Itterbium: Atomikus szám 70, atomtömeg 173.04, a felfedezési helyről származó elem neve. A tartalmaitterbiumA kéregben 0,000266%, elsősorban a foszforitban és a fekete ritka arany lerakódásokban, míg a monazit tartalma 0,03%, 7 természetes izotóppal.
A történelem felfedezése
Felfedezte: Marinak
Idő: 1878
Helyszín: Svájc
1878 -ban a svájci kémikusok, Jean Charles és G Marignac új ritkaföldfémi elemet fedeztek fel az „erbiumban”. 1907 -ben Ulban és Weils rámutatott, hogy a Marignac elválasztotta a lutetium -oxid és a ytterbium -oxid keverékét. A Stockholm közelében található Yteerby nevű kis falu emlékére, ahol felfedezték az Yttrium Ore -t, ezt az új elemet Ytterbiumnak nevezték, az yb szimbólummal.
Elektronkonfiguráció
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14
Fém
Fémes ytterbiumezüstszürke, gömbölyű és puha textúrájú. Szobahőmérsékleten az ytterbium lassan oxidálható levegővel és vízzel.
Két kristályszerkezet létezik: α- A típus egy arccentrikus köbméteres kristályrendszer (szobahőmérséklet -798 ℃); β- A típus egy testközpontú köbméter (798 ℃ felett) rács. Olvadási pont 824 ℃, forráspont 1427 ℃, relatív sűrűség 6,977 （α-type), 6,54 （β-típus).
Oldhatatlan hideg vízben, savakban és folyékony ammóniában oldódik. Meglehetősen stabil a levegőben. A Samariumhoz és az Europiumhoz hasonlóan a Ytterbium a ritka valencia változóhoz tartozik, és pozitív értéken is lehet, amellett, hogy általában háromértékű.
Ennek a változó valencia -jellemzőnek köszönhetően a fémes ytterbium előállítását nem elektrolízissel, hanem redukciós desztillációs módszerrel kell elvégezni az előkészítéshez és a tisztításhoz. Általában,lanthanum fémredukálószerként használják a redukciós desztillációhoz, felhasználva a ytterbium fém magas gőznyomásának és a lanthanum fém alacsony gőznyomásának különbségét. Alternatív megoldásként,túlium, itterbium, éslutetiumA koncentrátumok alapanyagként használhatók, és a fém lantán redukálószerként használható. Magas hőmérsékletű vákuumfeltételek esetén> 1100 ℃ és <0,133Pa, a fém -ytterbium közvetlenül extrahálható redukciós desztillációval. MintszamáriumésEuropium,A ytterbium is elválasztható és megtisztítható nedves redukcióval. Általában a Thulium, az Ytterbium és a Lutetium -koncentrátumokat használják nyersanyagként. Az oldódás után az ytterbiumot kétértékű állapotra redukálják, szignifikáns különbségeket okozva a tulajdonságokban, majd elválasztva a többi háromértékű ritkaföldfémtől. A nagy tisztaságú jtterbium-oxid előállítását általában extrakciós kromatográfiával vagy ioncserélő módszerrel hajtják végre
Alkalmazás
Speciális ötvözetek gyártására használják.Ytterbium ötvözetekalkalmazták a fogorvosi gyógyászatban fémkohászati és kémiai kísérletekhez.
Az utóbbi években Ytterbium kialakult és gyorsan fejlődött a száloptikai kommunikáció és a lézertechnika területén.
Az „Információs autópálya” felépítésével és fejlesztésével a számítógépes hálózatok és a távolsági optikai szálátviteli rendszerek egyre nagyobb követelményekkel rendelkeznek az optikai kommunikációban használt optikai szálas anyagok teljesítményére. A Ytterbium -ionok kiváló spektrális tulajdonságaik miatt rost amplifikációs anyagként használhatók az optikai kommunikációhoz, akárcsakerbiuméstúlium- Noha a ritkaföldfémi elem erbium továbbra is a szálas erősítők előkészítésében, a hagyományos erbium-adalékolt kvarcszálaknak kis nyereség-sávszélessége (30 nm) van, ami megnehezíti a nagysebességű és a nagy kapacitású információk átvitelének követelményeit. Az YB3+ionok sokkal nagyobb abszorpciós keresztmetszetűek, mint az ER3+ionok körül 980 nm. Az YB3+szenzibilizációs hatása révén, valamint az erbium és a ytterbium energiaátvitele révén az 1530 nm -es fény jelentősen javítható, ezáltal jelentősen javítva a fény amplifikációs hatékonyságát.
