Ytterbium: aatomnumber 70, aatommass 173.04, elemendi nimi, mis on tuletatud selle avastamiskohast. Ytterbiumi sisaldus koorikus on 0,000266%, peamiselt fosforiidi ja mustade haruldaste kullamaardlate korral. Monasiidi sisaldus on 0,03%ja looduslikku isotoopi on 7
Avastatud
Autor: Marinak
Aeg: 1878
Asukoht: Šveits
Aastal 1878 avastasid Šveitsi keemikud Jean Charles ja G Marignac "Erbium" uue haruldase muldmetalli elemendi. 1907. aastal tõid Ulban ja Weils välja, et Marignac eraldas lutetiumoksiidi ja ytterbiumoksiidi segu. Stockholmi lähedal asuva Yteerby nimelise väikese küla mälestuseks, kus avastati Yttrium maagi, nimetati see uus element Ytterbium koos sümboliga YB.
Elektronide konfiguratsioon
Elektronide konfiguratsioon
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14
Metall
Metalliline ytterbium on hõbehall, kõrgpüüdv ja sellel on pehme tekstuur. Toatemperatuuril saab ytterbiumi aeglaselt oksüdeerida õhu ja veega.
Kristallstruktuuri on kaks: α - tüüp on näokeskne kuupkristallsüsteem (toatemperatuur -798 ℃); β- Tüüp on kehakeskne kuup (üle 798 ℃) võre. Sulamispunkt 824 ℃, keemispunkt 1427 ℃, suhteline tihedus 6,977 （α-tüüp), 6,54 （β-tüüp).
Külma vees lahustumatu, lahustuv hapete ja vedela ammoniaagi korral. See on õhus üsna stabiilne. Sarnaselt samariumi ja euroopiumiga kuulub ytterbium muutuva valentse haruldasesse muldmetalli ja võib lisaks tavaliselt kolmevalentsele olekule olla ka positiivses diivalentses olekus.
Selle muutuva valentsusomaduse tõttu ei tohiks metallilise Ytterbiumi valmistamist läbi viia elektrolüüsi teel, vaid redutseerimise destilleerimismeetodi abil ettevalmistamiseks ja puhastamiseks. Tavaliselt kasutatakse redutseeriva destilleerimiseks redutseeriva ainena lantanummetalli, kasutades erinevust ytterbium metalli kõrge aururõhu ja lantaan -metalli madala aururõhu vahel. AlternatiivThulium, ytterbiumjalutetiumkontsentraate saab kasutada toorainena jametallist lantaansaab kasutada redutseeriva ainena. Kõrge temperatuuriga vaakumtingimustes on> 1100 ℃ ja <0,133Pa, metalli ytterbium saab otse ekstraheerida redutseerimise destilleerimise teel. Nagu samarium ja euroopium, saab ka Ytterbiumi eraldada ja puhastada niiske redutseerimise kaudu. Tavaliselt kasutatakse toorainena thuliumi, ytterbiumi ja lutetiumi kontsentraate. Pärast lahustumist vähendatakse Ytterbium diivalentsesse olekusse, põhjustades olulisi erinevusi omadustes ja eraldatakse seejärel teistest kolmikvanemate haruldaste muldmetappidest. Kõrge puhkeoleku tootmineytterbiumoksiidtavaliselt viiakse läbi ekstraheerimiskromatograafia või ioonvahetuse meetodil。
Rakendus
Kasutatakse spetsiaalsete sulamite tootmiseks. Ytterbium sulameid on hambaravi korral kasutatud metallurgiliste ja keemiliste katsete jaoks.
Viimastel aastatel on ytterbium tekkinud ja kiiresti arenenud kiudoptilise kommunikatsiooni ja lasertehnoloogia valdkonnas.
