Магичен редок елемент на Земјата: ytterbium

Ytterbium: Атомски број 70, атомска тежина 173.04, име на елемент добиено од неговата локација за откривање. Содржината на ytterbium во кора е 0,000266%, главно присутна во фосфорит и црно ретко злато наоѓање. Содржината во моназит е 0,03%, а има 7 природни изотопи

Откриено

Од: Маринак

Време: 1878 година

Локација: Швајцарија

Во 1878 година, швајцарските хемичари Jeanан Чарлс и Г Марињац откриле нов редок елемент на Земјата во „Ербиум“. Во 1907 г. Во спомен на малото село по име Итерби во близина на Стокхолм, каде што е откриена yttrium руда, овој нов елемент го доби името Ytterbium со симболот YB.

Конфигурација на електрони

Конфигурација на електрони
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14

Метал

Металниот ytterbium е сребрена сива, дуктивна и има мека текстура. На собна температура, ytterbium може полека да се оксидира со воздух и вода.

Постојат две кристални структури: α- Типот е систем за кубни кристали во центарот на лицето (собна температура -798 ℃); β- Видот е решетка во центарот на телото (над 798 ℃) решетки. Точка на топење 824 ℃, точка на вриење 1427 ℃, релативна густина 6.977 （α- тип), 6,54 （β- тип).

Нерастворлив во ладна вода, растворлив во киселини и течен амонијак. Тоа е доста стабилно во воздухот. Слично на Самариум и Европа, Ytterbium припаѓа на променливата валентност ретка земја, а исто така може да биде во позитивна бивалентна состојба, покрај тоа што обично е тривалентен.

Поради оваа варијабилна карактеристика на валентност, подготовката на металик ytterbium не треба да се спроведува со електролиза, туку со метод на дестилација на намалување за подготовка и прочистување. Обично, металот Lanthanum се користи како средство за намалување за дестилација на намалување, користејќи ја разликата помеѓу високиот притисок на пареата на металот Ytterbium и нискиот притисок на пареата на лантанум метал. Алтернативно,Тулиум, ytterbium, иЛутетиумконцентратите можат да се користат како суровини иМетал Лантанумможе да се користи како средство за намалување. Под вакуумски услови на висока температура од> 1100 ℃ и <0,133Pa, металниот Ytterbium може директно да се извлече со дестилација на намалување. Како самариум и европиум, ytterbium исто така може да се одвои и прочисти преку влажно намалување. Обично, концентратите на Thulium, Ytterbium и Lutetium се користат како суровини. По растворањето, ytterbium се сведува на бивалентна состојба, предизвикувајќи значителни разлики во својствата, а потоа се одвои од другите тривалентни ретки земја. Производство на висока чистотаytterbium оксидОбично се изведува со хроматографија за екстракција или метод на јонска размена。

Апликација

Се користи за производство на специјални легури. Легурите на Ytterbium се применуваат во стоматолошката медицина за металуршки и хемиски експерименти.

Во последниве години, Ytterbium се појави и брзо се разви во областа на комуникацијата со оптички влакна и ласерската технологија.

Со изградбата и развојот на „Информацискиот автопат“, компјутерските мрежи и системите за пренесување на оптички влакна на долги растојанија имаат сè поголеми барања за изведба на материјали за оптички влакна што се користат во оптичката комуникација. Ytterbium јони, заради нивните одлични спектрални својства, можат да се користат како материјали за засилување на влакна за оптичка комуникација, исто како и Ербиум и Тулиум. Иако реткиот елемент на Земјата Ербиум е сè уште главниот играч во подготовката на засилувачи на влакна, традиционалните кварцни влакна со ербиум-кварц имаат мала ширина на опсег (30nm), што го отежнува исполнувањето на барањата за пренесување на информации со голема брзина и голем капацитет. YB3+јони имаат многу поголем пресек на апсорпција од јони ER3+околу 980nm. Преку ефектот на сензибилизација на YB3+и трансферот на енергија на erbium и ytterbium, светлината од 1530nm може да биде значително подобрена, со што значително ја подобрува ефикасноста на засилување на светлината.

Во последниве години, Erbium ytterbium ко -допиран фосфат стакло се повеќе се фаворизира од истражувачите. Очилата за фосфат и флуорофосфат имаат добра хемиска и термичка стабилност, како и широка инфрацрвена трансмисија и големи не-униформни карактеристики на проширување, што ги прави идеални материјали за широкопојасен и висока добивка стакло за засилување на влакно со влакна. Засилувачите на влакна YB3+можат да постигнат засилување на електрична енергија и мало засилување на сигналот, што ги прави погодни за полиња како што се сензори за оптички влакна, ласерска комуникација со слободен простор и ултра кратка засилување на пулсот. Кина моментно го изгради најголемиот светски капацитет на единечен канал и најбрза брзина на оптичка трансмисија систем и има најширок информативен автопат во светот. Ytterbium Doped и други ретки засилувачи на влакна од земја и ласерски материјали играат клучна и значајна улога во нив.