Az utóbbi években a kutatók egyre inkább az erbium ytterbium -együtt adalékolt foszfátüveget részesítették előnyben. A foszfát- és fluorofoszfátüvegek jó kémiai és hőstabilitással rendelkeznek, valamint széles infravörös transzmittanciával és nagy, nem egyenletes kibővítő tulajdonságokkal, ideális anyagokkal a szélessávú és nagy nyereségű erbium-adalékolt amplifikációs rostüveghez. Az YB3+adalékolt szálas erősítők elérhetik a teljesítmény -erősítést és a kis jelerősítést, így azok olyan mezőkhöz, mint a száloptikai érzékelők, a szabad tér lézerkommunikációja és az ultra rövid impulzuserősítés. Kína jelenleg építette a világ legnagyobb egycsatornás kapacitását és a leggyorsabb sebességű optikai átviteli rendszert, és a világ legszélesebb információs autópályájával rendelkezik. Az Ytterbium -dopping és más ritkaföldfémek doppant rostos erősítők és lézeranyagok döntő és jelentős szerepet játszanak bennük.
A ytterbium spektrális tulajdonságait kiváló minőségű lézeranyagokként is használják, mind lézerkristályokként, lézerszemüvegként és szálas lézerekként. Nagy teljesítményű lézeranyagként az Ytterbium-doppedű lézerkristályok hatalmas sorozatot képeztek, beleértve a Ytterbium-doppeltyttrium alumíniumgránát (yb: yag), ytterbium doppeltgadolíniumGallium gránát (YB: GGG), Ytterbium-dopped kalcium-fluorofoszfát (YB: FAP), Ytterbium dopped stronium fluorofoszfát (YB: S-FAP), Ytterbium-doppelt Yttrium-vanadát (YB: YV04), Ytterbium-doppedrogram és szilikát. A félvezető lézer (LD) egy új típusú szivattyúforrás a szilárdtest lézerekhez. YB: A YAG-nak számos olyan tulajdonsága van, amely alkalmas nagy teljesítményű LD szivattyúzásra, és lézeres anyaggá vált a nagy teljesítményű LD szivattyúzáshoz. YB: Az S-FAP kristály lézeres anyagként használható a lézeres nukleáris fúzióhoz a jövőben, ami felhívta az emberek figyelmét. A hangolható lézerkristályokban van króm -ytterbium holmium yttrium alumínium gallium gránát (cr, yb, ho: yagg), amelynek hullámhossza 2,84 és 3,05 μ között mozog, folyamatosan állítható m között. A statisztikák szerint a rakétákban a világ minden tájáról használt infravörös harci fejek többsége 3-5 μ-et használ, ezért a CR, YB, HO: YSGG lézerek fejlődése hatékony beavatkozást biztosíthat a középső infravörös irányított fegyverek elleni küzdelemhez, és fontos katonai jelentőséggel bír. Kína egy sor innovatív eredményt ért el a nemzetközi fejlett szinttel a Ytterbium -dopped lézerkristályok (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP stb.) Területén, olyan kulcsfontosságú technológiák megoldásával, mint a kristálynövekedés és a lézer gyors, impulzus, folyamatos és állítható teljesítmény. A kutatási eredményeket a honvédelemben, az iparban és a tudományos mérnökökben alkalmazták, és a Ytterbium -doppelt kristálytermékeket több országba és régióba, például az Egyesült Államokba és Japánba exportálták.