Info maantee ehitamise ja arendamisega on arvutivõrkudel ja pikamaa optilistel kiudude ülekandesüsteemidel üha kõrgemad nõuded optilise kommunikatsiooni korral kasutatavate optiliste kiudude materjalide toimimiseks. Ytterbiumi ioone saab nende suurepäraste spektriomaduste tõttu kasutada optilise suhtluse kiudude võimendusmaterjalidena, nagu ka erbium ja thulium. Kuigi haruldaste maakera elemendi Erbium on endiselt peamine mängija kiudainete võimendite valmistamisel, on traditsiooniliste erbiumiga legeeritud kvartsikiudude ribalaius (30NM) väike, mis muudab kiire ja suure võimsusega teabe edastamise nõuete täitmise keeruliseks. YB3+ioonidel on palju suurem neeldumis ristlõige kui ER3+ioonidel umbes 980Nm. YB3+sensibiliseerimise mõju ning erbiumi ja Ytterbiumi energiaülekande kaudu saab 1530 nm valgust märkimisväärselt parandada, parandades sellega märkimisväärselt valguse võimendamise efektiivsust.
Viimastel aastatel on teadlased üha enam eelistanud Erbium Ytterbium Co -legeeritud fosfaatklaasi. Fosfaadi- ja fluorofosfaatklaasidel on hea keemiline ja termiline stabiilsus, samuti laia infrapuna läbilaskvus ja suured ebaühtlased laienemisomadused, muutes need ideaalsed materjalid lairiba- ja suure võimendusega erbiumi legeeritud amplifikatsiooniga klaasi jaoks. YB3+legeeritud kiudomplifüürid võivad saavutada võimsuse võimenduse ja väikese signaali võimenduse, muutes need sobivaks sellisteks väljadeks nagu kiudoptilised andurid, vaba ruumi laseriga suhtlemine ja ülikerge lühike impulsi võimendus. Hiina on praegu ehitanud maailma suurima ühe kanali mahutavuse ja kiireima kiiruse optilise ülekandesüsteemi ning sellel on kõige laiem infoteel maanteel maailmas. Ytterbium legeeritud ja muud haruldaste muldmetallide legeeritud kiudainete võimendid ja lasermaterjalid mängivad neis üliolulist ja olulist rolli.
Ytterbiumi spektraalseid omadusi kasutatakse ka kvaliteetsete lasermaterjalidena, nii laserkristallide, laserklaaside kui ka kiudainetena. Suure võimsusega lasermaterjalina on ytterbium legeeritud laserkristallid moodustanud tohutu seeria, sealhulgas ytterbium legeeritud yttrium alumiiniumist granaat (YB: YAG), Ytterbium legeeritud gadoliiniumist gallium-garnett (YB: GGG), ytterbium Doped: yb: yb: yb: yb: yb: yb: yb: yb: yb: yb: yb: yB: yb: Fluorofosfaat (YB: S-FAP), ytterbium legeeritud yttrium vanadaat (YB: YV04), ytterbium legeeritud boraat ja silikaat. Pooljuhtide laser (LD) on uut tüüpi pumbaallikas tahkislaserite jaoks. YB: YAG-il on palju omadusi, mis sobivad suure võimsusega LD pumpamiseks ja sellest on saanud lasermaterjal suure võimsusega LD pumpamiseks. YB: S-FAP-i kristalli võib tulevikus kasutada laseri tuuma sulandumise lasermaterjalina, mis on inimeste tähelepanu äratanud. Häälestatavates laserkristallides on kroomi ytterbium holmium yttrium alumiiniumist gallium granaat (CR, YB, HO: YAGG) lainepikkustega vahemikus 2,84 kuni 3,05 μ, mida reguleeritakse pidevalt m vahel. Statistika kohaselt kasutab enamik kogu maailmas rakettides kasutatavaid infrapunasõlmi seetõttu 3-5 μ, seetõttu võib CR, YB, HO: YSGG laserite väljatöötamine pakkuda tõhusat sekkumist infrapuna keskel juhitud relvade vastumeetmetesse ja sellel on oluline sõjaline tähtsus. Hiina on saavutanud rea innovaatilisi tulemusi ytterbium legeeritud laserkristallide valdkonnas (ytterbiumi legeeritud laserkristallide valdkonnas (YB: YAG: YAG: FAP, YB: SFAP jne) valdkonnas, selliste võtmetehnoloogiate nagu kristallide kasvu ja laseriga kiire, pulsi, pideva ja reguleeritava väljundi lahendamine. Uurimistulemusi on rakendatud riigikaitse, tööstuse ja teadustehnika alal ning Ytterbium legeeritud kristallitooted on eksporditud mitmesse riiki ja piirkonda, näiteks Ameerika Ühendriikisid ja Jaapanit.
