Element Maġiku tad-Dinja Rari: Itterbju

ItterbjuNumru atomiku 70, piż atomiku 173.04, isem tal-element derivat mill-post tal-iskoperta tiegħu. Il-kontenut ta'itterbjufil-qoxra hija ta' 0.000266%, preżenti l-aktar f'depożiti ta' fosforit u deheb iswed rari, filwaqt li l-kontenut fil-monażite huwa ta' 0.03%, b'7 iżotopi naturali.

Niskopru l-Istorja

Skoperta minn: Marinak

Ħin: 1878

Post: L-Iżvizzera 

Fl-1878, il-kimiċi Żvizzeri Jean Charles u G Marignac skoprew element ġdid rari tad-dinja fl-“erbju”. Fl-1907, Ulban u Weils irrimarkaw li Marignac issepara taħlita ta’ ossidu tal-lutezju u ossidu tal-itterbju. B’tifkira tar-raħal żgħir jismu Yteerby ħdejn Stokkolma, fejn ġie skopert il-mineral tal-ittriju, dan l-element ġdid ingħata l-isem ta’ Ytterbium bis-simbolu Yb.

Konfigurazzjoni tal-elettroni

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14

Metall

Itterbju metallikuhuwa griż fiddi, duttili, u għandu tessut artab. F'temperatura tal-kamra, l-itterbju jista' jiġi ossidizzat bil-mod bl-arja u bl-ilma.

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

Insolubbli fl-ilma kiesaħ, solubbli fl-aċidi u fl-ammonja likwida. Huwa pjuttost stabbli fl-arja. Simili għas-samarium u l-ewropju, l-itterbju jappartjeni għall-element rari tad-dinja b'valenza varjabbli, u jista' jkun ukoll fi stat divalenti pożittiv minbarra li ġeneralment ikun trivalenti.

Minħabba din il-karatteristika ta' valenza varjabbli, il-preparazzjoni tal-itterbju metalliku m'għandhiex titwettaq permezz ta' elettroliżi, iżda permezz ta' metodu ta' distillazzjoni ta' tnaqqis għall-preparazzjoni u l-purifikazzjoni. Normalment,metall tal-lantanjujintuża bħala aġent li jnaqqas għad-distillazzjoni tat-tnaqqis, billi juża d-differenza bejn il-pressjoni għolja tal-fwar tal-metall itterbju u l-pressjoni baxxa tal-fwar tal-metall lantanju. Alternattivament,tulju, itterbju, ulutezjuIl-konċentrati jistgħu jintużaw bħala materja prima, u l-lantanju tal-metall jista' jintuża bħala aġent li jnaqqas. Taħt kundizzjonijiet ta' vakwu f'temperatura għolja ta' >1100 ℃ u <0.133Pa, l-itterbju tal-metall jista' jiġi estratt direttament permezz ta' distillazzjoni ta' tnaqqis. Bħalsamarjuuewropju,L-itterbju jista' wkoll jiġi separat u ppurifikat permezz ta' tnaqqis fl-imxarrab. Normalment, il-konċentrati tat-tulju, l-itterbju, u l-lutezju jintużaw bħala materja prima. Wara x-xoljiment, l-itterbju jitnaqqas għal stat divalenti, u jikkawża differenzi sinifikanti fil-proprjetajiet, u mbagħad jiġi separat minn elementi rari trivalenti oħra. Il-produzzjoni ta' ossidu tal-itterbju ta' purità għolja ġeneralment titwettaq permezz ta' kromatografija ta' estrazzjoni jew metodu ta' skambju joniku.

Applikazzjoni

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

Fi snin reċenti, l-itterbju ħareġ u żviluppa malajr fl-oqsma tal-komunikazzjoni bil-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 distanzi twal għandhom rekwiżiti dejjem akbar għall-prestazzjoni tal-materjali tal-fibra ottika użati fil-komunikazzjoni ottika. Il-joni tal-itterbju, minħabba l-proprjetajiet spettrali eċċellenti tagħhom, jistgħu jintużaw bħala materjali ta' amplifikazzjoni tal-fibra għall-komunikazzjoni ottika, bħalma...erbjuutuljuGħalkemm l-element rari tad-dinja erbju għadu l-attur ewlieni fil-preparazzjoni tal-amplifikaturi tal-fibra, il-fibri tradizzjonali tal-kwarz iddoppjati bl-erbju għandhom bandwidth ta' qligħ żgħir (30nm), li jagħmilha diffiċli biex jintlaħqu r-rekwiżiti ta' trasmissjoni ta' informazzjoni b'veloċità għolja u kapaċità għolja. Il-joni Yb3+ għandhom sezzjoni trasversali ta' assorbiment ħafna akbar mill-joni Er3+ madwar 980nm. Permezz tal-effett ta' sensibilizzazzjoni ta' Yb3+ u t-trasferiment tal-enerġija tal-erbju u l-itterbju, id-dawl ta' 1530nm jista' jittejjeb ħafna, u b'hekk tittejjeb ħafna l-effiċjenza tal-amplifikazzjoni tad-dawl.

