Element maġiku ta 'art rari: ytterbium

Ytterbium: numru atomiku 70, piż atomiku 173.04, isem tal-element derivat mill-post ta 'skoperta tiegħu. Il-kontenut ta 'Ytterbium fil-qoxra huwa 0.000266%, preżenti prinċipalment f'depożiti ta' deheb rari tal-fosforit u iswed. Il-kontenut fil-monazite huwa 0.03%, u hemm 7 iżotopi naturali

Skoperta

Minn: Marinak

Ħin: 1878

Post: L-Isvizzera

Fl-1878, il-kimiċi Żvizzeri Jean Charles u G Marignac skoprew element ġdid ta 'art rari f' "erbium". Fl-1907, Ulban u Weils irrimarkaw li Marignac separa taħlita ta 'ossidu tal-lutetium u ossidu tal-ytterbium. Fil-memorja tal-villaġġ żgħir jismu Yteerby ħdejn Stokkolma, fejn ġie skopert il-minerali Yttrium, dan l-element ġdid ġie msemmi Ytterbium bis-simbolu YB.

Konfigurazzjoni tal-elettroni

Konfigurazzjoni tal-elettroni
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14

Metall

Ytterbium metalliku huwa griż tal-fidda, duttili, u għandu tessut artab. Fit-temperatura tal-kamra, Ytterbium jista 'jiġi ossidizzat bil-mod bl-arja u l-ilma.

Hemm żewġ strutturi tal-kristall: α- It-tip huwa sistema tal-kristall kubu ċċentrat fuq il-wiċċ (temperatura tal-kamra -798 ℃); β- It-tip huwa kannizzata kubika ċċentrata fil-ġisem ('il fuq minn 798 ℃). Punt tat-tidwib 824 ℃, punt tat-togħlija 1427 ℃, densità relattiva 6.977 （tip α), 6.54 （β- tip).

Li ma jinħallx f'ilma kiesaħ, li jinħall fl-aċidi u l-ammonja likwida. Huwa pjuttost stabbli fl-arja. Simili għas-Samarium u l-Europium, Ytterbium jappartjeni għall-valenza varjabbli tad-Dinja rari, u jista 'jkun ukoll fi stat divalenti pożittiv minbarra li huwa ġeneralment trivalenti.

Minħabba din il-karatteristika tal-valenza varjabbli, il-preparazzjoni ta 'ytterbium metalliku m'għandhiex titwettaq bl-elettroliżi, iżda permezz ta' metodu ta 'distillazzjoni għat-tnaqqis għall-preparazzjoni u l-purifikazzjoni. Normalment, metall lantanum jintuża bħala aġent li jnaqqas għad-distillazzjoni tat-tnaqqis, billi juża d-differenza bejn il-pressjoni għolja tal-fwar tal-metall ytterbium u l-pressjoni baxxa tal-fwar tal-metall lantanum. Inkella,thulium, ytterbium, uLutetiumkonċentrati jistgħu jintużaw bħala materja prima, uLanthanum tal-metalljista 'jintuża bħala aġent li jnaqqas. Taħt kundizzjonijiet ta 'vakwu ta' temperatura għolja ta '> 1100 ℃ u <0.133Pa, il-ytterbium tal-metall jista' jiġi estratt direttament permezz ta 'distillazzjoni ta' tnaqqis. Bħal Samarium u Europium, Ytterbium jista 'wkoll jiġi separat u ppurifikat permezz ta' tnaqqis imxarrab. Normalment, thulium, ytterbium, u konċentrati ta 'lutetium jintużaw bħala materja prima. Wara x-xoljiment, il-ytterbium jitnaqqas għal stat divalenti, li jikkawża differenzi sinifikanti fil-proprjetajiet, u mbagħad jinfired minn art rari trivalenti oħra. Il-produzzjoni ta 'purità għoljaOssidu Ytterbiumġeneralment jitwettaq permezz ta 'kromatografija ta' estrazzjoni jew metodu ta 'skambju ta' joni。

Applikazzjoni

Użat għall-manifattura ta 'ligi speċjali. Ligi Ytterbium ġew applikati fil-mediċina dentali għal esperimenti metallurġiċi u kimiċi.

