Магічний рідкісний елемент Землі: ytterbium

Іттербій: Атомний номер 70, атомна вага 173.04, назва елемента, отримана з його відкриття. Вміст Ytterbium в корі становить 0,000266%, в основному присутній у фосфориті та чорних рідкісних родовищах золота. Вміст в моназиті становить 0,03%, а є 7 природних ізотопів

Виявлений

Автор: Марінак

Час: 1878

Місцезнаходження: Швейцарія

У 1878 році швейцарські хіміки Жан Чарльз та G Marignac виявили новий рідкісний елемент Землі в «Ербіум». У 1907 р. Ульбан і Вейлс вказували на те, що Маріньяк розділив суміш оксиду лютетію та оксиду іттербію. На згадку про маленьке село на ім'я Ітербі поблизу Стокгольма, де було виявлено руду Ітрію, цей новий елемент був названий Ytterbium із символом YB.

Конфігурація електронів

Конфігурація електронів
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14

Метал

Металевий Ytterbium сріблястий сірий, пластичний і має м'яку текстуру. При кімнатній температурі Ytterbium можна повільно окислювати повітрям і водою.

Існують дві кристалічні структури: α- Тип - це кубічна кристалічна система, орієнтована на обличчя (кімнатна температура -798 ℃); β- Тип- це кубічна (вище 798 ℃) решітки. Точка плавлення 824 ℃, температура кипіння 1427 ℃, відносна щільність 6,977 （α- тип), 6,54 （β-тип).

Нерозчинний у холодній воді, розчинний у кислотах та рідкому аміаку. Він досить стабільний у повітрі. Подібно до самаріуму та європію, Ytterbium належить до змінної валентної рідкісної Землі, а також може бути в позитивному двовалентному стані, крім того, що зазвичай є тривалентним.

Через цю змінну валентну характеристику підготовку металевого іттербію не слід проводити за допомогою електролізу, а методом відновлення дистиляції для підготовки та очищення. Зазвичай метал Lanthanum використовується як відновлюючий засіб для відновлення дистиляції, використовуючи різницю між високим тиском пари металу Ytterbium та низьким тиском пари металу лантануму. Альтернативно,Тулій, іттербійілютетійКонцентрати можна використовувати як сировину, іметалевий лантанможе використовуватися як відновлюючий засіб. У вакуумі високої температури> 1100 ℃ та <0,133PA, металевий іттербій може бути безпосередньо витягнутий шляхом відновлення дистиляції. Як і Самарій та Європіум, іттербій також може бути відокремлений та очищений шляхом мокрого зменшення. Зазвичай концентрати тюлію, іттербію та лютетию використовуються як сировина. Після розчинення, іттербій зводиться до двовалентного стану, викликаючи значні відмінності у властивостях, а потім відокремлюють від інших тривалентних рідкісних земель. Виробництво високої чистотиоксид Ytterbiumзазвичай проводиться за допомогою витяжної хроматографії або методу обміну іоновим обміном。

Застосування

Використовується для виготовлення спеціальних сплавів. Стоматологічна медицина для металургійних та хімічних експериментів застосовувались у стоматологічній медицині.

В останні роки Ytterbium з'явився і швидко розвивався в галузі волоконно -оптичної комунікації та лазерної технології.

Завдяки будівництву та розробці "інформаційного шосе" комп'ютерні мережі та системам передачі оптичних волокон на великі відстані мають все більш високі вимоги до виконання оптичних волоконних матеріалів, що використовуються в оптичній комунікації. Іони Ytterbium, завдяки їх чудовим спектральним властивостям, можуть використовуватися як матеріали ампліфікації волокна для оптичного зв'язку, як і ербій та туліум. Незважаючи на те, що рідкісний Ербіум Землі все ще є головним гравцем у підготовці волоконно-підсилювачів, традиційні кварцові волокна, що лежать в Ербію, мають невелику пропускну здатність посилення (30 нм), що ускладнює задоволення вимог передачі інформації про високошвидкісну та високу ємність. Іони YB3+мають набагато більший поперечний переріз, ніж іони ER3+близько 980 нм. Завдяки сенсибілізаційному ефекту YB3+та передачі енергії Erbium та Ytterbium світло 1530 Нм може бути значно підвищений, тим самим значно покращуючи ефективність посилення світла.