Fi snin reċenti, il-ħġieġ tal-fosfat ko-dopat bl-erbium-ytterbium sar dejjem aktar iffavorit mir-riċerkaturi. Il-ħġieġ tal-fosfat u tal-fluworofosfat għandu stabbiltà kimika u termali tajba, kif ukoll trażmittanza infra-aħmar wiesgħa u karatteristiċi kbar ta' twessigħ mhux uniformi, li jagħmluhom materjali ideali għall-broadband u l-ħġieġ tal-fibra tal-amplifikazzjoni dopat bl-erbium b'qligħ għoli. L-amplifikaturi tal-fibra dopat bl-Yb3+ jistgħu jiksbu amplifikazzjoni tal-qawwa u amplifikazzjoni żgħira tas-sinjali, li jagħmluhom adattati għal oqsma bħal sensuri tal-fibra ottika, komunikazzjoni bil-lejżer fl-ispazju ħieles, u amplifikazzjoni tal-polz ultra qasir. Iċ-Ċina bħalissa bniet l-akbar kapaċità ta' kanal wieħed fid-dinja u s-sistema ta' trasmissjoni ottika bl-aktar veloċità mgħaġġla, u għandha l-aktar awtostrada wiesgħa ta' informazzjoni fid-dinja. L-amplifikaturi tal-fibra dopat bl-Ytterbium u materjali oħra tad-dinja rari u l-materjali tal-lejżer għandhom rwol kruċjali u sinifikanti fihom.

Il-karatteristiċi spettrali tal-itterbju jintużaw ukoll bħala materjali tal-lejżer ta’ kwalità għolja, kemm bħala kristalli tal-lejżer, ħġieġ tal-lejżer, kif ukoll lejżers tal-fibra. Bħala materjal tal-lejżer ta’ qawwa għolja, il-kristalli tal-lejżer iddoppjati bl-itterbju ffurmaw serje enormi, inkluż iddoppjat bl-itterbjuittriju aluminjugranata (Yb: YAG), iddoppjata bl-itterbjugadolinjuGranata tal-gallju (Yb: GGG), fluworofosfat tal-kalċju ddoppjat bl-itterbju (Yb: FAP), fluworofosfat tal-istronzju ddoppjat bl-itterbju (Yb: S-FAP), vanadat tal-ittriju ddoppjat bl-itterbju (Yb: YV04), borat ddoppjat bl-itterbju, u silikat. Il-lejżer semikonduttur (LD) huwa tip ġdid ta' sors ta' pompa għal lejżers ta' stat solidu. Yb: YAG għandu ħafna karatteristiċi adattati għall-ippumpjar LD ta' qawwa għolja u sar materjal tal-lejżer għall-ippumpjar LD ta' qawwa għolja. Il-kristall Yb: S-FAP jista' jintuża bħala materjal tal-lejżer għall-fużjoni nukleari bil-lejżer fil-futur, li ġibed l-attenzjoni tan-nies. Fil-kristalli tal-lejżer aġġustabbli, hemm granata tal-gallju tal-kromju itterbju holmium ittriju aluminju (Cr, Yb, Ho: YAGG) b'tul ta' mewġ li jvarja minn 2.84 sa 3.05 μ Aġġustabbli kontinwament bejn m. Skont l-istatistika, il-biċċa l-kbira tat-testati tal-gwerra infra-aħmar użati fil-missili madwar id-dinja jużaw 3-5 μ. Għalhekk, l-iżvilupp tal-lejżers Cr, Yb, Ho: YSGG jista' jipprovdi interferenza effettiva għal kontromiżuri ta' armi ggwidati bl-infra-aħmar tan-nofs, u għandu sinifikat militari importanti. Iċ-Ċina kisbet serje ta' riżultati innovattivi b'livell avvanzat internazzjonali fil-qasam tal-kristalli tal-lejżer iddoppjati bl-itterbju (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, eċċ.), u ssolvi teknoloġiji ewlenin bħat-tkabbir tal-kristalli u l-output veloċi, impulsiv, kontinwu u aġġustabbli tal-lejżer. Ir-riżultati tar-riċerka ġew applikati fid-difiża nazzjonali, l-industrija u l-inġinerija xjentifika, u l-prodotti tal-kristall iddoppjati bl-itterbju ġew esportati lejn diversi pajjiżi u reġjuni bħall-Istati Uniti u l-Ġappun.

