Čarobni element rijetke zemlje: ytterbium

Ytterbium: Atomski broj 70, atomska težina 173.04, naziv elementa izvedenog iz njegovog mjesta otkrića. Sadržaj ytterbiuma u kore je 0,000266%, uglavnom prisutan u fosforitu i crnim rijetkim ležištima zlata. Sadržaj monazita je 0,03%, a postoji 7 prirodnih izotopa

Otkriven

By: marinak

Vrijeme: 1878

Mjesto: Švicarska

Godine 1878. švicarski kemičari Jean Charles i G Marignac otkrili su novi element rijetke Zemlje u "Erbiumu". Godine 1907. Ulban i Weils istaknuli su da je Marignac razdvojio mješavinu lutetij oksida i ytterbium oksida. U spomen na malo selo po imenu Yteerby u blizini Stockholma, gdje je otkrivena ytrium ruda, ovaj je novi element nazvan ytterbium sa simbolom YB.

Konfiguracija elektrona

Konfiguracija elektrona
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14

Metal

Metalni ytterbium je srebrno sivi, duktilni i ima meku teksturu. Na sobnoj temperaturi ytterbium se može polako oksidirati zrakom i vodom.

Postoje dvije kristalne strukture: α- tip je kubični kristalni sustav usmjeren na lice (sobna temperatura -798 ℃); β- tip je kubična u tijelu (iznad 798 ℃) rešetke. Točka topljenja 824 ℃, točka vrevljenja 1427 ℃, relativna gustoća 6,977 （α-tipa), 6,54 （β-tip).

Netopljivo u hladnoj vodi, topiva u kiselinama i tekućem amonijaku. Sasvim je stabilan u zraku. Slično kao Samarium i Europium, Ytterbium pripada varijabilnoj valentnoj rijetkoj zemlji, a može biti i u pozitivnom dvovalentnom stanju, osim što je obično trovalentno.

Zbog ove varijabilne valentne karakteristike, priprema metalnog ytterbiuma ne bi se trebala provesti elektrolizom, već metodom smanjenja destilacije za pripremu i pročišćavanje. Obično se metal lanthanuma koristi kao redukcijsko sredstvo za redukcijsku destilaciju, koristeći razliku između visokog tlaka para metala ytterbium i niskog tlaka pare metala lanthanuma. Alternativno,Thulium, ytterbium, ilutetijumkoncentrati se mogu koristiti kao sirovine imetalni lanthanummože se koristiti kao redukcijsko sredstvo. Pod uvjetima vakuuma visoke temperature> 1100 ℃ i <0,133Pa, metalni ytterbium može se izravno ekstrahirati destilacijom redukcijom. Poput Samarija i Europiuma, ytterbium se također može odvojiti i pročistiti vlažnim redukcijom. Kao sirovine obično se koriste koncentrati Thulium, Ytterbium i lutetium. Nakon otapanja, ytterbium se svodi na dvovalentno stanje, uzrokujući značajne razlike u svojstvima, a zatim se odvoji od drugih trivalentnih rijetkih zemalja. Proizvodnja visoke čistoćeytterbium oksidobično se provodi ekstrakcijskom kromatografijom ili metodom razmjene iona。

Prijava

Koristi se za proizvodnju posebnih legura. Legure ytterbium primijenjene su u stomatološkoj medicini za metalurške i kemijske eksperimente.

Posljednjih godina Ytterbium se pojavio i brzo razvio u područjima optičke komunikacije i laserske tehnologije.