A Ytterbium lézeranyagok másik fő kategóriája a lézerüveg. Különböző magas emissziós keresztmetszeti lézerszemüvegeket fejlesztettek ki, beleértve a germánium-telluritot, a szilícium-niobátot, a borátot és a foszfátot. Az üveg öntés egyszerűsége miatt nagy méretűvé válhat, és olyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint például a magas fényátviteli képesség és a nagy egységesség, lehetővé téve a nagy teljesítményű lézerek előállítását. Az ismerős ritkaföldfém lézerüveg elsősorban voltneodímiumAz üveg, amelynek fejlesztési története több mint 40 éves, és érett termelési és alkalmazási technológiát tartalmaz. Ez mindig is volt a nagy teljesítményű lézerkészülékek preferált anyaga, és a nukleáris fúziós kísérleti eszközökben és a lézerfegyverekben használták. A Kínában beépített nagy teljesítményű lézeres eszközök, amelyek lézerből állnakneodímiumAz üveg, mint a fő lézeres közeg, elérte a világ előrehaladott szintjét. De a lézeres neodímium üveg most egy erőteljes kihívással néz szembe a lézer -Ytterbium üvegből.
Az utóbbi években számos tanulmány kimutatta, hogy a lézer -ytterbium üveg sok tulajdonsága meghaladjaneodímiumüveg. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a Ytterbium -dopped lumineszcenciának csak két energiaszintje van, az energiatárolás hatékonysága magas. Ugyanebben a nyereséggel a Ytterbium Glass energiatárolási hatékonysága 16 -szor magasabb, mint a neodímium üveg, és fluoreszcencia élettartama 3 -szoros a neodímium üvegéből. Olyan előnyei vannak, mint például a magas doppingkoncentráció, az abszorpciós sávszélesség, és a félvezetők közvetlenül pumpálhatók, így nagyon alkalmas nagy teljesítményű lézerekhez. A ytterbium lézerüveg gyakorlati alkalmazása azonban gyakran a neodímium segítségére támaszkodik, például az ND3+szenzibilizátorként történő felhasználására, hogy az Ytterbium lézerüveg szobahőmérsékleten működjön, és a μ lézer -emissziót M hullámhosszon érik el. Tehát a Ytterbium és a Neodímium versenytársak és együttműködési partnerek egyaránt a lézerüveg területén.
Az üvegösszetétel beállításával javítható a Ytterbium lézerüveg sok lumineszcens tulajdonsága. A nagy teljesítményű lézerek fejlesztésével a fő irányként az Ytterbium lézerüvegből készült lézereket egyre szélesebb körben használják a modern iparban, a mezőgazdaságban, az orvostudományban, a tudományos kutatásban és a katonai alkalmazásokban.
Katonai felhasználás: A nukleáris fúzió által generált energia felhasználása az energia mindig is várható cél volt, és az ellenőrzött nukleáris fúzió elérése fontos eszköz lesz az emberiség számára az energiaproblémák megoldására. A Ytterbium -doppelt lézerüveg a 21. században az inerciális szülés fúziós (ICF) frissítéseinek eléréséhez preferált anyaggá válik kiváló lézerteljesítmény miatt.
A lézerfegyverek egy lézernyaláb hatalmas energiáját használják fel a célok sztrájkolására és megsemmisítésére, milliárd Celsius fokos hőmérsékletet generálva és közvetlenül a fénysebességgel támadva. Nadana -nak nevezhetők és nagy halálozással rendelkeznek, különösen alkalmasak a hadviselés modern légvédelmi fegyverrendszereire. A Ytterbium-dopped lézerüveg kiváló teljesítménye fontos alapanyagot jelentett a nagy teljesítményű és nagy teljesítményű lézerfegyverek gyártásához.
