Ytterbium: atoomgetal 70, atoomgewig 173.04, elementnaam afgelei van sy ontdekkingsligging. Die inhoud vanytterbiumin die kors is 0.000266%, hoofsaaklik teenwoordig in fosforiet- en swart seldsame goudafsettings, terwyl die inhoud in monasiet 0.03% is, met 7 natuurlike isotope.
Ontdek Geskiedenis
Ontdek deur: Marinak
Tyd: 1878
Ligging: Switserland
In 1878 het die Switserse chemici Jean Charles en G Marignac 'n nuwe seldsame aardelement in "erbium" ontdek. In 1907 het Ulban en Weils daarop gewys dat Marignac 'n mengsel van lutetiumoksied en ytterbiumoksied skei. Ter nagedagtenis aan die klein dorpie genaamd Yteerby naby Stockholm, waar yttriumerts ontdek is, is hierdie nuwe element Ytterbium met die simbool Yb genoem.
Elektronkonfigurasie
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
Metaal
Metalliese ytterbiumis 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 vlakgesentreerde kubiese kristalstelsel (kamertemperatuur -798 ℃); β- Die tipe is 'n liggaamgesentreerde kubiese (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 seldsame aarde met veranderlike valensie, en kan ook in 'n positiewe tweewaardige toestand wees, benewens dat dit gewoonlik driewaardig is.
As gevolg van hierdie veranderlike valensie-eienskap, moet die voorbereiding van metalliese ytterbium nie deur elektrolise uitgevoer word nie, maar deur die reduksiedistillasiemetode vir voorbereiding en suiwering. Gewoonlik,lantaanmetaalword gebruik as 'n reduseermiddel vir reduksiedistillasie, deur die verskil tussen die hoë dampdruk van ytterbiummetaal en die lae dampdruk van lantaanmetaal te benut. Alternatiewelik,tulium, ytterbium, enlutetiumKonsentrate kan as grondstowwe gebruik word, en metaallantaan kan as 'n reduseermiddel gebruik word. Onder hoëtemperatuurvakuumtoestande van> 1100 ℃ en <0.133Pa kan metaalytterbium direk deur reduksiedistillasie onttrek word. Soossamariumeneuropium,Ytterbium kan ook deur natreduksie geskei en gesuiwer word. Gewoonlik word tulium-, ytterbium- en lutetiumkonsentrate as grondstowwe gebruik. Na oplossing word ytterbium tot 'n tweewaardige toestand gereduseer, wat beduidende verskille in eienskappe veroorsaak, en dan van ander driewaardige seldsame aardmetale geskei. Die produksie van hoë-suiwer ytterbiumoksied word gewoonlik uitgevoer deur ekstraksiechromatografie of ioonuitruilingsmetode.
Toepassing
Gebruik vir die vervaardiging van spesiale legerings.Ytterbiumlegeringsis in tandheelkundige medisyne vir metallurgiese en chemiese eksperimente toegepas.
In onlangse jare het ytterbium na vore gekom en vinnig ontwikkel in die velde van veseloptiese kommunikasie en lasertegnologie.
Met die konstruksie en ontwikkeling van die "inligtingsnelweg" het rekenaarnetwerke en langafstand-optiese vesel-oordragstelsels toenemend hoë vereistes vir die werkverrigting van optiese veselmateriale wat in optiese kommunikasie gebruik word. Ytterbiumione kan, as gevolg van hul uitstekende spektrale eienskappe, as veselversterkingsmateriale vir optiese kommunikasie gebruik word, net sooserbiumentuliumAlhoewel die seldsame aardelement erbium steeds die hoofrolspeler in die voorbereiding van veselversterkers is, het tradisionele erbium-gedoteerde kwartsvesels 'n klein winsbandwydte (30 nm), wat dit moeilik maak om aan die vereistes van hoëspoed- en hoëkapasiteitsinligtingsoordrag te voldoen. Yb3+-ione het 'n baie groter absorpsie-deursnee as Er3+-ione rondom 980 nm. Deur die sensitiseringseffek van Yb3+ en die energie-oordrag van erbium en ytterbium, kan die 1530 nm-lig aansienlik verbeter word, waardeur die versterkingsdoeltreffendheid van die lig aansienlik verbeter word.