Kategorija ewlenija oħra ta' materjali tal-lejżer tal-itterbju hija l-ħġieġ tal-lejżer. Ġew żviluppati diversi ħġieġ tal-lejżer b'sezzjoni trasversali ta' emissjoni għolja, inklużi t-tellurit tal-ġermanju, in-nijobat tas-silikon, il-borat, u l-fosfat. Minħabba l-faċilità tal-iffurmar tal-ħġieġ, jista' jsir f'daqsijiet kbar u għandu karatteristiċi bħal trasmissjoni għolja tad-dawl u uniformità għolja, li jagħmluha possibbli li jiġu prodotti lejżers ta' qawwa għolja. Il-ħġieġ tal-lejżer familjari tad-dinja rari kien jintuża prinċipalmentneodimjuħġieġ, li għandu storja ta' żvilupp ta' aktar minn 40 sena u teknoloġija matura ta' produzzjoni u applikazzjoni. Dejjem kien il-materjal preferut għal apparati bil-lejżer ta' qawwa għolja u ntuża f'apparati sperimentali ta' fużjoni nukleari u armi bil-lejżer. L-apparati bil-lejżer ta' qawwa għolja mibnija fiċ-Ċina, jikkonsistu minn lejżerneodimjuIl-ħġieġ bħala l-mezz ewlieni tal-lejżer, laħaq il-livell avvanzat fid-dinja. Iżda l-ħġieġ tan-neodimju bil-lejżer issa qed jiffaċċja sfida qawwija mill-ħġieġ tal-itterbju bil-lejżer.

Fi snin reċenti, numru kbir ta’ studji wrew li ħafna proprjetajiet tal-ħġieġ tal-lejżer itterbju jaqbżu dawk ta’neodimjuħġieġ. Minħabba l-fatt li l-luminexxenza ddoppjata bl-itterbju għandha biss żewġ livelli ta' enerġija, l-effiċjenza tal-ħażna tal-enerġija hija għolja. Bl-istess qligħ, il-ħġieġ tal-itterbju 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 lejżers ta' qawwa għolja. Madankollu, l-applikazzjoni prattika tal-ħġieġ tal-lejżer tal-itterbju ħafna drabi tiddependi fuq l-għajnuna tan-neodimju, bħall-użu ta' Nd3+ bħala sensitizzatur biex il-ħġieġ tal-lejżer tal-itterbju jopera f'temperatura tal-kamra u l-emissjoni tal-lejżer μ tinkiseb f'tul ta' mewġa m. Għalhekk, l-itterbju u n-neodimju huma kemm kompetituri kif ukoll imsieħba kollaborattivi fil-qasam tal-ħġieġ tal-lejżer.

Billi taġġusta l-kompożizzjoni tal-ħġieġ, ħafna mill-proprjetajiet luminexxenti tal-ħġieġ tal-lejżer tal-itterbju jistgħu jittejbu. Bl-iżvilupp ta' lejżers ta' qawwa għolja bħala d-direzzjoni ewlenija, il-lejżers magħmula mill-ħġieġ tal-lejżer tal-itterbju 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 bħala enerġija minn dejjem kien mira mistennija, u l-kisba ta' fużjoni nukleari kkontrollata se tkun mezz importanti għall-umanità biex issolvi l-problemi tal-enerġija. Il-ħġieġ tal-lejżer iddoppjat bl-itterbju qed isir il-materjal preferut biex jinkisbu aġġornamenti tal-fużjoni b'konfinament inerzjali (ICF) fis-seklu 21 minħabba l-prestazzjoni eċċellenti tal-lejżer tiegħu.

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

Il-lejżer tal-fibra huwa teknoloġija ġdida li qed tiżviluppa b'rata mgħaġġla u jappartjeni wkoll għall-qasam tal-applikazzjonijiet tal-ħġieġ tal-lejżer. Il-lejżer tal-fibra huwa lejżer 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 abbażi tat-teknoloġija tal-amplifikatur tal-fibra drogat bl-erbju (EDFA). Lejżer 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-gradilja u akkoppjaturi. Ma jeħtieġx aġġustament mekkaniku tal-mogħdija ottika, u l-mekkaniżmu huwa kompatt u faċli biex jiġi integrat. Meta mqabbel mal-lejżers tradizzjonali ta' stat solidu u l-lejżers semikondutturi, għandu vantaġġi teknoloġiċi u ta' prestazzjoni bħal kwalità għolja tar-raġġ, stabbiltà tajba, reżistenza qawwija għall-interferenza ambjentali, l-ebda aġġustament, l-ebda manutenzjoni, u struttura kompatta. Minħabba l-fatt li l-joni drogati huma prinċipalment Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3, li kollha jużaw fibri tad-dinja rari bħala mezz ta' qligħ, il-lejżer tal-fibra żviluppat mill-kumpanija jista' jissejjaħ ukoll lejżer tal-fibra tad-dinja rari.

