Iterbij: atomski broj 70, atomska težina 173,04, ime elementa izvedeno prema mjestu njegovog otkrića. Sadržajiterbiju kori je 0,000266%, uglavnom prisutan u ležištima fosforita i crnog rijetkog zlata, dok je sadržaj u monazitu 0,03%, sa 7 prirodnih izotopa.
Otkrivanje povijesti
Otkrio: Marinak
Vrijeme: 1878
Lokacija: Švicarska
Godine 1878. švicarski kemičari Jean Charles i G Marignac otkrili su novi element rijetke zemlje u "erbiju". Godine 1907. Ulban i Weils istaknuli su da je Marignac razdvojio smjesu lutecijeva oksida i iterbijeva oksida. U znak sjećanja na malo selo po imenu Yteerby u blizini Stockholma, gdje je otkrivena ruda itrija, ovaj novi element je nazvan Ytterbium sa simbolom Yb.
Konfiguracija elektrona
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
Metal
Metalni iterbijje srebrno siva, duktilna i ima mekanu teksturu. Na sobnoj temperaturi iterbij se može polagano oksidirati zrakom i vodom.
Postoje dvije kristalne strukture: α- Tip je kubični kristalni sustav s centriranim licem (sobna temperatura -798 ℃); β- Tip je kubična (iznad 798 ℃) rešetka s centrom tijela. Talište 824 ℃, vrelište 1427 ℃, relativna gustoća 6,977（ α- tip), 6,54（ β- tip).
Netopljiv u hladnoj vodi, topiv u kiselinama i tekućem amonijaku. Na zraku je prilično stabilan. Slično samariju i europiju, iterbij pripada rijetkim zemljama s promjenjivom valentnošću, a može biti i u pozitivnom dvovalentnom stanju osim što je obično trovalentan.
Zbog ove karakteristike promjenjive valencije, priprema metalnog iterbija ne bi se trebala provoditi elektrolizom, već metodom redukcijske destilacije za pripremu i pročišćavanje. Obično,lantan metalse koristi kao redukcijsko sredstvo za redukcijsku destilaciju, koristeći razliku između visokog tlaka pare metalnog iterbija i niskog tlaka pare metalnog lantana. Alternativno,tulij, iterbij, ilutecijkoncentrati se mogu koristiti kao sirovine, a metalni lantan kao redukcijsko sredstvo. Pod vakuumskim uvjetima visoke temperature od>1100 ℃ i <0,133Pa, metalni iterbij može se izravno ekstrahirati redukcijskom destilacijom. Kaosamarijieuropij,iterbij se također može odvojiti i pročistiti mokrom redukcijom. Obično se kao sirovine koriste koncentrati tulija, iterbija i lutecija. Nakon otapanja, iterbij se reducira u dvovalentno stanje, što uzrokuje značajne razlike u svojstvima, a zatim se odvaja od ostalih trovalentnih rijetkih zemalja. Proizvodnja iterbijevog oksida visoke čistoće obično se provodi ekstrakcijskom kromatografijom ili metodom ionske izmjene
Primjena
Koristi se za proizvodnju specijalnih legura.Legure iterbijaprimijenjeni su u dentalnoj medicini za metalurške i kemijske pokuse.
Posljednjih godina, iterbij se pojavio i brzo razvio u području optičke komunikacije i laserske tehnologije.
S izgradnjom i razvojem “informacijske autoceste”, računalne mreže i prijenosni sustavi optičkih vlakana na velike udaljenosti imaju sve veće zahtjeve za performansama materijala optičkih vlakana koji se koriste u optičkoj komunikaciji. Iterbijevi ioni, zbog svojih izvrsnih spektralnih svojstava, mogu se koristiti kao materijali za pojačavanje vlakana za optičku komunikaciju, baš kaoerbijitulij. Iako je element rijetke zemlje erbij još uvijek glavni igrač u pripremi vlaknastih pojačala, tradicionalna kvarcna vlakna dopirana erbijem imaju malu propusnost pojačanja (30 nm), što otežava ispunjavanje zahtjeva za prijenos informacija velike brzine i velikog kapaciteta. Yb3+ioni imaju mnogo veći presjek apsorpcije od Er3+iona oko 980nm. Učinkom senzibilizacije Yb3+ i prijenosom energije erbija i iterbija, svjetlo od 1530 nm može se znatno poboljšati, čime se značajno poboljšava učinkovitost pojačanja svjetla.
Posljednjih godina istraživači sve više favoriziraju fosfatno staklo dopirano erbijem iterbijem. Fosfatna i fluorofosfatna stakla imaju dobru kemijsku i toplinsku stabilnost, kao i široku infracrvenu propusnost i velika svojstva neuniformnog širenja, što ih čini idealnim materijalima za širokopojasno staklo od staklenih vlakana s visokim pojačanjem dopirano erbijem. Yb3+dopirana vlaknasta pojačala mogu postići pojačanje snage i malo pojačanje signala, što ih čini prikladnim za polja kao što su optički senzori, laserska komunikacija u slobodnom prostoru i ultrakratko pulsno pojačanje. Kina je trenutno izgradila najveći svjetski jednokanalni kapacitet i najbrži optički prijenosni sustav te ima najširu informacijsku autocestu na svijetu. Vlaknasta pojačala i laserski materijali dopirani iterbijem i drugim rijetkim zemljama igraju ključnu i značajnu ulogu u njima.