A szálas lézer egy gyorsan fejlődő új technológia, és a lézerüveg alkalmazások mezőjéhez is tartozik. A szálas lézer egy lézer, amely rostot használ lézerközegként, amely a szál és a lézer technológia kombinációjának terméke. Ez egy új lézeres technológia, amelyet az Erbium -dopped szálas erősítő (EDFA) technológia alapján fejlesztettek ki. A szálas lézer félvezető lézerdiódából áll, szivattyúforrásként, száloptikai hullámvezetőből és erősítő tápközegből, valamint optikai alkatrészekből, például rácsos rostokból és csatlakozókból. Nem igényli az optikai út mechanikus beállítását, és a mechanizmus kompakt és könnyen integrálható. A hagyományos szilárdtest-lézerekkel és félvezető lézerekkel összehasonlítva technológiai és teljesítménynövelői előnyei vannak, mint például a nagy sugárminőség, a jó stabilitás, a környezeti interferencia erős ellenállása, a beállítás nélkül, a karbantartás nélkül és a kompakt szerkezet. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a dopped ionok elsősorban ND+3, YB+3, ER+3, TM+3, HO+3, amelyek mindegyike ritkaföldfémrostokat használ erősítő táptalajként, a cég által kifejlesztett szálas lézert ritkaföldfém rost lézernek is nevezhetjük.
Lézeres alkalmazás: A nagy teljesítményű Ytterbium-doppelt dupla szálas lézer forró mezővé vált a szilárdtest lézertechnikájában az elmúlt években. A jó sugárminőség, a kompakt szerkezet és a magas konverziós hatékonyság előnyei vannak, és széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik az ipari feldolgozásban és más területeken. A dupla betöltött Ytterbium -doppelt rostok alkalmasak félvezető lézerszivattyúzáshoz, nagy kapcsolási hatékonysággal és nagy lézer kimeneti teljesítménygel, és a Ytterbium -dopped rostok fő fejlődési iránya. Kína kettős borítású Ytterbium -doppedszál -technológiája már nem felel meg a külföldi országok előrehaladott szintjének. A Ytterbium -adalékolt rost, a kettős borított Ytterbium -adalékolt rost és az erbium ytterbium -együttes rost, amelyet Kínában fejlesztettek ki, elérte a hasonló külföldi termékek fejlett szintjét a teljesítmény és a megbízhatóság szempontjából, költségelőnyökkel rendelkezik, és alapvető szabadalmaztatott technológiákkal rendelkeznek több termékhez és módszerhez.
A világhírű német IPG lézeres társaság nemrégiben bejelentette, hogy az újonnan elindított Ytterbium-doppedszálú lézerrendszerük kiváló sugárjellemzőkkel rendelkezik, 50000 órás szivattyú élettartama, egy központi emissziós hullámhossz 1070nm-1080nm, és akár 20 kW kimeneti teljesítménye. Finom hegesztésben, vágásban és sziklafúrásban alkalmazták.
A lézeranyagok a lézer -technológia fejlesztésének alapja és alapja. A lézeriparban mindig is azt mondták, hogy „egy generációs anyag, egy generációs eszköz”. A fejlett és gyakorlati lézerkészülékek fejlesztéséhez először nagy teljesítményű lézeranyagokkal kell rendelkezni és integrálni más releváns technológiákat. Az Ytterbium-doppelt lézerkristályok és a lézerüveg, mint a szilárd lézer anyagok új ereje, elősegíti a száloptikai kommunikáció és a lézertechnika innovatív fejlesztését, különös tekintettel az élvonalbeli lézeres technológiákra, például a nagy teljesítményű nukleáris fúziós lézerekre, a nagy energiájú ütemű csempe lézerekre és a nagy energiájú fegyverek lézereire.
Ezenkívül a Ytterbiumot fluoreszcens por aktivátorként, rádióerámiákként, elektronikus számítógépes memóriakomponensek adalékanyagként (mágneses buborékok) és optikai üveg adalékanyagokként is használják. Hangsúlyozni kell, hogy az yttrium és a yttrium egyaránt ritkaföldfémi elemek. Noha az angol nevekben és az elem szimbólumaiban jelentős különbségek vannak, a kínai fonetikus ábécé ugyanazok a szótagok. Néhány kínai fordításban az yttriumot néha tévesen Yttriumnak nevezik. Ebben az esetben nyomon kell követnünk az eredeti szöveget, és össze kell kombinálnunk az elem szimbólumait a megerősítéshez.
A postai idő: szeptember-13-2023