Ytterbium: atoomgetal 70, atoomgewig 173,04, elementnaam afgelei van sy ontdekkingsplek. Die inhoud van ytterbium in die kors is 0,000266%, hoofsaaklik teenwoordig in fosforiet en swart seldsame goudneerslae. Die inhoud in monasiet is 0,03%, en daar is 7 natuurlike isotope
Ontdek
Deur: Marinak
Tyd: 1878
Plek: Switserland
In 1878 het die Switserse chemici Jean Charles en G Marignac 'n nuwe seldsame aarde-element in "erbium" ontdek. In 1907 het Ulban en Weils daarop gewys dat Marignac 'n mengsel van lutetiumoksied en ytterbiumoksied geskei het. Ter nagedagtenis aan die klein dorpie genaamd Yteerby naby Stockholm, waar yttriumerts ontdek is, is hierdie nuwe element Ytterbium genoem met die simbool Yb.
Elektronkonfigurasie
Elektronkonfigurasie
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
Metaal
Metaal ytterbium is silwergrys, rekbaar en het 'n sagte tekstuur. By kamertemperatuur kan ytterbium stadig deur lug en water geoksideer word.
Daar is twee kristalstrukture: α- Die tipe is 'n gesiggesentreerde kubieke kristalstelsel (kamertemperatuur -798 ℃); β- Die tipe is 'n liggaamsgesentreerde kubieke (bo 798 ℃) rooster. Smeltpunt 824 ℃, kookpunt 1427 ℃, relatiewe digtheid 6,977 (α- Tipe), 6,54 (β- Tipe).
Onoplosbaar in koue water, oplosbaar in sure en vloeibare ammoniak. Dit is redelik stabiel in die lug. Soortgelyk aan samarium en europium, behoort ytterbium tot die veranderlike valensie seldsame aarde, en kan ook in 'n positiewe divalente toestand wees benewens dat dit gewoonlik driewaardig is.
As gevolg van hierdie veranderlike valensie-eienskap, moet die voorbereiding van metaal ytterbium nie deur elektrolise uitgevoer word nie, maar deur reduksiedistillasiemetode vir voorbereiding en suiwering. Gewoonlik word lantaanmetaal as 'n reduseermiddel vir reduksiedistillasie gebruik, deur die verskil tussen die hoë dampdruk van ytterbiummetaal en die lae dampdruk van lantaanmetaal te benut. Alternatiewelik,thulium, ytterbium, enlutetiumkonsentrate kan as grondstowwe gebruik word, enmetaal lantaankan as 'n reduseermiddel gebruik word. Onder hoë temperatuur vakuum toestande van>1100 ℃ en <0.133Pa, kan metaal ytterbium direk onttrek word deur reduksie distillasie. Soos samarium en europium, kan ytterbium ook geskei en gesuiwer word deur nat reduksie. Gewoonlik word thulium-, ytterbium- en lutetiumkonsentrate as grondstowwe gebruik. Na ontbinding word ytterbium tot 'n tweewaardige toestand gereduseer, wat beduidende verskille in eienskappe veroorsaak, en dan geskei van ander driewaardige seldsame aardes. Die produksie van hoë-suiwerheidytterbiumoksiedword gewoonlik deur ekstraksiechromatografie of ioonuitruilmetode uitgevoer.
Toepassing
Word gebruik vir die vervaardiging van spesiale legerings. Ytterbium-legerings is in tandheelkundige medisyne vir metallurgiese en chemiese eksperimente toegepas.
In onlangse jare het ytterbium na vore gekom en vinnig ontwikkel op die gebied van optieseveselkommunikasie en lasertegnologie.