Fi snin reċenti, Ytterbium ħareġ u żviluppat malajr fl-oqsma tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika u t-teknoloġija tal-lejżer.

Bil-kostruzzjoni u l-iżvilupp tal- "awtostrada tal-informazzjoni", in-netwerks tal-kompjuter u s-sistemi ta 'trasmissjoni tal-fibra ottika fuq distanza twila għandhom rekwiżiti dejjem għoljin għall-prestazzjoni ta' materjali tal-fibra ottika użati fil-komunikazzjoni ottika. Il-joni Ytterbium, minħabba l-proprjetajiet spettrali eċċellenti tagħhom, jistgħu jintużaw bħala materjali ta 'amplifikazzjoni tal-fibra għal komunikazzjoni ottika, l-istess bħal erbium u thulium. Għalkemm l-element tad-dinja rari Erbium għadu l-attur ewlieni fil-preparazzjoni ta 'amplifikaturi tal-fibra, fibri tal-kwarz tradizzjonali b'erbiju għandhom wisa' żgħir ta 'frekwenza (30nm), li jagħmilha diffiċli li tissodisfa r-rekwiżiti ta' trasmissjoni ta 'informazzjoni b'veloċità għolja u ta' kapaċità għolja. Il-joni YB3 + għandhom sezzjoni trasversali ta 'assorbiment ferm akbar minn joni ER3 + madwar 980nm. Permezz tal-effett ta 'sensitizzazzjoni ta' YB3 + u t-trasferiment tal-enerġija ta 'erbium u Ytterbium, id-dawl 1530nm jista' jkun imsaħħaħ ħafna, u b'hekk itejjeb ħafna l-effiċjenza ta 'amplifikazzjoni tad-dawl.

F’dawn l-aħħar snin, Erbium Ytterbium Co Doped Fosfat Glass kien dejjem aktar iffavorit mir-riċerkaturi. Nuċċalijiet tal-fosfat u tal-fluworofosfat għandhom stabbiltà kimika u termali tajba, kif ukoll trasmittanza wiesgħa infra-aħmar u karatteristiċi kbar ta 'twessigħ mhux uniformi, li jagħmluhom materjali ideali għall-broadband u qligħ għoli ta' amplifikazzjoni tal-fibra ta 'l-erbium-doped. L-amplifikaturi tal-fibra doped YB3 + jistgħu jiksbu amplifikazzjoni tal-qawwa u amplifikazzjoni żgħira tas-sinjal, li jagħmluhom adattati għal oqsma bħal sensuri tal-fibra ottika, komunikazzjoni tal-lejżer tal-ispazju ħieles, u amplifikazzjoni tal-polz ultra qasir. Iċ-Ċina bħalissa bnew l-akbar kapaċità ta 'kanal wieħed fid-dinja u sistema ta' trasmissjoni ottika b'veloċità mgħaġġla, u għandha l-iktar awtostrada wiesgħa ta 'informazzjoni fid-dinja. Ytterbium doped u amplifikaturi oħra tal-fibra doped tad-dinja rari u materjali tal-lejżer għandhom rwol kruċjali u sinifikanti fihom.