Spektralne karakteristike iterbija također se koriste kao visokokvalitetni laserski materijali, kao laserski kristali, laserska stakla i vlaknasti laseri. Kao laserski materijal velike snage, laserski kristali dopirani iterbijem formirali su veliku seriju, uključujući iterbij dopiraneitrij aluminijgranat (Yb: YAG), dopiran iterbijemgadolinijgalijev granat (Yb: GGG), iterbijem dopiran kalcij fluorofosfat (Yb: FAP), iterbij dopiran stroncij fluorofosfat (Yb: S-FAP), iterbij dopiran itrij vanadat (Yb: YV04), iterbij dopiran borat i silikat. Poluvodički laser (LD) nova je vrsta izvora pumpe za lasere u čvrstom stanju. Yb: YAG ima mnoge karakteristike pogodne za LD pumpanje velike snage i postao je laserski materijal za LD pumpanje velike snage. Yb: Kristal S-FAP mogao bi se koristiti kao laserski materijal za lasersku nuklearnu fuziju u budućnosti, što je privuklo pozornost ljudi. U podesivim laserskim kristalima postoji krom iterbij holmij itrij aluminij galijev granat (Cr, Yb, Ho: YAGG) s valnim duljinama u rasponu od 2,84 do 3,05 μ Kontinuirano podesivim između m. Prema statistici, većina infracrvenih bojnih glava koje se koriste u projektilima diljem svijeta koristi 3-5 μ. Stoga razvoj Cr, Yb, Ho: YSGG lasera može pružiti učinkovitu interferenciju za protumjere vođenog oružja srednje infracrvenim zrakama i ima važan vojni značaj. Kina je postigla niz inovativnih rezultata s međunarodnom naprednom razinom u području laserskih kristala dopiranih iterbijem (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, itd.), rješavajući ključne tehnologije kao što su rast kristala i laserski brzi, pulsni, kontinuirani i podesivi izlaz. Rezultati istraživanja primijenjeni su u nacionalnoj obrani, industriji i znanstvenom inženjerstvu, a kristalni proizvodi dopirani iterbijem izvezeni su u više zemalja i regija poput Sjedinjenih Država i Japana.
Druga glavna kategorija materijala za iterbijev laser je lasersko staklo. Razvijena su različita laserska stakla s poprečnim presjekom visoke emisije, uključujući germanij telurit, silicij niobat, borat i fosfat. Zbog jednostavnosti oblikovanja stakla, može se izraditi u velikim veličinama i ima karakteristike kao što su visoka propusnost svjetla i visoka ujednačenost, što omogućuje proizvodnju lasera velike snage. Poznato lasersko staklo za rijetke zemlje prije je bilo uglavnomneodimijskistakla, koja ima povijest razvoja od preko 40 godina i zrelu tehnologiju proizvodnje i primjene. Uvijek je bio preferirani materijal za laserske uređaje velike snage i koristio se u eksperimentalnim uređajima za nuklearnu fuziju i laserskom oružju. Laserski uređaji velike snage izgrađeni u Kini, koji se sastoje od laseraneodimijskistaklo kao glavni laserski medij, dosegli su svjetsku naprednu razinu. Ali lasersko neodimsko staklo sada se suočava sa snažnim izazovom laserskog iterbij stakla.
Posljednjih godina veliki broj studija pokazao je da mnoga svojstva laserskog iterbij stakla premašuju svojstvaneodimijskistakla. Zbog činjenice da luminiscencija dopirana iterbijem ima samo dvije energetske razine, učinkovitost pohrane energije je visoka. Uz isti dobitak, iterbijevo staklo ima 16 puta veću učinkovitost pohrane energije od neodimijskog stakla, a životni vijek fluorescencije 3 puta veći od neodimijskog stakla. Također ima prednosti kao što su visoka koncentracija dopinga, širina pojasa apsorpcije i mogu ga izravno pumpati poluvodiči, što ga čini vrlo prikladnim za lasere velike snage. Međutim, praktična primjena iterbij laserskog stakla često se oslanja na pomoć neodimija, kao što je korištenje Nd3+ kao senzibilizatora kako bi iterbijsko lasersko staklo radilo na sobnoj temperaturi, a μ Laserska emisija se postiže na m valne duljine. Dakle, iterbij i neodimij su i konkurenti i suradnici u polju laserskog stakla.
Prilagodbom sastava stakla mogu se poboljšati mnoga luminescentna svojstva stakla za iterbijev laser. S razvojem lasera velike snage kao glavnog smjera, laseri izrađeni od iterbij laserskog stakla sve se više koriste u modernoj industriji, poljoprivredi, medicini, znanstvenim istraživanjima i vojnim primjenama.