In onlangse jare is erbium-ytterbium-ko-gedoteerde fosfaatglas toenemend deur navorsers verkies. Fosfaat- en fluorofosfaatglase het goeie chemiese en termiese stabiliteit, sowel as wye infrarooi-transmissie en groot nie-uniforme verbredingseienskappe, wat hulle ideale materiale maak vir breëband- en hoëwins-erbium-gedoteerde versterkingsveselglas. Yb3+-gedoteerde veselversterkers kan kragversterking en klein seinversterking bereik, wat hulle geskik maak vir velde soos veseloptiese sensors, vrye ruimte-laserkommunikasie 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 lasermateriale speel 'n belangrike en belangrike rol daarin.
Die spektrale eienskappe van ytterbium word ook as hoëgehalte-lasermateriale gebruik, beide as laserkristalle, laserglase en vesellasers. As 'n hoëkrag-lasermateriaal het ytterbium-gedoteerde laserkristalle 'n groot reeks gevorm, insluitend ytterbium-gedoteerdeyttrium aluminiumgranaat (Yb: YAG), ytterbium-gedoteergadoliniumgalliumgranaat (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 tipe pompbron vir vastetoestandlasers. Yb: YAG het baie eienskappe wat geskik is vir hoëkrag LD-pomping en het 'n lasermateriaal geword vir hoëkrag LD-pomping. Yb: S-FAP-kristal kan in die toekoms as 'n lasermateriaal vir laserkernfusie gebruik word, wat mense se aandag getrek het. In afstembare laserkristalle is daar chroomytterbiumholmiumytttriumaluminiumgalliumgranaat (Cr, Yb, Ho: YAGG) met golflengtes wat wissel van 2.84 tot 3.05 μ. Deurlopend verstelbaar tussen m. Volgens statistieke gebruik die meeste infrarooi-plofkoppe wat wêreldwyd in missiele gebruik word, 3-5 μ. Daarom kan die ontwikkeling van Cr-, Yb-, Ho-: YSGG-lasers effektiewe interferensie bied vir middel-infrarooi-geleide wapenteenmaatreëls, en het dit belangrike militêre betekenis. China het 'n reeks innoverende resultate met internasionale gevorderde vlak behaal op die gebied van ytterbium-gedoteerde laserkristalle (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, ens.), en het sleuteltegnologieë soos kristalgroei en lasersnelle, pulserende, deurlopende en verstelbare uitset opgelos. 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 belangrike kategorie ytterbiumlasermateriale is laserglas. Verskeie hoë-emissie dwarssnit laserglase is ontwikkel, insluitend germaniumtelluriet, silikon niobaat, boraat en fosfaat. As gevolg van die gemak van glasvorming, kan dit in groot groottes gemaak word en het eienskappe soos hoë ligtransmissie en hoë eenvormigheid, wat dit moontlik maak om hoë-krag lasers te produseer. Die bekende seldsame aardlaserglas was voorheen 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 gebruik in eksperimentele kernfusietoestelle en laserwapens. Die hoëkrag-lasertoestelle wat in China gebou is, bestaan uit laserneodymiumGlas as die hooflasermedium het die wêreld se gevorderde vlak bereik. Maar laser-neodimiumglas staar nou 'n kragtige uitdaging van laser-ytterbiumglas in die gesig.
