Ytterbium: atominumero 70, atomipaino 173,04, alkuaineen nimi johdettu sen löytöpaikasta. Ytterbiumin pitoisuus kuoressa on 0,000266 %, pääasiassa fosforiitin ja mustan harvinaisen kullan esiintymissä. Monatsiittipitoisuus on 0,03 % ja luonnollisia isotooppeja on 7
Löytyi
Lähettäjä: Marinak
Aika: 1878
Sijainti: Sveitsi
Vuonna 1878 sveitsiläiset kemistit Jean Charles ja G Marignac löysivät uuden harvinaisen maametallin "erbiumista". Vuonna 1907 Ulban ja Weils huomauttivat, että Marignac erotti lutetiumoksidin ja ytterbiumoksidin seoksen. Tukholman lähellä sijaitsevan Yteerby-nimisen pienen kylän muistoksi, josta yttriummalmia löydettiin, tämä uusi alkuaine nimettiin Ytterbium symbolilla Yb.
Elektronien konfigurointi
Elektronien konfigurointi
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
Metalli
Metallinen ytterbium on hopeanharmaa, sitkeää ja pehmeän rakenteen. Huoneenlämpötilassa ytterbium voi hapettua hitaasti ilman ja veden vaikutuksesta.
On olemassa kaksi kiderakennetta: α- Tyyppi on pintakeskitetty kuutiokidejärjestelmä (huoneenlämpötila -798 ℃); β- Tyyppi on kappaleen keskitetty kuutio (yli 798 ℃) hila. Sulamispiste 824 ℃, kiehumispiste 1427 ℃, suhteellinen tiheys 6,977（ α-tyyppi), 6,54（ β-tyyppi).
Liukenematon kylmään veteen, liukenee happoihin ja nestemäiseen ammoniakkiin. Se on melko vakaa ilmassa. Samariumin ja europiumin tapaan ytterbium kuuluu muuttuvaan valenssiin harvinaisen maametallin, ja se voi olla myös positiivisessa kaksiarvoisessa tilassa sen lisäksi, että se on tavallisesti kolmiarvoinen.
Tämän vaihtelevan valenssiominaisuuden vuoksi metallisen ytterbiumin valmistusta ei tule suorittaa elektrolyysillä, vaan pelkistystislausmenetelmällä valmistusta ja puhdistusta varten. Yleensä lantaanimetallia käytetään pelkistysaineena pelkistystislauksessa, jossa hyödynnetään ytterbiummetallin korkean höyrynpaineen ja lantaanimetallin alhaisen höyrynpaineen välistä eroa. Vaihtoehtoisestituliumi, ytterbium, jalutetiumtiivisteitä voidaan käyttää raaka-aineena jametalli lantaanivoidaan käyttää pelkistimenä. Korkean lämpötilan tyhjiöolosuhteissa > 1100 ℃ ja < 0,133 Pa metalli-ytterbium voidaan uuttaa suoraan pelkistystislauksella. Samariumin ja europiumin tavoin ytterbium voidaan myös erottaa ja puhdistaa märkäpelkistyksen avulla. Raaka-aineina käytetään yleensä tuliumi-, ytterbium- ja lutetiumtiivisteitä. Liukenemisen jälkeen ytterbium pelkistyy kaksiarvoiseen tilaan, mikä aiheuttaa merkittäviä eroja ominaisuuksissa, ja erotetaan sitten muista kolmiarvoisista harvinaisista maametallista. Tuotanto korkean puhtausasteenytterbiumoksidisuoritetaan yleensä uuttokromatografialla tai ioninvaihtomenetelmällä.
Sovellus
Käytetään erikoisseosten valmistukseen. Ytterbiumseoksia on käytetty hammaslääketieteessä metallurgisiin ja kemiallisiin kokeisiin.
Viime vuosina ytterbium on ilmaantunut ja kehittynyt nopeasti valokuituviestinnän ja lasertekniikan aloilla.
"Tiedon valtatien" rakentamisen ja kehittämisen myötä tietokoneverkoilla ja pitkän matkan optisten kuitujen siirtojärjestelmillä on yhä korkeammat vaatimukset optisessa viestinnässä käytettävien optisten kuitumateriaalien suorituskyvylle. Ytterbium-ioneja voidaan erinomaisten spektriominaisuuksiensa ansiosta käyttää optisen viestinnän kuituvahvistusmateriaaleina, kuten erbiumia ja tuliumia. Vaikka harvinainen maametalli erbium on edelleen päätoimija kuituvahvistimien valmistuksessa, perinteisillä erbium-seostetuilla kvartsikuiduilla on pieni vahvistuskaistanleveys (30 nm), mikä vaikeuttaa nopean ja suuren kapasiteetin tiedonsiirron vaatimuksia. Yb3+-ioneilla on paljon suurempi absorptiopoikkileikkaus kuin Er3+-ioneilla noin 980nm. Yb3+:n herkistävän vaikutuksen sekä erbiumin ja ytterbiumin energiansiirron ansiosta 1530nm valoa voidaan parantaa huomattavasti, mikä parantaa huomattavasti valon vahvistustehoa.