Vojna uporaba: korištenje energije generirane nuklearnom fuzijom kao energije oduvijek je bio očekivani cilj, a postizanje kontrolirane nuklearne fuzije bit će važno sredstvo čovječanstva za rješavanje energetskih problema. Lasersko staklo dopirano iterbijem postaje preferirani materijal za postizanje nadogradnji inercijske zatvorene fuzije (ICF) u 21. stoljeću zbog svojih izvrsnih laserskih performansi.
Lasersko oružje koristi ogromnu energiju laserske zrake za udaranje i uništavanje ciljeva, stvarajući temperature od milijardi stupnjeva Celzijusa i izravno napadajući brzinom svjetlosti. Oni se mogu nazvati Nadana i imaju veliku ubojitost, posebno pogodnu za suvremene oružane sustave protuzračne obrane u ratovanju. Izvrsna izvedba laserskog stakla dopiranog iterbijem učinila ga je važnim osnovnim materijalom za proizvodnju laserskog oružja velike snage i visokih performansi.
Fiber laser je nova tehnologija koja se brzo razvija i također pripada području primjene laserskog stakla. Fiber laser je laser koji kao laserski medij koristi vlakno koje je proizvod kombinacije optičke i laserske tehnologije. Riječ je o novoj laserskoj tehnologiji razvijenoj na bazi erbijem dopirane fiber amplifier (EDFA) tehnologije. Svjetlovodni laser sastoji se od poluvodičke laserske diode kao izvora pumpe, optičkog valovoda i medija za pojačanje te optičkih komponenti kao što su rešetkasta vlakna i spojnice. Ne zahtijeva mehaničko podešavanje optičkog puta, a mehanizam je kompaktan i jednostavan za integraciju. U usporedbi s tradicionalnim solid-state laserima i poluvodičkim laserima, ima tehnološke prednosti i prednosti kao što su visoka kvaliteta snopa, dobra stabilnost, jaka otpornost na smetnje iz okoline, bez podešavanja, bez održavanja i kompaktna struktura. Zbog činjenice da su dopirani ioni uglavnom Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3, koji svi koriste vlakna rijetke zemlje kao medij za pojačanje, vlaknasti laser koji je razvila tvrtka također može nazvati laserom s vlaknima rijetke zemlje.
Primjena lasera: Laser s dvostrukim vlaknima dopiranim iterbijem velike snage posljednjih je godina postao popularno područje u tehnologiji lasera u čvrstom stanju na međunarodnoj razini. Ima prednosti dobre kvalitete grede, kompaktne strukture i visoke učinkovitosti pretvorbe te ima široke izglede za primjenu u industrijskoj obradi i drugim poljima. Dvostruko obložena vlakna dopirana iterbijem prikladna su za poluvodičko lasersko pumpanje, s visokom učinkovitošću spajanja i visokom izlaznom snagom lasera, i glavni su smjer razvoja vlakana dopiranih iterbijem. Kineska tehnologija dvostruko obloženih vlakana dopiranih iterbijem više nije u rangu s naprednom razinom stranih zemalja. Vlakna dopirana iterbijem, dvostruko presvučena vlakna dopirana iterbijem i vlakna dopirana erbijem iterbijem razvijena u Kini dosegla su naprednu razinu sličnih inozemnih proizvoda u pogledu performansi i pouzdanosti, imaju troškovne prednosti i temeljne patentirane tehnologije za više proizvoda i metoda .
Svjetski poznata njemačka laserska tvrtka IPG nedavno je objavila da njihov novo lansirani laserski sustav s vlaknima dopiranim iterbijem ima izvrsne karakteristike snopa, radni vijek pumpe od preko 50 000 sati, središnju valnu duljinu emisije od 1070 nm-1080 nm i izlaznu snagu do 20 KW. Primijenjen je u finom zavarivanju, rezanju i bušenju stijena.
Laserski materijali jezgra su i temelj razvoja laserske tehnologije. U laserskoj industriji oduvijek je postojala izreka 'jedna generacija materijala, jedna generacija uređaja'. Za razvoj naprednih i praktičnih laserskih uređaja potrebno je najprije posjedovati visokoučinkovite laserske materijale i integrirati druge relevantne tehnologije. Laserski kristali dopirani iterbijem i lasersko staklo, kao nova snaga čvrstih laserskih materijala, promiču inovativni razvoj optičke komunikacije i laserske tehnologije, posebno u najsuvremenijim laserskim tehnologijama kao što su nuklearni fuzijski laseri velike snage, visokoenergetski otkucaji laseri za pločice i visokoenergetski laseri za oružje.
Osim toga, iterbij se također koristi kao aktivator fluorescentnog praha, radiokeramika, aditivi za elektroničke računalne memorijske komponente (magnetski mjehurići) i aditivi za optičko staklo. Treba istaknuti da su i itrij i itrij elementi rijetke zemlje. Iako postoje značajne razlike u engleskim nazivima i simbolima elemenata, kineska fonetska abeceda ima iste slogove. U nekim kineskim prijevodima, itrij se ponekad pogrešno naziva itrij. U ovom slučaju, moramo pratiti izvorni tekst i kombinirati simbole elemenata za potvrdu.
Vrijeme objave: 13. rujna 2023