Чароўны элемент рэдкай зямлі: YTTERBIUM

Ytterbium: Атамны нумар 70, атамная маса 173.04, назва элемента, атрыманае з месца яго адкрыцця. Змест Ytterbium у скарыначку складае 0,000266%, у асноўным прысутнічае ў фосфарыце і чорных рэдкіх золатавых адкладах. Змест у маназіце складае 0,03%, і ёсць 7 натуральных ізатопаў

Выяўляў

Аўтар: Марынак

Час: 1878 г.

Месцазнаходжанне: Швейцарыя

У 1878 годзе швейцарскія хімікі Джын Чарльз і Г Марыньён выявілі новы элемент рэдкай зямлі ў "Эрбіуме". У 1907 годзе Ульбан і Вайлс адзначылі, што Marignac аддзяліла сумесь аксіду лютэтыя і аксіду ytterbium. У памяць аб невялікай вёсцы па мянушцы Ітэербі каля Стакгольма, дзе была выяўлена руда Ітрыя, гэты новы элемент быў названы Ітэрбіем з сімвалам yb.

Канфігурацыя электронаў

Канфігурацыя электронаў
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14

Метал

Металічны ytterbium - гэта срэбная шэрая, пластычная і мае мяккую тэкстуру. Пры пакаёвай тэмпературы yterbium можа павольна акісляцца паветрам і вадой.

Існуе дзве крышталічныя структуры: α- Тып - гэта кубічная крыштальная сістэма, арыентаваная на твар (пакаёвая тэмпература -798 ℃); β- Тып- гэта кубічная (вышэй 798 ℃). Кропка плаўлення 824 ℃, кропка кіпення 1427 ℃, адносная шчыльнасць 6.977 （α- тып), 6,54 （β- тып).

Нерастваральны ў халоднай вадзе, раствараецца ў кіслот і вадкім аміяку. У паветры ён даволі стабільны. Падобна да Самарыя і еўрапейскага, Іттэрбій належыць да зменнай валентнасці рэдкай Зямлі, а таксама можа быць у станоўчым двухгадовым стане, акрамя таго, што звычайна трывалентна.

З -за гэтай зменнай валентнай характарыстыкі, падрыхтоўка металічнага yterbium не павінна ажыццяўляцца электралізу, а шляхам метаду зніжэння дыстыляцыі для падрыхтоўкі і ачысткі. Звычайна метал Lanthanum выкарыстоўваецца ў якасці аднаўленчага агента для зніжэння дыстыляцыі, выкарыстоўваючы розніцу паміж высокім ціскам пары металу ytterbium і нізкім ціскам пары металу лантану. У якасці альтэрнатывы,тулій, ytterbiumілютэтканцэнтраты можна выкарыстоўваць у якасці сыравіны, іметалічны лантанможа быць выкарыстаны ў якасці аднаўленчага агента. У вакуумных умовах высокай тэмпературы> 1100 ℃ і <0,133PA метал yterbium можна непасрэдна здабываць шляхам зніжэння дыстыляцыі. Як і Самарыя і еўрапей, іттэрбій таксама можна аддзяліць і ачышчацца за кошт вільготнага зніжэння. Звычайна канцэнтраты Thulium, Yterbium і Lutetium выкарыстоўваюцца ў якасці сыравіны. Пасля растварэння yterbium зводзіцца да двухбаковага стану, што выклікае значныя адрозненні ва ўласцівасцях, а потым аддзелены ад іншых трывалентных рэдкіх земляў. Вытворчасць высокай чысцініаксід ytterbiumЗвычайна праводзяцца пры дапамозе экстрактыўнай храматаграфіі або метаду іёна。。

Прымяненне

Выкарыстоўваецца для вытворчасці спецыяльных сплаваў. Сплавы YTTerbium былі ўжыты ў стаматалагічнай медыцыне для металургічных і хімічных эксперыментаў.

У апошнія гады Yterbium з'явіўся і хутка развіваўся ў галіне валаконна -аптычнай сувязі і лазернай тэхналогіі.