S konstrukcijom i razvojem autoceste "Informacije", računalne mreže i sustavi za prijenos optičkih vlakana na daljinu imaju sve visoke potrebe za performansama materijala optičkih vlakana koji se koriste u optičkoj komunikaciji. Ytterbium ioni, zbog svojih izvrsnih spektralnih svojstava, mogu se koristiti kao materijali za pojačavanje vlakana za optičku komunikaciju, baš kao i Erbium i Thulium. Iako je Erbium rijetkih zemaljskih elemenata i dalje glavni igrač u pripremi pojačala vlakana, tradicionalna kvarcna vlakna dopirana erbiumom imaju malu širinu pojačanja (30 nm), što otežava ispunjavanje zahtjeva prenošenja informacija o velikom i velikom kapacitetu. Yb3+ioni imaju mnogo veći presjek apsorpcije od ER3+iona oko 980Nm. Kroz efekt osjetljivosti YB3+i prijenos energije erbium i ytterbium, svjetlost 1530nm može se uvelike poboljšati, čime se uvelike poboljšava učinkovitost pojačanja svjetlosti.

Posljednjih godina istraživači su sve više favorizirali Erbium Ytterbium Co dopirano fosfatno staklo. Naočale fosfata i fluorofosfata imaju dobru kemijsku i toplinsku stabilnost, kao i široku infracrvenu propusnost i velike karakteristike koje nisu ujednačene, što ih čini idealnim materijalima za širokopojasne i visoke pojačane erbij-dopirano pojačalo staklo od vlakana. YB3+dopirana pojačala vlakana mogu postići pojačavanje snage i malo pojačavanje signala, što ih čini prikladnim za polja kao što su optički senzori, laserska komunikacija slobodnog svemira i ultra kratko pojačavanje impulsa. Kina je trenutno izgradila najveći svjetski jednokanalni kapacitet i najbrži optički prijenosni sustav, a ima i najšire informativne autoceste na svijetu. Ytterbium dopirani i druga pojačala od vlakana dopiranih rijetkim zemljama i laserski materijali igraju ključnu i značajnu ulogu u njima.

Spektralne karakteristike ytterbiuma također se koriste kao visokokvalitetni laserski materijali, i kao laserski kristali, laserske naočale i vlaknaste lasere. Kao laserski materijal visoke snage, laserski kristali s dopiranim ytterbiumom formirali su ogromnu seriju, uključujući ytterbium dopirani ytrium aluminijski granat (YB: YAG), ytterbium dopirani gadolinium galnet granat, YBT: GGG), Ytterbium Dompion (GGG), ytterbium fluet (GGG), ybtterbium flunets (ggg), ybtterbijum Fluorofosfat (YB: S-FAP), ytterbium dopirani ytrium vanadate (yb: yv04), ytterbium dopirani borat i silikat. Poluvodički laser (LD) nova je vrsta izvora pumpe za lasere čvrstog stanja. YB: YAG ima mnogo karakteristika pogodnih za LD pumpanje velike snage i postao je laserski materijal za LD pumpanja velike snage. YB: Kristal S-FAP može se koristiti kao laserski materijal za lasersku nuklearnu fuziju u budućnosti, što je privuklo pažnju ljudi. U prilagodljivim laserskim kristalima nalazi se kromiranje ytterbium holmium ytrium aluminij galum granat (CR, YB, HO: YAGG) s valnim duljinama u rasponu od 2,84 do 3,05 μ kontinuirano podesivo između m. Prema statistikama, većina infracrvenih bojevih glava korištenih u projektilima širom svijeta koristi 3-5 μ, stoga, razvoj CR, YB, HO: YSGG laseri mogu pružiti učinkovito uplitanje srednjovjekovnim mjerenim mjerenim mjerenim mjerenjima oružja i ima važan vojni značaj. Kina je postigla niz inovativnih rezultata s međunarodnom naprednom razinom u području laserskih kristala dopiranih Ytterbiumom (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP, itd.), Rješavanje ključnih tehnologija kao što su kristalni rast i laser brz, puls, kontinuiran i podesiv izlaz. Rezultati istraživanja primijenjeni su u nacionalnoj obrani, industriji i znanstvenom inženjerstvu, a kristalni proizvodi s dopiranim ytterbiumom izvezeni su u više zemalja i regija poput Sjedinjenih Država i Japana.