Спектралните карактеристики на ytterbium исто така се користат како висококвалитетни ласерски материјали, како ласерски кристали, ласерски очила и ласери со влакна. 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 Стронтиум флуорофосфат (YB: S-FAP), ytterbium doped yttrium vanadate (YB: YV04), ytterbium doped borate и силикат. Полупроводнички ласер (ЛД) е нов вид извор на пумпа за ласери со цврста состојба. YB: YAG има многу карактеристики погодни за пумпање со голема моќност и стана ласерски материјал за пумпање со висока моќност LD. YB: Кристалот S-FAP може да се користи како ласерски материјал за ласерска нуклеарна фузија во иднина, што го привлече вниманието на луѓето. Кај прилагодливите ласерски кристали, има хром ytterbium holmium yttrium алуминиум галиум гарнет (CR, YB, HO: YAGG) со бранови должини кои се движат од 2,84 до 3,05 μ постојано прилагодливи помеѓу m. Според статистиката, повеќето од инфрацрвените боеви глави што се користат во ракетите ширум светот користат 3-5 μ Затоа, развојот на CR, YB, HO: YSGG ласерите можат да обезбедат ефикасно мешање за средно инфрацрвено водено оружје за контрамерки и има важно воено значење. Кина постигна серија иновативни резултати со меѓународно напредно ниво во областа на ласерските кристали на Ytterbium допирани (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP, итн.), Решавање на клучни технологии како што се раст на кристалот и ласер брзо, пулсот, континуиран и прилагодлив исход. Резултатите од истражувањето се применети во Националната одбрана, индустријата и научното инженерство, а производите на кристал „Иттербиум“ се извезени во повеќе земји и региони како што се САД и Јапонија.

Друга голема категорија на ласерски материјали Ytterbium е ласерско стакло. Развиени се разни ласерски очила со висока емисија на пресек, вклучувајќи ги и германиумските телурит, силикон ниобат, борат и фосфат. Поради леснотијата на стакло обликување, може да се направи во големи димензии и има карактеристики како што се висока светлина и висока униформност, што овозможува да се произведат ласери со голема моќност. Познатото ретко ласерско стакло на Земјата порано беше главно неодимиумско стакло, кое има развојна историја од над 40 години и зрела технологија за производство и примена. Отсекогаш бил најпосакуваниот материјал за ласерските уреди со голема моќност и се користел во експериментални уреди за нуклеарна фузија и ласерско оружје. Ласерските уреди со голема моќност изградени во Кина, кои се состојат од ласерско неодимиум стакло како главен ласерски медиум, го достигнаа напредното ниво на светот. Но, ласерското неодимиум стакло сега се соочува со моќен предизвик од ласерското стакло Ytterbium.

Во последниве години, голем број на студии покажаа дека многу својства на ласерско стакло ytterbium ги надминуваат оние на неодимиумското стакло. Поради фактот дека ytterbium doped luminescence има само две нивоа на енергија, ефикасноста на складирање на енергија е голема. При истата добивка, стаклото Ytterbium има ефикасност на складирање на енергија 16 пати поголема од стаклото на неодимиум, и животен век на флуоресценција 3 пати повеќе од неодимиумското стакло. Исто така, има предности како што се висока концентрација на допинг, ширина на опсег на апсорпција и може директно да се пумпа со полупроводници, што го прави многу погоден за ласери со голема моќност. Како и да е, практичната примена на ytterbium ласерско стакло честопати се потпира на помош на неодимиум, како што е користење на ND3+како сензибилизатор за да се направи ytterbium ласерско стакло да работи на собна температура и μ ласерска емисија се постигнува на m бранова должина. Значи, Ytterbium и Neodymium се и конкуренти и партнери за соработка во областа на ласерското стакло.

Со прилагодување на стаклениот состав, може да се подобрат многу луминисцентни својства на ytterbium ласерско стакло. Со развојот на ласери со голема моќност како главна насока, ласерите изработени од ласерско стакло Ytterbium се повеќе се користат во модерната индустрија, земјоделството, медицината, научното истражување и воените апликации.

