரு கரைசலில் கரைக்கிறது, மீதமுள்ள கனிம மேட்ரிக்ஸிலிருந்து அவற்றைப் பிரிக்கிறது.
-
அரிய பூமியைப் பிரித்தல்: லாந்தனைடுகளின் ஒத்த வேதியியல் பண்புகள் காரணமாக இது மிகவும் சவாலான படிநிலை.
- கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தல்: இது வணிக ரீதியாகப் பயன்படுத்தப்படும் முக்கிய முறையாகும். அரிய பூமி கரைசல் ஒரு சில்லேட்டிங் முகவரைக் கொண்ட ஒரு கரிம கரைப்பானுடன் கலக்கப்படுகிறது. வெவ்வேறு அரிய பூமி தனிமங்கள் கரிம கட்டத்தின் மீது மாறுபட்ட ஈர்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளன, இது பல நிலைகளில் அவற்றின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் பிரிப்பிற்கு உதவுகிறது.
- அயனி பரிமாற்ற நிறப்பகுப்பு: தனிப்பட்ட அரிய பூமி அயனிகளைத் தேர்ந்தெடுத்து பிணைக்கவும் வெளியிடவும் குறிப்பிட்ட செயல்பாட்டுக் குழுக்களைக் கொண்ட ரெசின் மணிகளைப் பயன்படுத்தும் மற்றொரு முறை, இது அதிக தூய்மையான பிரிப்பைப் பெறுகிறது.
-
ஆக்சைடாக மாற்றுதல்: ஒருமுறை பிரிக்கப்பட்ட பிறகு, காடோலினியம் உட்பட தனிப்பட்ட அரிய பூமி பகுதிகள் ஆக்ஸலேட்டுகள் அல்லது கார்பனேட்டுகளாக வீழ்படிவாக்கப்பட்டு, பின்னர் உயர் தூய்மையான காடோலினியம் ஆக்சைடு (Gd2O3) உற்பத்தி செய்ய கால்சின் செய்யப்பட்டு (சூடுபடுத்தப்பட்டு) தயாரிக்கப்படுகின்றன.
-
உலோகமாக குறைத்தல்: உலோக காடோலினியத்தைப் பெற, ஆக்சைடு பொதுவாக காடோலினியம் புளோரைடு (GdF3) அல்லது காடோலினியம் குளோரைடாக (GdCl3) மாற்றப்படுகிறது. ஹாலைடு பின்னர் கால்சியம் அல்லது லித்தியம் போன்ற செயலில் உள்ள உலோகங்களைப் பயன்படுத்தி உயர் வெப்பநிலை, செயலற்ற வளிமண்டலத்தில் அல்லது உருகிய உப்பின் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் குறைக்கப்படுகிறது.
இந்தியாவில் அரிய பூமி கனிமங்களின், குறிப்பாக மோனசைட் மணலின், குறிப்பிடத்தக்க இருப்புக்கள் உள்ளன. இந்திய அரிய பூமிகள் லிமிடெட் (IREL) போன்ற நிறுவனங்கள் இந்த கனிமங்களின் சுரங்கத் தொழில் மற்றும் ஆரம்ப செயலாக்கத்தில் ஈடுபட்டு, அரிய பூமி செறிவுகள் மற்றும் தனிப்பட்ட அரிய பூமி சேர்மங்களை உற்பத்தி செய்கின்றன, இவை பின்னர் மருத்துவ மற்றும் தொழில்நுட்பத் துறைகளுக்கான உயர் தூய்மையான காடோலினியம் சேர்மங்களின் உற்பத்தியும் உட்பட குறிப்பிட்ட தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்கு மேலும் செம்மைப்படுத்தப்படலாம்.