Druga glavna kategorija laserskih materijala ytterbium je lasersko staklo. Razvijene su različite laserske naočale s visokim emisijama, uključujući germanij telurit, silikonski niobat, borat i fosfat. Zbog lakoće staklenog oblikovanja, može se napraviti u velikim veličinama i ima karakteristike poput velike propusnosti svjetla i velike ujednačenosti, što omogućava proizvodnju lasera velike snage. Poznato lasersko staklo rijetke Zemlje nekada je uglavnom neodimijsko staklo, koje ima povijest razvoja od preko 40 godina i tehnologiju zrele proizvodnje i primjene. Oduvijek je bio preferirani materijal za laserske uređaje visoke snage i korišten je u eksperimentalnim uređajima za nuklearnu fuziju i laserskom oružju. Laserski uređaji visoke snage izgrađene u Kini, koji se sastoje od laserskog neodimijskog stakla kao glavnog laserskog medija, dosegli su naprednu svjetsku razinu. No, lasersko neodimij staklo sada se suočava s moćnim izazovom od laserskog stakla ytterbium.

Posljednjih godina, veliki broj studija pokazao je da mnoga svojstva laserskog stakla Ytterbium premašuju onima neodimijskog stakla. Zbog činjenice da luminescencija dopirana ytterbiumom ima samo dvije razine energije, učinkovitost skladištenja energije je visoka. Po istom dobitku, ytterbium staklo ima učinkovitost skladištenja energije 16 puta veću od neodimijskog stakla, a vijek fluorescencije 3 puta više od neodimijskog stakla. Također ima prednosti kao što su visoka koncentracija dopinga, propusnost apsorpcije i mogu ga izravno pumpati poluvodiči, što ga čini vrlo prikladnim za lasere velike snage. Međutim, praktična primjena laserskog stakla Ytterbium često se oslanja na pomoć neodimija, poput korištenja ND3+kao senzibilitora za izradu ytterbium laserskog stakla na sobnoj temperaturi, a μ laserska emisija postiže se na m valnoj duljini. Dakle, Ytterbium i Neodimium su i konkurenti i suradnički partneri na području laserskog stakla.

Podešavanjem staklenog sastava mogu se poboljšati mnoga luminescentna svojstva ytterbium laserskog stakla. S razvojem lasera velike snage kao glavnog smjera, laseri izrađeni od ytterbium laserskog stakla sve se sve više koriste u modernoj industriji, poljoprivredi, medicini, znanstvenim istraživanjima i vojnim primjenama.

Vojna upotreba: Upotreba energije koju generira nuklearna fuzija kao energija uvijek je bio očekivani cilj, a postizanje kontrolirane nuklearne fuzije bit će važno sredstvo za čovječanstvo za rješavanje energetskih problema. Ytterbium dopirano lasersko staklo postaje preferirani materijal za postizanje inercijalne nadogradnje Fusion Fusion (ICF) u 21. stoljeću zbog izvrsnih laserskih performansi.

Lasersko oružje koristi ogromnu energiju laserskog snopa za udaranje i uništavanje ciljeva, stvarajući temperature od milijardi stupnjeva Celzijusa i izravno napadajući brzinom svjetlosti. Oni se mogu nazvati Nadanom i imati veliku smrtonosnost, posebno pogodno za moderne sustave oružja za zračnu obranu u ratu. Izvrsna performansi laserskog stakla dopiranog Ytterbium-om učinile su ga važnim osnovnim materijalom za proizvodnju laserskog laserskog oružja velike snage i visokog učinka.