Пры будаўніцтве і распрацоўцы "Інфармацыйная шаша", камп'ютэрныя сеткі і міжгароднія аптычныя сістэмы перадачы валокнаў маюць усё больш высокія патрабаванні да прадукцыйнасці аптычных валокнаў, якія выкарыстоўваюцца ў аптычнай камунікацыі. Іёны YTTerbium, дзякуючы іх выдатным спектральным уласцівасцям, могуць быць выкарыстаны ў якасці матэрыялаў для ўзмацнення валокнаў для аптычнай сувязі, як і Эрбіум і Тулій. Нягледзячы на ​​тое, што рэдкая зямная элемент Erbium па-ранейшаму застаецца галоўным гульцом у падрыхтоўцы ўзмацняльнікаў валакна, традыцыйныя кварцавыя валокны, якія легаюць эрбіем, маюць невялікую прапускную здольнасць узмацнення (30 нм), што абцяжарвае задавальненне патрабаванняў высокай хуткасці і перадачы інфармацыі высокай магутнасці. Іёны YB3+маюць значна большы перасек паглынання, чым іёны ER3+каля 980 нм. Дзякуючы эфекту сенсібілізацыі YB3+і перадачы энергіі эрбію і yTTerbium, святло 1530 нм можа быць значна павышана, што значна павышае эфектыўнасць узмацнення святла.

У апошнія гады даследчыкі ўсё больш аддаюць перавагу эрбіем YTTERBIUM CO, легаванага фасфатнага шкла. Фосфатныя і фторофасфатныя акуляры маюць добрую хімічную і цеплавую ўстойлівасць, а таксама шырокую інфрачырвоную прапускную здольнасць і вялікія нераўнамерныя характарыстыкі пашырэння, што робіць іх ідэальнымі матэрыяламі для шырокапалоснага і высокага ўзмацнення валакна, які ўзмацняецца эрбіем. Yb3+лекаваныя ўзмацняльнікі валакна могуць дасягнуць узмацнення магутнасці і малых узмацнення сігналу, робячы іх прыдатнымі для такіх палёў, як валаконна -аптычныя датчыкі, лазерная сувязь вольнай прасторы і ўльтра кароткае імпульснае ўзмацненне. У цяперашні час Кітай пабудаваў найбуйнейшую ў свеце ёмістасць з адзіным каналам і найбольш хуткая хуткасць аптычнай сістэмы перадачы і мае самую шырокую інфармацыю ў свеце. Іттэрбій легіраваны і іншыя рэдказямечныя ўзмацняльнікі валакна і лазерныя матэрыялы гуляюць вырашальную і значную ролю ў іх.

Спектральныя характарыстыкі yterbium таксама выкарыстоўваюцца ў якасці якасных лазерных матэрыялаў, як у якасці лазерных крышталяў, лазерных акуляраў, так і валокнаў. 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 Фторофасфат (YB: S-Fap), легаваны ytterbium yttrium vanadate (YB: YV04), легаваны YTTERBIUM і сілікат. Semiconductor Laser (LD)-гэта новы тып крыніцы помпы для цвёрдацельных лазераў. YB: YAG мае мноства характарыстык, прыдатных для высокай магутнасці LD, і стала лазерным матэрыялам для высокай магутнай помпай LD. YB: S-Fap Crystal можа быць выкарыстаны ў якасці лазернага матэрыялу для лазернага ядзернага зліцця ў будучыні, які прыцягнуў увагу людзей. У наладжвальных лазерных крышталях існуе хром ytterbium holmium yttrium aluminum aluminum garnet (Cr, YB, HO: YAGG) з даўжынёй хваль ад 2,84 да 3,05 мк, пастаянна рэгулюецца паміж м. Згодна са статыстыкай, большасць інфрачырвоных боегалоўкаў, якія выкарыстоўваюцца ў ракет па ўсім свеце, выкарыстоўваюць 3-5 мкм, таму развіццё CR, YB, HO: YSGG-лазеры могуць забяспечыць эфектыўнае ўмяшанне для сярэдняга інфрачырвонага кіраванага ўзбраення зброі і мае важнае ваеннае значэнне. Кітай дасягнуў шэрагу інавацыйных вынікаў з міжнародным узроўнем прасунутага ўзроўню ў галіне легаванага легаванага ітербіем крышталяў (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP і г.д.), вырашаючы ключавыя тэхналогіі, такія як рост крышталяў і лазерны хуткі, пульс, бесперапынны і рэгуляваны выхад. Вынікі даследаванняў прымяняліся ў нацыянальнай абароне, прамысловасці і навуковай інжынерыі, а легаваныя крышталічныя прадукты Yterbium былі экспартаваны ў некалькі краін і рэгіёнаў, такіх як ЗША і Японія.