Воена употреба: Користењето на енергијата генерирана од нуклеарна фузија бидејќи енергијата отсекогаш била очекувана цел и постигнувањето контролирана нуклеарна фузија ќе биде важно средство за човештвото да ги реши енергетските проблеми. Ласерското стакло Ytterbium Doped станува најпосакуван материјал за постигнување на надградби на фузија на инерцијална затвор (МКФ) во 21 век, како резултат на одличните ласерски перформанси.

Ласерското оружје ја користи огромната енергија на ласерскиот зрак за да ги погоди и уништи целите, создавајќи температури од милијарди степени Целзиусови и директно напаѓајќи со брзина на светлината. Тие можат да се наведат како Надана и да имаат голема смртност, особено погодни за современи системи за оружје за воздушна одбрана во војување. Одличните перформанси на ласерското стакло Ytterbium Doped го направија важен основен материјал за производство на ласерско оружје со висока моќност и високи перформанси.

Ласер на влакна е брзо развивање нова технологија и исто така припаѓа на полето на апликации за ласерско стакло. Ласер на влакна е ласер кој користи влакна како ласерски медиум, кој е производ на комбинација на влакна и ласерска технологија. Тоа е нова ласерска технологија развиена врз основа на технологијата Erbium Doped Fiber (EDFA). Ласер на влакна е составен од полупроводнички ласерски диоди како извор на пумпа, брановодник на оптички влакна и медиум за добивка, и оптички компоненти како што се влакна и спојници. Не бара механичко прилагодување на оптичката патека, а механизмот е компактен и лесен за интегрирање. Во споредба со традиционалните ласери со цврста состојба и полупроводнички ласери, има технолошки и перформанси предности како што се квалитетот на зракот, добра стабилност, силна отпорност на мешање во животната средина, без прилагодување, без одржување и компактна структура. Поради фактот дека допираните јони се главно Nd+3, YB+3, ER+3, TM+3, HO+3, сите од нив користат ретки земјини влакна како добивка на медиуми, ласерот со влакна развиен од компанијата може да се нарече и редок ласер на влакна.

Ласерска примена: Високата моќност Ytterbium Doped Double Clad Fiber Laser стана топло поле во ласерската технологија со цврста состојба на меѓународно ниво во последните години. Има предности на добар квалитет на зракот, компактна структура и висока ефикасност на конверзија и има широки изгледи за примена во индустриска обработка и други полиња. Двоен облечени влакна на ytterbium се погодни за ласерско пумпање на полупроводници, со висока ефикасност на спојување и висока моќност на ласерско излез, и се главна развојна насока на влакната на Ytterbium допирани влакна. Кинеската двојна облечена во технологијата на влакна на влакната, повеќе не е на исто ниво со напредното ниво на странски земји. Допиените влакна на Ytterbium, двојно облечените допирани влакна и erbium ytterbium co допирани влакна развиени во Кина го достигнаа напредното ниво на слични странски производи во однос на перформансите и сигурноста, имаат предности на трошоците и имаат основни патентирани технологии за повеќе производи и методи.

Светски познатиот германска ласерска компанија IPG неодамна објави дека нивниот ново лансиран ласерски систем Ytterbium Doped Fiber има одлични карактеристики на зракот, пумпа живот од над 50000 часа, централна емисија на бранова должина од 1070nm-1080nm и излезна моќност до 20KW. Се применува во фино заварување, сечење и дупчење со карпи.

Ласерските материјали се суштински и основа за развој на ласерска технологија. Отсекогаш имала изрека во ласерската индустрија дека „една генерација на материјали, една генерација на уреди“. За да се развијат напредни и практични ласерски уреди, неопходно е прво да се поседуваат ласерски материјали со високи перформанси и да се интегрираат други релевантни технологии. Ytterbium doped ласерски кристали и ласерско стакло, како нова сила на цврсти ласерски материјали, го промовираат иновативниот развој на комуникацијата со оптички влакна и ласерската технологија, особено во врвните ласерски технологии, како што се ласери со висока моќност, ласери со висока енергија, ласери со високо-енергетски оружја.

Покрај тоа, Ytterbium се користи и како флуоресцентен активирач на прав, радио керамика, адитиви за електронски компоненти на компјутерска меморија (магнетски меурчиња) и адитиви за оптички стакло. Треба да се истакне дека yttrium и yttrium се и ретки елементи на земјата. Иако постојат значителни разлики во имињата на англиски јазик и симболите на елементите, кинеската фонетска азбука ги има истите слогови. Во некои кинески преводи, yttrium понекогаш погрешно се нарекува yttrium. Во овој случај, треба да го следиме оригиналниот текст и да ги комбинираме симболите на елементите за да ги потврдиме.