В останні роки дослідники все частіше віддають перевагу фосфатному склі Erbium ytterbium Co, легованому фосфатному склі. Окуляри фосфатів та фторфосфату мають хорошу хімічну та теплову стійкість, а також широкий інфрачервоний пропуск та великі неоднорідні розширення характеристик, що робить їх ідеальними матеріалами для широкосмугового та високого посилення ербію, що лежить в ампліфікації волокон. Підсилювачі волоконних волокон YB3+можуть досягти ампліфікації потужності та невеликого посилення сигналу, що робить їх придатними для таких полів, як волоконно -оптичні датчики, лазерне зв'язок вільного простору та підсилювача в ультразвуку. В даний час Китай побудував найбільшу в світі одноканальну потужність та найшвидшу швидкість оптичної системи передачі та має найширше інформаційне шосе у світі. Іттербій, легований, та інші рідкісні підсилювачі волокна та лазерні матеріали відіграють у них вирішальну та важливу роль.

Спектральні характеристики Ytterbium також використовуються як якісні лазерні матеріали, як лазерні кристали, лазерні окуляри та волоконні лазери. As a high-power laser material, ytterbium doped laser crystals have formed a huge series, including ytterbium doped yttrium aluminum garnet (Yb: YAG), ytterbium doped gadolinium gallium garnet (Yb: GGG), ytterbium doped calcium fluorophosphate (Yb: FAP), ytterbium doped strontium Фторфосфат (YB: S-FAP), ytterbium, легований Ютрієм vanadate (YB: yv04), ytterbium, легований борат і силікат. Напівпровідниковий лазер (LD)-це новий тип джерела насоса для твердотільних лазерів. YB: YAG має багато характеристик, придатних для насосів LD з високою потужністю, і став лазерним матеріалом для високої потужної накачування LD. YB: Кришталь S-FAP може використовуватися як лазерний матеріал для лазерного ядерного синтезу в майбутньому, що привернуло увагу людей. У регульованих лазерних кристалах існує хром ytterbium holmium yttrium aluminium gallium гранат (Cr, yb, ho: yagg) з довжиною хвилі від 2,84 до 3,05 мкг, що постійно регулюється між m. Згідно з статистикою, більшість інфрачервоних боєголовок, що використовуються в ракетах у всьому світі, використовують 3-5 мкг, тому розвиток Cr, YB, HO: YSGG лазери можуть забезпечити ефективне втручання для контрзаходів зброї середнього інфрачервоного рівня та мають важливе військове значення. Китай досяг низки інноваційних результатів з міжнародним прогресивним рівнем у галузі лазерних кристалів Ytterbium, що лежить (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP тощо), вирішення ключових технологій, таких як зростання кристалів та лазер, пульс, безперервне та регульоване вихід. Результати досліджень були застосовані в національній обороні, промисловості та науковій інженерії, а кристалічні продукти Ytterbium, що лежать у багатьох країнах та регіонах, таких як США та Японія.

Ще одна основна категорія лазерних матеріалів Ytterbium - це лазерне скло. Розроблено різні лазерні окуляри з високим викидом, включаючи германій телурит, кремній ніобат, борат та фосфат. Завдяки простоті скляного лиття, воно може бути зроблено у великих розмірах і має такі характеристики, як висока пропускання світла та висока рівномірність, що дозволяє виробляти лазери з високою потужністю. Знайомі рідкісне лазерне скло Землі раніше було в основному неодимовим склом, яке має історію розвитку понад 40 років та зрілі технології виробництва та застосування. Він завжди був кращим матеріалом для лазерних пристроїв високої потужності і використовувався в експериментальних пристроях ядерного синтезу та лазерної зброї. Лазерні пристрої з високою потужністю, побудовані в Китаї, що складаються з лазерного неодимового скла як основного лазерного середовища, досягли підвищення рівня світу. Але лазерне неодимове скло тепер стикається з потужним викликом від лазерного ytterbium Glass.

В останні роки велика кількість досліджень показала, що багато властивостей лазерного скла іттербіуму перевищують властивості неодимового скла. Через те, що лемінесценція, лемінована Ytterbium, має лише два рівні енергії, ефективність зберігання енергії висока. При такому ж посиленні, Ytterbium Glass має ефективність зберігання енергії в 16 разів вище, ніж неодим, і флуоресцентне життя в 3 рази перевищує неодимовий скло. Він також має такі переваги, як висока концентрація допінгу, пропускна здатність поглинання, і його можна безпосередньо накачати напівпровідниками, що робить його дуже придатним для потужних лазерів. Однак практичне застосування лазерного скла Ytterbium часто покладається на допомогу неодиму, наприклад, використання ND3+як сенсибілізатора для того, щоб лазерне скло Ytterbium працює при кімнатній температурі, а викиди лазера μ досягається на довжині хвилі m. Отже, Ytterbium та Neodymium є конкурентами та партнерами спільної роботи в галузі лазерного скла.

Регулюючи скляний склад, можна вдосконалити багато люмінесцентних властивостей лазерного скла Ytterbium. З розвитком потужних лазерів як основного напрямку, лазери, виготовлені з лазерного скла іттербіуму, все частіше використовуються в сучасній промисловості, сільському господарстві, медицині, наукових дослідженнях та військових застосуванні.