Applikazzjoni tal-lejżer: Il-lejżer tal-fibra b'kisja doppja ddoppjata bl-itterbju ta' qawwa għolja sar qasam jaħraq fit-teknoloġija tal-lejżer ta' stat solidu internazzjonalment f'dawn l-aħħar snin. Għandu l-vantaġġi ta' kwalità tajba tar-raġġ, struttura kompatta, u effiċjenza għolja ta' konverżjoni, u għandu prospetti wesgħin ta' applikazzjoni fl-ipproċessar industrijali u oqsma oħra. Il-fibri ddoppjati bl-itterbju b'kisja doppja huma adattati għall-ippumpjar tal-lejżer tas-semikondutturi, b'effiċjenza għolja ta' akkoppjar u qawwa għolja ta' ħruġ tal-lejżer, u huma d-direzzjoni ewlenija tal-iżvilupp tal-fibri ddoppjati bl-itterbju. It-teknoloġija tal-fibra ddoppjata bl-itterbju b'kisja doppja taċ-Ċina m'għadhiex fl-istess livell tal-livell avvanzat ta' pajjiżi barranin. Il-fibra ddoppjata bl-itterbju, il-fibra ddoppjata bl-itterbju b'kisja doppja, u l-fibra ddoppjata ko-erbium ytterbju żviluppata fiċ-Ċina laħqet il-livell avvanzat ta' prodotti barranin simili f'termini ta' prestazzjoni u affidabbiltà, għandha vantaġġi fl-ispejjeż, u għandha teknoloġiji ewlenin brevettati għal prodotti u metodi multipli.

Il-kumpanija Ġermaniża tal-lejżer IPG, magħrufa mad-dinja kollha, ħabbret dan l-aħħar li s-sistema tal-lejżer tal-fibra drogata bl-itterbium li għadha kif tnediet għandha karatteristiċi eċċellenti tar-raġġ, ħajja tal-pompa ta' aktar minn 50000 siegħa, wavelength ċentrali tal-emissjoni ta' 1070nm-1080nm, u qawwa tal-ħruġ sa 20KW. Din ġiet applikata fl-iwweldjar fin, qtugħ, u tħaffir tal-blat.

Il-materjali tal-lejżer huma l-qalba u l-pedament għall-iżvilupp tat-teknoloġija tal-lejżer. Dejjem kien hemm qawl fl-industrija tal-lejżer li "ġenerazzjoni waħda ta' materjali, ġenerazzjoni waħda ta' apparati". Biex jiġu żviluppati apparati tal-lejżer avvanzati u prattiċi, huwa meħtieġ li l-ewwel wieħed ikollu materjali tal-lejżer ta' prestazzjoni għolja u jintegra teknoloġiji rilevanti oħra. Il-kristalli tal-lejżer iddoppjati bl-ytterbium u l-ħġieġ tal-lejżer, bħala l-forza l-ġdida tal-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 lejżers ta' fużjoni nukleari ta' qawwa għolja, lejżers ta' enerġija għolja ta' beat tile, u lejżers ta' armi ta' enerġija għolja.

Barra minn hekk, l-itterbju jintuża wkoll bħala attivatur tat-trab fluworexxenti, ċeramika tar-radju, addittivi għal komponenti elettroniċi tal-memorja tal-kompjuter (bżieżaq manjetiċi), u addittivi tal-ħġieġ ottiku. Ta' min jinnota li l-ittriju u l-ittriju huma t-tnejn elementi rari tad-dinja. Għalkemm hemm differenzi sinifikanti fl-ismijiet Ingliżi u s-simboli tal-elementi, l-alfabett fonetiku Ċiniż għandu l-istess sillabi. F'xi traduzzjonijiet Ċiniżi, l-ittriju xi kultant jissejjaħ bi żball bħala ittriju. F'dan il-każ, irridu ntraċċaw it-test oriġinali u ngħaqqdu s-simboli tal-elementi biex nikkonfermaw.