Il-karatteristiċi spettrali ta 'Ytterbium jintużaw ukoll bħala materjali tal-lejżer ta' kwalità għolja, kemm bħala kristalli tal-lejżer, nuċċalijiet bil-lejżer, u lejżers tal-fibra. Bħala materjal tal-lejżer b'qawwa għolja, il-kristalli tal-lejżer doped Ytterbium iffurmaw serje enormi, inkluż Ytterbium Doped Yttrium Aluminum Garnet (YB: YAG), Ytterbium doped gadolinium gallju garnet (YB: GGG), Ytterbium doped fluorophosphate (YB: FAP) Strontium fluorophosphate (YB: S-FAP), Ytterbium Doped Yttrium Vanadate (YB: YV04), Ytterbium Doped Borate, u Silikat. Laser Semiconductor (LD) huwa tip ġdid ta 'sors ta' pompa għal lejżers ta 'stat solidu. YB: YAG għandu ħafna karatteristiċi adattati għall-ippumpjar LD b'qawwa għolja u sar materjal tal-lejżer għall-ippumpjar LD b'qawwa għolja. YB: S-FAP Crystal jista 'jintuża bħala materjal tal-lejżer għall-fużjoni nukleari bil-lejżer fil-futur, li ġibed l-attenzjoni tan-nies. Fil-kristalli tal-lejżer sintonizzabbli, hemm kromju ytterbium holmium yttrium aluminum gallium garnet (cr, yb, ho: yagg) b'tulijiet ta 'mewġ li jvarjaw minn 2.84 sa 3.05 μ aġġustabbli kontinwament bejn m. Skond l-istatistika, il-biċċa l-kbira tal-warheads infra-aħmar użati fil-missili madwar id-dinja jużaw 3-5 μ Għalhekk, l-iżvilupp ta 'lasers CR, YB, YB: HO: HO: YSGG jista' jipprovdi interferenza effettiva għal kontromiżuri ta 'armi ggwidati infra-aħmar f'nofs, u għandhom sinifikat militari importanti. Iċ-Ċina kisbet serje ta 'riżultati innovattivi b'livell avvanzat internazzjonali fil-qasam tal-kristalli tal-lejżer doped Ytterbium (YB: YAG, YB: YB: FAP, YB: YB: SFAP, eċċ.), Soluzzjoni ta' teknoloġiji ewlenin bħat-tkabbir tal-kristall u l-lejżer malajr, polz, kontinwu, u produzzjoni aġġustabbli. Ir-riżultati tar-riċerka ġew applikati fid-difiża nazzjonali, l-industrija u l-inġinerija xjentifika, u l-prodotti tal-kristall doped Ytterbium ġew esportati lejn pajjiżi u reġjuni multipli bħall-Istati Uniti u l-Ġappun.

Kategorija ewlenija oħra ta 'materjali tal-lejżer Ytterbium hija l-ħġieġ bil-lejżer. Ġew żviluppati diversi nuċċalijiet bil-lejżer b'sezzjoni trasversali b'emissjoni għolja, inklużi trurite tal-ġermanju, niobate tas-silikon, borat, u fosfat. Minħabba l-faċilità tal-iffurmar tal-ħġieġ, jista 'jsir f'daqsijiet kbar u għandu karatteristiċi bħal trasmittanza ta' dawl għoli u uniformità għolja, li jagħmilha possibbli li jiġu prodotti lejżers ta 'enerġija għolja. Il-ħġieġ tal-lejżer tad-dinja rari familjari użat biex ikun prinċipalment ħġieġ tan-neodimju, li għandu storja ta 'żvilupp ta' aktar minn 40 sena u produzzjoni matura u teknoloġija ta 'applikazzjoni. Dejjem kien il-materjal preferut għal apparat tal-lejżer b'qawwa għolja u ntuża f'apparat sperimentali tal-fużjoni nukleari u armi tal-lejżer. L-apparati tal-lejżer b'qawwa għolja mibnija fiċ-Ċina, li jikkonsistu minn ħġieġ tan-neodimju bil-lejżer bħala l-mezz ewlieni tal-lejżer, laħqu l-livell avvanzat tad-dinja. Iżda l-ħġieġ tan-neodimju tal-lejżer issa qed jiffaċċja sfida qawwija mill-laser Ytterbium Glass.

F’dawn l-aħħar snin, numru kbir ta ’studji wrew li ħafna proprjetajiet ta’ ħġieġ tal-laser ytterbium jaqbżu dawk tal-ħġieġ tan-neodimju. Minħabba l-fatt li l-luminixxenza doped ta 'Ytterbium għandha biss żewġ livelli ta' enerġija, l-effiċjenza tal-ħażna tal-enerġija hija għolja. Fl-istess qligħ, il-ħġieġ Ytterbium għandu effiċjenza tal-ħażna tal-enerġija 16-il darba ogħla mill-ħġieġ tan-neodimju, u ħajja tal-fluworexxenza 3 darbiet dik tal-ħġieġ tan-neodimju. Għandu wkoll vantaġġi bħal konċentrazzjoni għolja ta 'doping, bandwidth ta' assorbiment, u jista 'jiġi ppumpjat direttament minn semikondutturi, li jagħmilha adattata ħafna għal lasers ta' enerġija għolja. Madankollu, l-applikazzjoni prattika tal-ħġieġ tal-lejżer Ytterbium ħafna drabi tiddependi fuq l-assistenza ta 'neodimju, bħalma huwa l-użu ta' ND3 + bħala sensitizzatur biex jagħmel il-ħġieġ bil-lejżer Ytterbium jopera f'temperatura tal-kamra u l-emissjoni tal-lejżer μ li tinkiseb fit-tul ta 'mewġ M. Allura, Ytterbium u Neodymium huma kemm kompetituri kif ukoll imsieħba kollaborattivi fil-qasam tal-Laser Glass.