Met die konstruksie en ontwikkeling van die "inligtingsnelweg", het rekenaarnetwerke en langafstand optiese vesel transmissiestelsels toenemend hoë vereistes vir die werkverrigting van optiese veselmateriale wat in optiese kommunikasie gebruik word. Ytterbiumione, as gevolg van hul uitstekende spektrale eienskappe, kan gebruik word as veselversterkingsmateriaal vir optiese kommunikasie, net soos erbium en thulium. Alhoewel seldsame aardelement erbium steeds die hoofspeler in die voorbereiding van veselversterkers is, het tradisionele erbium-gedoteerde kwartsvesels 'n klein versterkingsbandwydte (30nm), wat dit moeilik maak om aan die vereistes van hoëspoed- en hoëkapasiteit-inligtingoordrag te voldoen. Yb3+ione het 'n baie groter absorpsie-dwarssnit as Er3+ione rondom 980nm. Deur die sensitiseringseffek van Yb3+ en die energie-oordrag van erbium en ytterbium, kan die 1530nm-lig aansienlik verbeter word, waardeur die versterkingsdoeltreffendheid van die lig aansienlik verbeter word.
In onlangse jare is erbium ytterbium-gedoteerde fosfaatglas toenemend deur navorsers bevoordeel. Fosfaat- en fluorofosfaatglase het goeie chemiese en termiese stabiliteit, sowel as wye infrarooi-oordrag en groot nie-eenvormige verbredingeienskappe, wat hulle ideale materiale maak vir breëband- en erbium-gedoteerde versterkingsveselglas met 'n hoë wins. Yb3+gedoteerde veselversterkers kan kragversterking en kleinseinversterking bereik, wat hulle geskik maak vir velde soos optieseveselsensors, vryeruimtelaserkommunikasie en ultrakortpulsversterking. China het tans die wêreld se grootste enkelkanaalkapasiteit en vinnigste spoed optiese transmissiestelsel gebou, en het die wydste inligtingsnelweg ter wêreld. Ytterbium gedoteerde en ander seldsame aarde gedoteerde veselversterkers en lasermateriaal speel 'n deurslaggewende en beduidende rol daarin.
Die spektrale kenmerke van ytterbium word ook as lasermateriale van hoë gehalte gebruik, beide as laserkristalle, laserbrille en vesellasers. As 'n hoë-krag lasermateriaal het ytterbium gedoteerde laserkristalle 'n groot reeks gevorm, insluitend ytterbium gedoteerde yttrium aluminium granaat (Yb: YAG), ytterbium gedoteerde gadolinium gallium granaat (Yb: GGG), ytterbium gedoteerde kalsiumfluorofosfaat (Yb: FAP) , ytterbium gedoteerde strontiumfluorofosfaat (Yb: S-FAP), ytterbium gedoteerde yttriumvanadaat (Yb: YV04), ytterbium gedoteerde boraat en silikaat. Halfgeleierlaser (LD) is 'n nuwe soort pompbron vir vastestoflasers. Yb: YAG het baie eienskappe wat geskik is vir hoëkrag LD-pomp en het 'n lasermateriaal geword vir hoëkrag-LD-pomp. Yb: S-FAP-kristal kan in die toekoms as 'n lasermateriaal vir laserkernfusie gebruik word, wat mense se aandag getrek het. In verstelbare laserkristalle is daar chroom ytterbium holmium yttrium aluminium gallium granaat (Cr, Yb, Ho: YAGG) met golflengtes wat wissel van 2,84 tot 3,05 μ Deurlopend verstelbaar tussen m. Volgens statistieke gebruik die meeste van die infrarooi plofkoppe wat in missiele regoor die wêreld gebruik word 3-5 μ Daarom kan die ontwikkeling van Cr, Yb, Ho: YSGG lasers effektiewe interferensie vir middel-infrarooi geleide wapen teenmaatreëls verskaf, en het dit belangrike militêre betekenis. China het 'n reeks innoverende resultate behaal met internasionale gevorderde vlak op die gebied van ytterbium gedoteerde laserkristalle (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, ens.), Die oplossing van sleuteltegnologieë soos kristalgroei en laser vinnig, pols, deurlopende en verstelbare uitset. Die navorsingsresultate is toegepas in nasionale verdediging, nywerheid en wetenskaplike ingenieurswese, en ytterbium gedoteerde kristalprodukte is na verskeie lande en streke soos die Verenigde State en Japan uitgevoer.