Veel üks ytterbium lasermaterjalide kategooria on laserklaas. On välja töötatud mitmesuguseid kõrgeid ristlõikega laserklaasid, sealhulgas germaanium telluiti, räni nibaat, boraat ja fosfaat. Klaasvormimise lihtsuse tõttu võib selle valmistada suurteks suurusteks ja sellel on sellised omadused nagu kõrge valguse läbilaskvus ja kõrge ühtlus, mis võimaldab toota suure võimsusega lasereid. Tuttav haruldaste muldmetallide laserklaas oli varem peamiselt neodüümklaas, mille arengulugu oli üle 40 aasta ning küpsed tootmis- ja rakendustehnoloogiad. See on alati olnud suure võimsusega laserseadmete eelistatud materjal ja seda on kasutatud tuuma sulandumise katseseadmetes ja laserrelvades. Hiinas ehitatud suure võimsusega laserseadmed, mis koosnevad laser-neodmiumklaasist kui peamise laserkeskkonnana, on jõudnud maailma arenenud tasemele. Kuid laser -neodüümiumklaas seisab nüüd silmitsi võimsa väljakutsega Laser Ytterbium Glassist.
Viimastel aastatel on suur hulk uuringuid näidanud, et laser ytterbium klaasi omadused ületavad neodüümklaasi omadusi. Kuna ytterbium legeeritud luminestsentsil on ainult kaks energiataset, on energia salvestamise efektiivsus kõrge. Samal võimendusel on Ytterbium Glassil energiahoidla efektiivsus 16 korda suurem kui neodmiumklaas ja fluorestsentsi eluiga 3 korda suurem kui neodüüm. Sellel on ka eeliseid nagu kõrge dopingukontsentratsioon, neeldumisribalaius ja seda saab otse pooljuhtide abil pumbata, muutes selle väga sobivaks suure võimsusega laserite jaoks. Ytterbium laserklaasi praktiline rakendamine tugineb sageli neodüümi abile, näiteks kasutades ND3+sensibilisaatorina ytterbium laserklaasi kasutamiseks toatemperatuuril ja μ laseri emissioon saavutatakse M lainepikkusel. Niisiis, Ytterbium ja neodüüm on nii konkurendid kui ka koostööpartnerid Laser Glassi valdkonnas.
Klaasi koostise reguleerimisega saab parandada Ytterbium laserklaasi paljusid luminestsentsomadusi. Suure võimsusega laserite väljatöötamisega peamise suundina kasutatakse ytterbium laserklaasist valmistatud lasereid üha laiemalt tänapäevases tööstuses, põllumajanduses, meditsiinis, teaduslikes uuringutes ja sõjalistes rakendustes.
Sõjaline kasutamine: tuuma sulandumisega energia kasutamine energiana on alati olnud eeldatav eesmärk ja kontrollitud tuuma sulandumise saavutamine on inimkonna jaoks oluline vahend energiaprobleemide lahendamiseks. Ytterbium legeeritud laserklaas on saamas 21. sajandil inertsiaalse kinnise sulandumise (ICF) versiooniuuenduste saavutamiseks eelistatud materjal, kuna see on suurepärase laser jõudluse tõttu.
Laserrelvad kasutavad sihtmärkide löömiseks ja hävitamiseks laserkiir'i tohutut energiat, tekitades miljardeid kraade Celsiuse ja rünnates otse valguse kiirusel. Neid võib nimetada Nadanaks ja neil on suur letaalsus, mis sobib eriti sõjapidamise tänapäevaste õhutõrjerelvade süsteemide jaoks. Ytterbium legeeritud laserklaasi suurepärane jõudlus on teinud selle oluliseks põhimaterjaliks suure võimsusega ja suure jõudlusega laserrelvade tootmiseks.