Viime vuosina tutkijat ovat suosineet yhä enemmän erbium-ytterbium-seostettua fosfaattilasia. Fosfaatti- ja fluorifosfaattilaseilla on hyvä kemiallinen ja lämpöstabiilisuus, sekä laaja infrapunaläpäisykyky ja suuret epätasaiset levenemisominaisuudet, mikä tekee niistä ihanteellisia materiaaleja laajakaista- ja korkean vahvistuksen erbium-seostettuun vahvistuskuitulasiin. Yb3+seostetut kuituvahvistimet voivat saavuttaa tehovahvistuksen ja pienen signaalivahvistuksen, mikä tekee niistä sopivia sellaisille aloille kuin valokuituanturit, vapaan tilan laserviestintä ja ultralyhyt pulssivahvistus. Kiina on tällä hetkellä rakentanut maailman suurimman yksikanavaisen kapasiteetin ja nopeimman optisen siirtojärjestelmän, ja sillä on maailman levein tietovaltatie. Ytterbium- ja muut harvinaisten maametallien seostetut kuituvahvistimet ja lasermateriaalit ovat niissä ratkaisevassa ja merkittävässä roolissa.
Ytterbiumin spektriominaisuuksia käytetään myös korkealaatuisina lasermateriaaleina, sekä laserkiteinä, laserlaseina että kuitulasereina. Suuritehoisena lasermateriaalina ytterbium-seostetut laserkiteet ovat muodostaneet valtavan sarjan, mukaan lukien ytterbium-seostettu yttrium-alumiinigranaatti (Yb: YAG), ytterbium-seostettu gadoliniumgalliumgranaatti (Yb: GGG), ytterbium-seostettu kalsiumfluorifosfaatti (Yb: FAP) ytterbium-seostettu strontiumfluorifosfaatti (Yb: S-FAP), ytterbium-seostettu yttriumvanadaatti (Yb: YV04), ytterbium-seostettu boraatti ja silikaatti. Semiconductor laser (LD) on uudenlainen pumppulähde solid-state lasereille. Yb: YAG:lla on monia ominaisuuksia, jotka soveltuvat suuritehoiseen LD-pumppaukseen, ja siitä on tullut lasermateriaali suuritehoiseen LD-pumppaukseen. Yb: S-FAP-kidettä voidaan tulevaisuudessa käyttää laserydinfuusion lasermateriaalina, mikä on herättänyt ihmisten huomion. Viritettävissä laserkiteissä on kromi-ytterbium-holmium-yttrium-alumiinigalliumgranaattia (Cr, Yb, Ho: YAGG), jonka aallonpituudet vaihtelevat välillä 2,84-3,05 μ. Jatkuvasti säädettävissä välillä m. Tilastojen mukaan useimmat ohjuksissa eri puolilla maailmaa käytetyt infrapunakärjet käyttävät 3-5 μ. Siksi Cr, Yb, Ho: YSGG-laserien kehitys voi tarjota tehokkaita häiriöitä keski-infrapunaohjattujen aseiden vastatoimiin, ja sillä on tärkeä sotilaallinen merkitys. Kiina on saavuttanut useita innovatiivisia tuloksia kansainvälisellä edistyneellä tasolla ytterbium-seostettujen laserkiteiden alalla (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP jne.) ratkaisemalla avainteknologioita, kuten kiteen kasvua ja laserin nopeaa, pulssia, jatkuva ja säädettävä lähtö. Tutkimustuloksia on sovellettu maanpuolustuksessa, teollisuudessa ja tiedetekniikassa, ja ytterbium-seostettuja kristallituotteita on viety useisiin maihin ja alueille, kuten Yhdysvaltoihin ja Japaniin.
Toinen tärkeä ytterbiumlasermateriaalien luokka on laserlasi. Erilaisia korkeapäästöisiä poikkileikkauksellisia laserlaseja on kehitetty, mukaan lukien germaniumteluriitti, piiniobaatti, boraatti ja fosfaatti. Lasin muovauksen helppouden ansiosta siitä voidaan valmistaa suuria kokoja, ja sen ominaisuudet, kuten korkea valonläpäisevyys ja korkea tasaisuus, mahdollistavat suuritehoisten lasereiden valmistamisen. Tuttu harvinaisten maametallien laserlasi oli ennen pääosin neodyymilasia, jolla on yli 40 vuoden kehityshistoria ja kypsä tuotanto- ja käyttötekniikka. Se on aina ollut ensisijainen materiaali suuritehoisissa laserlaitteissa, ja sitä on käytetty ydinfuusiokokeellisissa laitteissa ja laseraseissa. Kiinassa valmistetut suuritehoiset laserlaitteet, jotka koostuvat laserneodyymilasista pääasiallisena lasermediana, ovat saavuttaneet maailman edistyneen tason. Mutta laser-neodyymilasi kohtaa nyt laserytterbiumlasin voimakkaan haasteen.