Nog 'n groot kategorie ytterbium-lasermateriaal is laserglas. Verskeie hoë-emissie deursnee laserglase is ontwikkel, insluitend germanium telluriet, silikon niobaat, boraat en fosfaat. As gevolg van die gemak van glasvorming, kan dit in groot groottes gemaak word en het eienskappe soos hoë ligoordrag en hoë eenvormigheid, wat dit moontlik maak om hoëkraglasers te vervaardig. Die bekende skaarsaarde-laserglas was vroeër hoofsaaklik neodymiumglas, wat 'n ontwikkelingsgeskiedenis van meer as 40 jaar en volwasse produksie- en toepassingstegnologie het. Dit was nog altyd die voorkeurmateriaal vir hoëkrag-lasertoestelle en is in kernfusie-eksperimentele toestelle en laserwapens gebruik. Die hoëkrag-lasertoestelle wat in China gebou is, wat bestaan uit laser-neodimiumglas as die hooflasermedium, het die wêreld se gevorderde vlak bereik. Maar laser neodymium glas staar nou 'n kragtige uitdaging van laser ytterbium glas in die gesig.
In onlangse jare het 'n groot aantal studies getoon dat baie eienskappe van laser ytterbiumglas dié van neodymiumglas oorskry. As gevolg van die feit dat ytterbium gedoteerde luminessensie slegs twee energievlakke het, is die energiebergingsdoeltreffendheid hoog. Terselfdertyd het ytterbiumglas 'n energiebergingsdoeltreffendheid 16 keer hoër as neodymiumglas, en 'n fluoressensieleeftyd 3 keer dié van neodymiumglas. Dit het ook voordele soos hoë dopingkonsentrasie, absorpsiebandwydte, en kan direk deur halfgeleiers gepomp word, wat dit baie geskik maak vir hoëkraglasers. Die praktiese toepassing van ytterbiumlaserglas maak egter dikwels staat op die bystand van neodymium, soos die gebruik van Nd3+ as 'n sensitiseerder om ytterbiumlaserglas by kamertemperatuur te laat werk en μ Laser-emissie word by m golflengte bereik. Dus, ytterbium en neodymium is beide mededingers en samewerkingsvennote op die gebied van laserglas.
Deur die glassamestelling aan te pas, kan baie luminescerende eienskappe van ytterbiumlaserglas verbeter word. Met die ontwikkeling van hoë-krag lasers as die hoofrigting, word lasers gemaak van ytterbium laserglas toenemend wyd gebruik in die moderne industrie, landbou, medisyne, wetenskaplike navorsing en militêre toepassings.
Militêre gebruik: Die gebruik van die energie wat deur kernfusie gegenereer word as energie was nog altyd 'n verwagte doelwit, en die bereiking van beheerde kernfusie sal 'n belangrike manier vir die mensdom wees om energieprobleme op te los. Ytterbium gedoteerde laserglas word die voorkeurmateriaal vir die bereiking van traagheidsbeperkingsamesmelting (ICF) opgraderings in die 21ste eeu as gevolg van sy uitstekende laserprestasie.
Laserwapens gebruik die enorme energie van 'n laserstraal om teikens te tref en te vernietig, wat temperature van miljarde grade Celsius opwek en direk aanval teen die spoed van lig. Daar kan na hulle verwys word as Nadana en het groot dodelikheid, veral geskik vir moderne lugafweerwapenstelsels in oorlogvoering. Die uitstekende werkverrigting van ytterbium gedoteerde laserglas het dit 'n belangrike basiese materiaal gemaak vir die vervaardiging van hoëkrag- en hoëprestasie-laserwapens.