Військове використання: Використання енергії, що виробляється ядерним синтезом, як енергія, завжди було очікуваною метою, і досягнення контрольованого ядерного синтезу буде важливим засобом для людства для вирішення енергетичних проблем. Лазерне скло Ytterbium стає кращим матеріалом для досягнення модернізації інерційного змішування (ICF) у 21 столітті завдяки чудовій лазерній продуктивності.

Лазерна зброя використовує величезну енергію лазерного променя для удару та знищення цілей, генеруючи температуру мільярдів градусів Цельсія і безпосередньо атакуючи зі швидкістю світла. Їх можна називати наданою і мати велику летальність, особливо придатну для сучасних систем зброї протиповітряної оборони у війні. Відмінна продуктивність лазерного скла, що лежить на Ytterbium, зробила його важливим основним матеріалом для виробництва високопотужної та високопродуктивної лазерної зброї.

Волокна лазер - це нова технологія, що швидко розвивається, а також належить до поля лазерних скляних застосувань. Лазер волокон - це лазер, який використовує волокно як лазерне середовище, що є продуктом комбінації волоконно -лазерної технології. Це нова лазерна технологія, розроблена на основі технології підсилювача, що лежить в ербіум (EDFA). Лазер волокон складається з напівпровідникового лазерного діода як джерела насоса, волоконно -оптичного хвилеводу та середовища посилення, а також оптичні компоненти, такі як решіткові волокна та муфти. Це не вимагає механічного регулювання оптичного шляху, а механізм компактний і простий в інтеграції. Порівняно з традиційними твердотільними лазерами та напівпровідниковими лазерами, він має технологічні та продуктивні переваги, такі як висока якість променя, хороша стабільність, сильна стійкість до екологічних перешкод, відсутність коригування, без технічного обслуговування та компактної структури. Через те, що іони, що лежать, є переважно ND+3, YB+3, ER+3, TM+3, HO+3, які використовують рідкісні земні волокна як носіонати, волокно, розроблений компанією, також може називатися рідкісним лазером волокон.

Лазерне застосування: висока потужність ytterbium, легований з подвійним волокном з волокнистими волоконами, стала гарячою полем у твердотільній лазерній технології на міжнародному рівні за останні роки. Він має переваги хорошої якості променя, компактної структури та високої ефективності конверсії, а також має широкі перспективи застосування в промисловій обробці та інших галузях. Подвійні клади, допіновані волокна Ytterbium, підходять для напівпровідникового лазерного насосів, з високою ефективністю з’єднання та високою потужністю виходу лазера, і є основним напрямком розвитку допедних волокон Ytterbium. Китайський подвійний клад ytterbium, що лежить в клітковині, вже не нарівні з підвищеним рівнем зарубіжних країн. Волокно з легованим волокном Ytterbium, Double Clad ytterbium допедується волокно, а також допеде волокно Erbium ytterbium co, розроблені в Китаї, досягли підвищення рівня подібних іноземних продуктів з точки зору продуктивності та надійності, мають переваги витрат та мають основні запатентовані технології для декількох продуктів та методів.

Всесвітньо відома німецька IPG-лазерна компанія нещодавно оголосила, що їх нещодавно запущена лазерна система, що лежить в допіні, має чудові характеристики променя, термін експлуатації понад 50000 годин, центральна довжина хвилі викидів 1070 нм-1080 нм та вихідна потужність до 20 кВт. Він застосовувався в тонкому зварюванні, різанні та бурінні скелі.

Лазерні матеріали є основним та основою для розвитку лазерних технологій. У лазерній промисловості завжди була приказка про те, що "одне покоління матеріалів, одне покоління пристроїв". Для розробки передових та практичних лазерних пристроїв необхідно спочатку володіти високопродуктивними лазерними матеріалами та інтегрувати інші відповідні технології. Лазерні кристали та лазерне скло, що лежать в якості нової сили твердих лазерних матеріалів, сприяють інноваційному розвитку волоконно-силових лазерних технологій, особливо в передових лазерних технологіях, таких як лазери з високою потужністю, лазери з високою енергією та лазери з високою енергією.

Крім того, Ytterbium також використовується як флуоресцентний активатор порошку, радіо кераміку, добавки для компонентів електронної комп'ютерної пам'яті (магнітні бульбашки) та оптичні добавки зі скла. Слід зазначити, що ітріум і ітріум - це рідкісні елементи Землі. Хоча існують суттєві відмінності в англійських іменах та символах елементів, китайський фонетичний алфавіт має однакові склади. У деяких китайських перекладах ітріум іноді помилково називають ітрієм. У цьому випадку нам потрібно простежити оригінальний текст і поєднати символи елементів для підтвердження.