Bl-aġġustament tal-kompożizzjoni tal-ħġieġ, ħafna proprjetajiet luminixxenti tal-ħġieġ tal-lejżer Ytterbium jistgħu jitjiebu. Bl-iżvilupp ta 'lejżers ta' enerġija għolja bħala d-direzzjoni ewlenija, il-lejżers magħmula mill-ħġieġ tal-lejżer Ytterbium qed jintużaw dejjem aktar fl-industrija moderna, l-agrikoltura, il-mediċina, ir-riċerka xjentifika, u l-applikazzjonijiet militari.

Użu militari: L-użu tal-enerġija ġġenerata mill-fużjoni nukleari peress li l-enerġija dejjem kienet għan mistenni, u l-kisba ta 'fużjoni nukleari kkontrollata se tkun mezz importanti għall-umanità biex issolvi problemi ta' enerġija. Il-ħġieġ tal-lejżer doped Ytterbium qed isir il-materjal preferut biex jinkiseb aġġornamenti tal-fużjoni inerzjali (ICF) fis-seklu 21 minħabba l-prestazzjoni eċċellenti tiegħu bil-lejżer.

L-armi bil-lejżer jużaw l-enerġija enormi ta 'raġġ tal-lejżer biex jolqtu u jeqirdu l-miri, jiġġeneraw temperaturi ta' biljuni ta 'gradi Celsius u jattakkaw direttament bil-veloċità tad-dawl. Jistgħu jissejħu bħala Nadana u għandhom letalità kbira, speċjalment adattata għal sistemi moderni ta 'armi ta' difiża bl-ajru fil-gwerra. Il-prestazzjoni eċċellenti tal-ħġieġ tal-lejżer doped Ytterbium għamlitha materjal bażiku importanti għall-manifattura ta 'armi tal-lejżer ta' enerġija għolja u ta 'prestazzjoni għolja.

Fiber Laser huwa teknoloġija ġdida li qed tiżviluppa malajr u tappartjeni wkoll għall-qasam tal-applikazzjonijiet tal-ħġieġ bil-lejżer. Fiber Laser huwa laser li juża l-fibra bħala l-mezz tal-lejżer, li huwa prodott tal-kombinazzjoni tat-teknoloġija tal-fibra u tal-lejżer. Hija teknoloġija ġdida tal-lejżer żviluppata fuq il-bażi tat-teknoloġija tal-amplifikatur tal-fibra doped Erbium (EDFA). Laser tal-fibra huwa magħmul minn dijodu tal-lejżer semikonduttur bħala s-sors tal-pompa, gwida tal-mewġ tal-fibra ottika u mezz ta 'qligħ, u komponenti ottiċi bħal fibri tal-ħakk u couplers. Ma teħtieġx aġġustament mekkaniku tal-passaġġ ottiku, u l-mekkaniżmu huwa kompatt u faċli biex tintegra. Meta mqabbel ma 'lejżers tradizzjonali ta' stat solidu u lejżers tas-semikondutturi, għandu vantaġġi teknoloġiċi u ta 'prestazzjoni bħal kwalità ta' raġġ għoli, stabbiltà tajba, reżistenza qawwija għall-interferenza ambjentali, l-ebda aġġustament, l-ebda manutenzjoni, u struttura kompatta. Minħabba l-fatt li l-joni doped huma prinċipalment ND + 3, YB + 3, ER + 3, TM + 3, HO + 3, li kollha jużaw fibri rari tad-dinja bħala mezzi ta 'qligħ, il-laser tal-fibra żviluppata mill-kumpanija tista' tissejjaħ ukoll laser rari tal-fibra tad-dinja.