Яшчэ адна асноўная катэгорыя лазерных матэрыялаў Yterbium - гэта лазернае шкло. Былі распрацаваны розныя лазерныя акуляры з высокім выкідам, у тым ліку германій-тэлурыт, крэмніевы ніёбат, борат і фасфат. З-за прастаты ліцця шкла, гэта можа быць зроблена ў вялікія памеры і мае такія характарыстыкі, як высокая перадача святла і высокая аднастайнасць, што дазваляе вырабляць лазеры з высокай магутнасцю. Звыклым лазерным шклом рэдкай зямлі было ў асноўным неадымавым шклом, якое мае гісторыю развіцця больш за 40 гадоў і сталыя тэхналогіі вытворчасці і прымянення. Гэта заўсёды быў пераважным матэрыялам для лазерных прылад з высокай магутнасцю і выкарыстоўваўся ў ядзерных эксперыментальных прыладах і лазернай зброі. Лазерныя прылады высокай магутнасці, пабудаваныя ў Кітаі, якія складаюцца з лазернага неадымавага шкла ў якасці асноўнага лазернага асяроддзя, дасягнулі ўзроўню сусветнага ўзроўню ў свеце. Але лазернае неодымнае шкло зараз сутыкаецца з магутнай праблемай ад Laser Yterbium Glass.

У апошнія гады вялікая колькасць даследаванняў паказала, што многія ўласцівасці лазернага шкла Yterbium перавышаюць рэчывы неодымавага шкла. З -за таго, што Luminescence yterbium мае толькі два ўзроўні энергіі, эфектыўнасць захоўвання энергіі высокая. У той жа прыбытак, шкло Yterbium мае эфектыўнасць захоўвання энергіі ў 16 разоў вышэй, чым у неодымнага шкла, і тэрмін службы флуарэсцэнцыі ў 3 разы больш, чым у Neodymium Glass. Ён таксама мае такія перавагі, як высокая канцэнтрацыя допінгу, прапускная здольнасць паглынання і можа быць непасрэдна запампоўвацца паўправаднікоў, што робіць яго вельмі прыдатным для лазераў з высокай магутнасцю. Аднак практычнае прымяненне лазернага шкла YTTERBIUM часта абапіраецца на дапамогу неадыму, напрыклад, выкарыстанне ND3+у якасці сенсібілізатара, каб прымусіць лазернае шкло YTTERBIUM працаваць пры пакаёвай тэмпературы, а μ лазернай выкіды дасягаецца пры даўжыні М. Такім чынам, Ytterbium і Neodyium з'яўляюцца канкурэнтамі, і супрацоўнікамі сумеснай працы ў галіне лазернага шкла.

Карэкціруючы шкляны склад, можна палепшыць мноства люмінесцэнтных уласцівасцей лазернага шкла Yterbium. З развіццём лазераў з высокай магутнасцю ў якасці асноўнага кірунку, лазеры, вырабленыя з лазернага шкла Yterbium, усё часцей выкарыстоўваюцца ў сучаснай прамысловасці, сельскай гаспадарцы, медыцыне, навуковых даследаваннях і ваенных прымяненнях.

Ваеннае выкарыстанне: Выкарыстанне энергіі, атрыманай ядзерным зліццём у якасці энергіі, заўсёды было чаканай мэтай, і дасягненне кантраляванага ядзернага зліцця стане важным сродкам для чалавецтва для вырашэння праблем з энергіяй. Лазернае шкло Ytterbium становіцца пераважным матэрыялам для дасягнення мадэрнізацыі інерцыйнага зліцця ўтрымання (ICF) у 21 стагоддзі з -за выдатнай лазернай працы.

Лазерная зброя выкарыстоўвае велізарную энергію лазернага прамяня для ўдару і знішчэння мішэняў, ствараючы тэмпературу мільярдаў градусаў Цэльсія і непасрэдна атакуючы хуткасць святла. Іх можна называць Надана і мець вялікую смяротнасць, асабліва прыдатныя для сучасных сістэм зброі супрацьпаветранай абароны ў вайне. Выдатная прадукцыйнасць лазернага шкла Yterbium зрабіла яго важным асноўным матэрыялам для вырабу высокай магутнасці і высокапрадукцыйнай лазернай зброі.