Kiulaser on kiiresti arenev uus tehnoloogia ja kuulub ka laserklaasrakenduste valdkonda. Kiulaser on laser, mis kasutab kiudaineid laserkeskkonnana, mis on kiudainete ja lasertehnoloogia kombinatsiooni toode. See on uus lasertehnoloogia, mis on välja töötatud Erbium legeeritud kiudaine võimendi (EDFA) tehnoloogia põhjal. Kiudlaser koosneb pooljuhtide laserdioodist kui pumba allikast, kiudoptilisest lainejuhist ja võimenduskeskkonnast ning optilistest komponentidest, näiteks resti kiud ja sidurid. See ei vaja optilise tee mehaanilist reguleerimist ning mehhanism on kompaktne ja hõlpsasti integreeritav. Võrreldes traditsiooniliste tahkislaserite ja pooljuhtide laseritega, on sellel tehnoloogilised ja jõudlusprobleemid, näiteks kõrge tala kvaliteet, hea stabiilsus, tugev vastupidavus keskkonnamõjudele, kohanemiseta, hoolduseta ja kompaktne struktuur. Kuna legeeritud ioonid on peamiselt ND+3, YB+3, ER+3, TM+3, HO+3, mis kõik kasutavad haruldaste muldmetallide kiudude võimenduseks, võib ettevõtte välja töötatud kiudlaser nimetada ka haruldaste muldmetallide kiudlaseriks.
Laserrakendus: suure võimsusega ytterbium legeeritud topeltkoodiga kiudainelaser on viimastel aastatel muutunud tahkislasertehnoloogia kuumaks. Sellel on hea tala kvaliteedi, kompaktne struktuur ja kõrge muundamise efektiivsus ning sellel on laialdased rakenduse väljavaated tööstusliku töötlemise ja muu valdkonna valdkonnas. Topeltkattega ytterbium -legeeritud kiud sobivad pooljuhtide laserpumpamiseks, suure haakesefektiivsuse ja suure laseri väljundvõimsusega ning on ytterbiumi legeeritud kiudude peamine arengusuund. Hiina kahekordse plakeeritud ytterbium -legeeritud kiudainetehnoloogia pole enam võrdne välisriikide arenenud tasemega. Ytterbiumi legeeritud kiudained, kahekordse klaasiga ytterbium legeeritud kiudained ja Hiinas välja töötatud erbium ytterbium co legeeritud kiudained on jõudluse ja usaldusväärsuse osas jõudnud sarnaste võõrtoodete arenenud tasemele, neil on kulude eelised ning neil on mitme toodete ja meetodite jaoks põhilised patenteeritud tehnoloogiad.
Maailmakuulus Saksamaa IPG laseriettevõte teatas hiljuti, et nende äsja turule tulnud ytterbium legeeritud kiu lasersüsteemil on suurepärased talaomadused, pumba tööiga üle 50000 tunni, keskse emissiooni lainepikkusel 1070nm-1080nm ja väljundvõimsus kuni 20kW. Seda on rakendatud peene keevitamise, lõikamise ja kivide puurimisel.
Lasermaterjalid on lasertehnoloogia arendamise tuum ja alus. Laseritööstuses on alati öeldud, et "üks põlvkond materjale, üks põlvkond seadmeid". Täiustatud ja praktiliste laserseadmete väljatöötamiseks on vaja kõigepealt omada suure jõudlusega lasermaterjale ja integreerida muid asjakohaseid tehnoloogiaid. Ytterbium legeeritud laserkristallid ja laserklaas kui tahkete lasermaterjalide uus jõud, edendavad kiudoptilise kommunikatsiooni ja lasertehnoloogia uuenduslikku arengut, eriti tipptasemel lasertehnoloogiates, nagu näiteks suure jõu tuumameistrivõistluste, suure energiatarbega laserte ja kõrgete eksteerivate relvade puhul.
Lisaks kasutatakse ytterbiumi ka fluorestsentspulbri aktivaatorina, raadiokeraamikat, elektrooniliste arvutimälukomponentide lisandeid (magnetilisi mullid) ja optiliste klaasist lisandite jaoks. Tuleks rõhutada, et Yttrium ja Ytrium on mõlemad haruldaste muldmetallide elemendid. Ehkki ingliskeelsetes nimedes ja elementide sümbolites on olulisi erinevusi, on Hiina foneetilisel tähestikul samad silbid. Mõnes hiina tõlkes nimetatakse yttriumi mõnikord ekslikult ytriumiks. Sel juhul peame leidma algteksti ja ühendama elemendi sümbolid.
Postiaeg: 30.-30-2023