Applikazzjoni bil-lejżer: LASER DOPED DOPED DOPED DOPED DOPED DOPED LASE HOT FIL-LASER SOLID-STATE TEKNOLOĠIJA FIL-LASER F’dawn l-aħħar snin. Għandu l-vantaġġi ta 'kwalità tajba tar-raġġ, struttura kompatta, u effiċjenza ta' konverżjoni għolja, u għandu prospetti wiesgħa ta 'applikazzjoni fl-ipproċessar industrijali u oqsma oħra. Il-fibri doppji doppji doppji ta 'Ytterbium huma adattati għall-ippumpjar tal-lejżer semikondutturi, b'effiċjenza għolja ta' akkoppjar u qawwa għolja tal-produzzjoni tal-lejżer, u huma d-direzzjoni ewlenija ta 'żvilupp tal-fibri doped Ytterbium. It-teknoloġija tal-fibra doped tad-dopat doppju tad-doppju tad-doppju taċ-Ċina m'għadhiex daqs il-livell avvanzat ta 'pajjiżi barranin. Il-fibra doped tal-Ytterbium, il-fibra doped doppja ta 'Ytterbium, u l-Erbium Ytterbium Co Doped Fiber żviluppata fiċ-Ċina laħqu l-livell avvanzat ta' prodotti barranin simili f'termini ta 'prestazzjoni u affidabilità, għandhom vantaġġi ta' spejjeż, u għandhom teknoloġiji brevettati għal prodotti u metodi multipli.

Il-kumpanija tal-lejżer IPG Ġermaniża ta 'fama dinjija reċentement ħabbret li s-sistema tal-lejżer tal-fibra doped Ytterbium li għadha kemm ġiet imnedija għandha karatteristiċi ta' raġġ eċċellenti, ħajja ta 'pompa ta' aktar minn 50000 siegħa, tul ta 'mewġa ta' emissjoni ċentrali ta '1070nm-1080nm, u qawwa tal-ħruġ ta' sa 20kW. Ġie applikat fl-iwweldjar fin, qtugħ u tħaffir tal-blat.

Materjali bil-lejżer huma l-qalba u l-pedament għall-iżvilupp tat-teknoloġija tal-lejżer. Dejjem kien hemm qal fl-industrija tal-lejżer li "ġenerazzjoni ta 'materjali, ġenerazzjoni waħda ta' apparati". Biex jiġu żviluppati apparati tal-lejżer avvanzati u prattiċi, huwa meħtieġ li l-ewwel ikollhom materjali bil-lejżer ta 'prestazzjoni għolja u jintegraw teknoloġiji oħra rilevanti. Kristalli tal-lejżer doped Ytterbium u ħġieġ bil-lejżer, bħala l-forza l-ġdida ta 'materjali tal-lejżer solidi, qed jippromwovu l-iżvilupp innovattiv tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika u t-teknoloġija tal-lejżer, speċjalment f'teknoloġiji tal-lejżer avvanzati bħal lasers ta' fużjoni nukleari ta 'enerġija għolja, lasers b'enerġija għolja li jegħlbu l-lasers tal-madum, u lasers ta' armi ta 'enerġija għolja.

Barra minn hekk, Ytterbium jintuża wkoll bħala attivatur fluworexxenti, ċeramika tar-radju, addittivi għal komponenti elettroniċi tal-memorja tal-kompjuter (bżieżaq manjetiċi), u addittivi ottiċi tal-ħġieġ. Għandu jiġi enfasizzat li yttrium u yttrium huma t-tnejn elementi tad-dinja rari. Għalkemm hemm differenzi sinifikanti fl-ismijiet Ingliżi u s-simboli tal-elementi, l-alfabett fonetiku Ċiniż għandu l-istess sillabi. F’xi traduzzjonijiet Ċiniżi, Yttrium xi kultant jissejjaħ bi żball bħala Yttrium. F'dan il-każ, għandna bżonn nintraċċaw it-test oriġinali u ngħaqqdu simboli tal-element biex nikkonfermaw.