Валаконнае лазер - гэта хутка развіваецца новая тэхналогія, а таксама належыць да поля лазерных шкла. Валаконны лазер - гэта лазер, які выкарыстоўвае абалоніну ў якасці лазернай асяроддзя, якая з'яўляецца прадуктам спалучэння валакна і лазернай тэхналогіі. Гэта новая лазерная тэхналогія, распрацаваная на аснове тэхналогіі ўзмацняльніка валакна Erbium (EDFA). Лазер валокнаў складаецца з паўправадніковага лазернага дыёда ў якасці крыніцы помпы, валаконна -аптычнага хвалявода і асяроддзя ўзмацнення, а таксама аптычных кампанентаў, такіх як рашоткі і муфты. Гэта не патрабуе механічнай карэкціроўкі аптычнага шляху, і механізм кампактны і просты ў інтэграцыі. У параўнанні з традыцыйнымі цвёрдацельнымі лазерамі і паўправадніковымі лазерамі, ён мае тэхналагічныя і эфектыўныя перавагі, такія як якасць высокай прамяня, добрая ўстойлівасць, моцная ўстойлівасць да ўмяшання навакольнага асяроддзя, без карэкціроўкі, адсутнасці абслугоўвання і кампактнай структуры. З -за таго, што іёны легіраваных у асноўным складаюць nd+3, yb+3, er+3, tm+3, ho+3, якія выкарыстоўваюць рэдкае Зямлі ў якасці асяроддзя ўзмацнення, лазер валокнаў, распрацаваны кампаніяй, таксама можа быць названы лазерным валаконным лазерным рэдкасцю.

Лазернае прымяненне: у апошнія гады ў цвёрдацельных тэхналогіях з высокай магутнасцю Yterbium Deped Deped Clat Laser стала гарачым полем у цвёрдацельнай лазернай тэхналогіі. Ён мае перавагі добрай якасці прамяня, кампактнай структуры і высокай эфектыўнасці канверсіі, а таксама мае шырокія перспектывы прымянення ў прамысловай апрацоўцы і іншых галінах. Падвойныя апранутыя валакна ytterbium падыходзяць для лазернай прапампоўкі паўправаднікоў, з высокай эфектыўнасцю сувязі і высокай выходнай магутнасцю лазера, і з'яўляюцца асноўным кірункам развіцця лекавых валокнаў Yterbium. Кітайская двайная апранутая тэхналогія валакна YTTERBIUM ужо не ў параўнанні з узроўнем запушчанага ўзроўню замежных краін. Валакно з легаванай іттэрбіем, двайное апранутае легаванае валакно Іттэрбія і Erbium ytterbium co velace, распрацаваныя ў Кітаі, дасягнулі ўдасканаленага ўзроўню аналагічнай замежнай прадукцыі з пункту гледжання прадукцыйнасці і надзейнасці, маюць перавагі і маюць асноўныя запатэнтаваныя тэхналогіі для некалькіх прадуктаў і метадаў.

Сусветна вядомая нямецкая кампанія IPG лазерная кампанія нядаўна абвясціла, што іх нядаўна запушчаная лесаравая лазерная сістэма yterbium мае выдатныя характарыстыкі прамяня, тэрмін службы помпы звыш 50000 гадзін, цэнтральная даўжыня хвалі выпраменьвання 1070 нм-1080 Нм і магутнасць выхаду да 20 кВт. Ён наносіўся пры дробнай зварцы, рэзанні і бурэнні скалы.

Лазерныя матэрыялы - гэта ядро ​​і аснова для развіцця лазернай тэхналогіі. У лазернай галіне заўсёды была прыказка, што "аднакаранёвае матэрыялы, адзін пакаленне прылад". Каб распрацаваць перадавыя і практычныя лазерныя прылады, неабходна спачатку валодаць высокапрадукцыйнымі лазернымі матэрыяламі і інтэграваць іншыя адпаведныя тэхналогіі. Лазерныя крышталі і лазернае шкло Ytterbium, як новая сіла цвёрдых лазерных матэрыялаў, спрыяюць інавацыйнай распрацоўцы валаконна-аптычнай сувязі і лазернай тэхналогіі, асабліва ў перадавых лазерных тэхналогіях, такіх як ядзерныя лазеры з высокай магутнасцю, высокаэнергетычныя лазерныя лазеры і ўзбраенне з высокай энергіяй.

Акрамя таго, Yterbium таксама выкарыстоўваецца ў якасці флуарэсцэнтнага парашковага актыватара, радыё -керамікі, дабавак для электронных кампанентаў памяці камп'ютэрнай памяці (магнітныя бурбалкі) і аптычных шкляных дабавак. Варта адзначыць, што Ітрый і Ітрый з'яўляюцца рэдкімі элементамі зямлі. Хоць існуюць значныя адрозненні ў ангельскіх назвах і сімвалах элементаў, кітайскі фанетычны алфавіт мае аднолькавыя склады. У некаторых кітайскіх перакладах yttrium часам памылкова называюць yttrium. У гэтым выпадку нам трэба прасачыць арыгінальны тэкст і аб'яднаць сімвалы элементаў, каб пацвердзіць.