Vesellaser is 'n vinnig ontwikkelende nuwe tegnologie en behoort ook tot die veld van laserglastoepassings. Vesellaser is 'n laser wat vesel as die lasermedium gebruik, wat 'n produk is van die kombinasie van vesel en lasertegnologie. Dit is 'n nuwe lasertegnologie wat ontwikkel is op grond van erbium gedoteerde veselversterker (EDFA) tegnologie. 'n Vesellaser bestaan uit 'n halfgeleierlaserdiode as die pompbron, 'n optieseveselgolfleier en 'n versterkingsmedium, en optiese komponente soos roostervesels en koppelaars. Dit vereis nie meganiese aanpassing van die optiese pad nie, en die meganisme is kompak en maklik om te integreer. In vergelyking met tradisionele vastestoflasers en halfgeleierlasers, het dit tegnologiese en werkverrigtingvoordele soos hoë straalkwaliteit, goeie stabiliteit, sterk weerstand teen omgewingsinmenging, geen aanpassing, geen onderhoud en kompakte struktuur. As gevolg van die feit dat die gedoteerde ione hoofsaaklik Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3 is, wat almal seldsame aardvesels as aanwinsmedia gebruik, kan die vesellaser wat deur die maatskappy ontwikkel is ook word 'n seldsame aardvesellaser genoem.
Lasertoepassing: Hoëkrag ytterbium gedoteerde dubbelgeklede vesellaser het die afgelope jare 'n warm veld in vastestoflasertegnologie internasionaal geword. Dit het die voordele van goeie balkkwaliteit, kompakte struktuur en hoë omskakelingsdoeltreffendheid, en het wye toepassingsvooruitsigte in industriële verwerking en ander velde. Dubbelgeklede ytterbium gedoteerde vesels is geskik vir halfgeleier laser pomp, met hoë koppeling doeltreffendheid en hoë laser uitset krag, en is die hoof ontwikkelingsrigting van ytterbium gedoteerde vesels. China se dubbelgeklede ytterbium-gedopte veseltegnologie is nie meer op gelyke voet met die gevorderde vlak van buitelandse lande nie. Die ytterbium gedoteerde vesel, dubbel geklede ytterbium gedoteerde vesel en erbium ytterbium saam gedoteerde vesel wat in China ontwikkel is, het die gevorderde vlak van soortgelyke buitelandse produkte bereik in terme van werkverrigting en betroubaarheid, het kostevoordele en het kern gepatenteerde tegnologieë vir veelvuldige produkte en metodes .
Die wêreldbekende Duitse IPG-lasermaatskappy het onlangs aangekondig dat hul nuutgeloodsde ytterbium-gedoteerde vesellaserstelsel uitstekende straalkenmerke het, 'n pomplewe van meer as 50 000 uur, 'n sentrale emissiegolflengte van 1070nm-1080nm, en 'n uitsetkrag van tot 20KW. Dit is toegepas in fyn sweis, sny en rotsboor.
Lasermateriaal is die kern en grondslag vir die ontwikkeling van lasertegnologie. Daar was nog altyd 'n gesegde in die laserbedryf dat 'een generasie materiale, een generasie toestelle'. Om gevorderde en praktiese lasertoestelle te ontwikkel, is dit nodig om eers hoëprestasie-lasermateriaal te besit en ander relevante tegnologieë te integreer. Ytterbium gedoteerde laserkristalle en laserglas, as die nuwe krag van soliede lasermateriale, bevorder die innoverende ontwikkeling van optieseveselkommunikasie en lasertegnologie, veral in die nuutste lasertegnologieë soos hoëkrag kernfusielasers, hoë-energie klop. teëllasers en hoë-energie wapenlasers.
Daarbenewens word ytterbium ook gebruik as 'n fluoresserende poeieraktiveerder, radiokeramiek, bymiddels vir elektroniese rekenaargeheuekomponente (magnetiese borrels), en optiese glasbymiddels. Daar moet daarop gewys word dat yttrium en yttrium albei seldsame aardelemente is. Alhoewel daar beduidende verskille in Engelse name en elementsimbole is, het die Chinese fonetiese alfabet dieselfde lettergrepe. In sommige Chinese vertalings word daar soms verkeerdelik na yttrium verwys as yttrium. In hierdie geval moet ons die oorspronklike teks naspoor en elementsimbole kombineer om te bevestig.
Postyd: 30 Augustus 2023