In onlangse jare het 'n groot aantal studies getoon dat baie eienskappe van laser-ytterbiumglas dié van oortref.neodymiumglas. As gevolg van die feit dat ytterbium-gedoteerde luminessensie slegs twee energievlakke het, is die energiebergingsdoeltreffendheid hoog. Teen dieselfde wins het ytterbiumglas 'n energiebergingsdoeltreffendheid wat 16 keer hoër is as neodymiumglas, en 'n fluoressensie-leeftyd wat 3 keer dié van neodymiumglas is. Dit het ook voordele soos hoë doteringskonsentrasie, 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 hulp van neodymium, soos die gebruik van Nd3+ as 'n sensibiliseerder om ytterbiumlaserglas by kamertemperatuur te laat werk en μ. Laseremissie word by 'n golflengte van m bereik. Dus is ytterbium en neodymium 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 hoëkraglasers as die hoofrigting, word lasers van ytterbiumlaserglas toenemend wyd gebruik in die moderne nywerheid, landbou, medisyne, wetenskaplike navorsing en militêre toepassings.
Militêre gebruik: Die gebruik van die energie wat deur kernfusie opgewek word as energie was nog altyd 'n verwagte doelwit, en die bereiking van beheerde kernfusie sal 'n belangrike manier wees vir die mensdom om energieprobleme op te los. Ytterbium-gedoteerde laserglas word die voorkeurmateriaal vir die bereiking van traagheidsopsluitingsfusie (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 genereer en direk teen die spoed van lig aanval. Hulle kan na verwys word as Nadana en het groot dodelikheid, veral geskik vir moderne lugverdedigingswapenstelsels in oorlogvoering. Die uitstekende werkverrigting van ytterbium-gedoteerde laserglas het dit 'n belangrike basiese materiaal gemaak vir die vervaardiging van hoë-krag en hoë-werkverrigting laserwapens.
Veselaser is 'n vinnig ontwikkelende nuwe tegnologie en behoort ook tot die veld van laserglas-toepassings. Veselaser is 'n laser wat vesel as 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 Veselaser bestaan uit 'n halfgeleierlaserdiode as die pompbron, 'n veseloptiese golfgeleier 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 vastetoestandlasers en halfgeleierlasers, het dit tegnologiese en prestasievoordele 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 versterkingsmedium gebruik, kan die veselaser wat deur die maatskappy ontwikkel is, ook 'n seldsame aardvesellaser genoem word.
Lasertoepassing: Hoëkrag ytterbium-gedoteerde dubbelgeklede vesellaser het die afgelope paar jaar internasionaal 'n gewilde veld in vastetoestandlasertegnologie geword. Dit het die voordele van goeie straalkwaliteit, kompakte struktuur en hoë omskakelingsdoeltreffendheid, en het breë toepassingsvooruitsigte in industriële verwerking en ander velde. Dubbelgeklede ytterbium-gedoteerde vesels is geskik vir halfgeleierlaserpomping, met hoë koppeldoeltreffendheid en hoë laseruitsetkrag, en is die hoofontwikkelingsrigting van ytterbium-gedoteerde vesels. China se dubbelgeklede ytterbium-gedoteerde veseltegnologie is nie meer gelykstaande aan die gevorderde vlak van die buiteland nie. Die ytterbium-gedoteerde vesel, dubbelgeklede ytterbium-gedoteerde vesel en erbium ytterbium-ko-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 verskeie produkte en metodes.
Die wêreldbekende Duitse IPG-lasermaatskappy het onlangs aangekondig dat hul nuut bekendgestelde ytterbium-gedoteerde vesellaserstelsel uitstekende straalkenmerke, 'n pomplewe van meer as 50 000 uur, 'n sentrale emissiegolflengte van 1070 nm-1080 nm en 'n uitsetkrag van tot 20 kW het. Dit is toegepas in fyn sweiswerk, snywerk en rotsboorwerk.
Lasermateriale is die kern en fondament 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-lasermateriale 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 veseloptiese kommunikasie en lasertegnologie, veral in die nuutste lasertegnologieë soos hoëkrag-kernfusielasers, hoë-energie-beat-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 yttrium soms verkeerdelik as yttrium genoem. In hierdie geval moet ons die oorspronklike teks naspeur en elementsimbole kombineer om te bevestig.
Plasingstyd: 13 September 2023