Fiber Laser je nova tehnologija koja se brzo razvija, a također pripada i području primjene laserskog stakla. Fiber Laser je laser koji vlakna koristi kao laserski medij, što je proizvod kombinacije vlakana i laserske tehnologije. To je nova laserska tehnologija razvijena na temelju tehnologije Erbium Dopid Fiber Amplifier (EDFA). Laser vlakana sastoji se od poluvodičke laserske diode kao izvor pumpe, vlaknastih optičkih valovoda i medija dobitka, te optičkih komponenti poput vlakana i spojnica. Ne zahtijeva mehaničko podešavanje optičkog puta, a mehanizam je kompaktan i jednostavan za integriranje. U usporedbi s tradicionalnim laserima čvrstog stanja i poluvodičkim laserima, ima tehnološke i performanse prednosti kao što su visoka kvaliteta snopa, dobra stabilnost, snažna otpornost na smetnje okoliša, bez prilagođavanja, bez održavanja i kompaktne strukture. Zbog činjenice da su dopirani ioni uglavnom ND+3, YB+3, ER+3, TM+3, HO+3, koji svi koriste rijetka zemljana vlakna kao dobitak medija, vlaknasti laser koji je razvila tvrtka također se može nazvati rijetkim laserom Zemljine vlakna.

Laserska primjena: Visoka snaga dvostruko obložena vlaknasta vlaknasta vlakana postala je vruće polje u solidnoj laserskoj tehnologiji na međunarodnoj razini posljednjih godina. Ima prednosti dobre kvalitete snopa, kompaktne strukture i velike učinkovitosti pretvorbe, te ima široke izglede za primjenu u industrijskoj obradi i drugim poljima. Dvostruka vlakna s dopiranim ytterbium prikladna su za pumpanje poluvodiča lasera, s visokom učinkovitošću spajanja i visokom laserskom izlaznom snagom, a glavni su razvojni smjer vlakana dopiranih ytterbium. Kineska dvostruka prepuna tehnologija dopiranih vlakana više nije u usporedbi s naprednom razinom stranih zemalja. Vlakna dopirana ytterbium, dvostruko obložena vlakna s dopiranim ytterbium i erbium ytterbium co dopirana vlakna razvijena u Kini dosegla su naprednu razinu sličnih stranih proizvoda u smislu performansi i pouzdanosti, imaju troškove prednosti i imaju temeljne patentirane tehnologije za više proizvoda i metoda.

Svjetski poznata njemačka IPG laserska tvrtka nedavno je objavila da njihov novootvoreni laserski sustav dopiranog vlaknastim vlaknima Ytterbium ima izvrsne karakteristike snopa, život pumpe od preko 50000 sati, središnja valna duljina emisije od 1070Nm-1080Nm i izlazna snaga do 20kW. Primijenjena je u finom zavarivanju, rezanju i bušenju stijena.

Laserski materijali su temeljni i temelj za razvoj laserske tehnologije. U laserskoj industriji oduvijek je postojala da je "jedna generacija materijala, jedna generacija uređaja". Za razvoj naprednih i praktičnih laserskih uređaja potrebno je prvo posjedovati laserske materijale visoke performanse i integrirati druge relevantne tehnologije. Ytterbium dopirani laserski kristali i lasersko staklo, budući da nova sila čvrstih laserskih materijala promiču inovativni razvoj optičke komunikacije i laserske tehnologije, posebno u vrhunskim laserskim tehnologijama kao što su laseri s velikim energijom, visokoenergetskim laserima i visokoenergetskim laserima.

Osim toga, ytterbium se koristi i kao fluorescentni aktivator u prahu, radio keramika, aditivi za elektroničke komponente memorije računala (magnetski mjehurići) i aditivi za optičke stakla. Treba istaknuti da su ytrium i ytrium oba rijetki elementi Zemlje. Iako postoje značajne razlike u engleskim imenima i simbolima elemenata, kineska fonetska abeceda ima iste sloge. U nekim kineskim prijevodima, ytrium se ponekad pogrešno naziva Ytrium. U ovom slučaju moramo pratiti izvorni tekst i kombinirati simbole elemenata da bismo potvrdili.