Viime vuosina monet tutkimukset ovat osoittaneet, että monet laser-ytterbiumlasin ominaisuudet ylittävät neodyymilasin ominaisuudet. Koska ytterbium-seostetulla luminesenssilla on vain kaksi energiatasoa, energian varastointitehokkuus on korkea. Samalla vahvistuksella ytterbiumlasin energian varastointitehokkuus on 16 kertaa korkeampi kuin neodyymilasin ja fluoresenssin käyttöikä 3 kertaa neodyymilasiin verrattuna. Sillä on myös etuja, kuten korkea seostuspitoisuus, absorptiokaistanleveys, ja se voidaan pumpata suoraan puolijohteilla, mikä tekee siitä erittäin sopivan suuritehoisille lasereille. Ytterbiumlaserlasin käytännön sovellus perustuu kuitenkin usein neodyymin apuun, kuten Nd3+:n käyttämiseen herkistimenä, jotta ytterbiumlaserlasi toimisi huoneenlämpötilassa ja μ Laser-emissio saavutetaan m aallonpituudella. Ytterbium ja neodyymi ovat siis sekä kilpailijoita että yhteistyökumppaneita laserlasin alalla.
Lasin koostumusta säätämällä voidaan parantaa monia ytterbiumlaserlasin luminoivia ominaisuuksia. Suuritehoisten lasereiden kehittämisen pääsuuntauksena ytterbiumlaserlasista valmistettuja lasereita käytetään yhä laajemmin nykyaikaisessa teollisuudessa, maataloudessa, lääketieteessä, tieteellisessä tutkimuksessa ja sotilaallisissa sovelluksissa.
Sotilaallinen käyttö: Ydinfuusion tuottaman energian käyttäminen energiana on aina ollut odotettu tavoite, ja hallitun ydinfuusion saavuttaminen on ihmiskunnalle tärkeä keino ratkaista energiaongelmia. Ytterbium-seostetusta laserlasista on tulossa ensisijainen materiaali inertiatiivistysfuusio (ICF) -päivitysten saavuttamiseksi 2000-luvulla sen erinomaisen lasersuorituskyvyn ansiosta.
Laseraseet käyttävät lasersäteen valtavaa energiaa iskeäkseen ja tuhotakseen kohteita, tuottaen miljardeja celsiusasteita ja hyökkäävät suoraan valon nopeudella. Niitä voidaan kutsua nimellä Nadana ja niillä on suuri kuolleisuus, mikä sopii erityisen hyvin nykyaikaisiin ilmapuolustusasejärjestelmiin sodankäynnissä. Ytterbium-seostetun laserlasin erinomainen suorituskyky on tehnyt siitä tärkeän perusmateriaalin tehokkaiden ja suorituskykyisten laseraseiden valmistuksessa.
Kuitulaser on nopeasti kehittyvä uusi tekniikka ja se kuuluu myös laserlasisovellusten alaan. Kuitulaser on kuitua laserväliaineena käyttävä laser, joka on kuitu- ja laserteknologian yhdistelmän tuote. Se on uusi lasertekniikka, joka on kehitetty erbium doped fiber amplifier (EDFA) -tekniikan pohjalta. Kuitulaser koostuu puolijohdelaserdiodista pumpun lähteenä, valokuituaaltoputkesta ja vahvistusväliaineesta sekä optisista komponenteista, kuten hilakuiduista ja liittimistä. Se ei vaadi optisen polun mekaanista säätöä, ja mekanismi on kompakti ja helppo integroida. Verrattuna perinteisiin solid-state lasereihin ja puolijohdelasereihin, sillä on teknologisia ja suorituskykyisiä etuja, kuten korkea säteen laatu, hyvä vakaus, vahva kestävyys ympäristön häiriöitä vastaan, ei säätöä, ei huoltoa ja kompakti rakenne. Koska seostetut ionit ovat pääasiassa Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3, jotka kaikki käyttävät vahvistusväliaineena harvinaisten maametallien kuituja, yrityksen kehittämä kuitulaser voi myös kutsutaan harvinaisen maametallin kuitulaseriksi.
Lasersovellus: Tehokas ytterbium-seostettu kaksoispäällysteinen kuitulaser on viime vuosina tullut kuuma kenttä solid-state laserteknologiassa kansainvälisesti. Sen etuna on hyvä säteen laatu, kompakti rakenne ja korkea muunnostehokkuus, ja sillä on laajat sovellusmahdollisuudet teollisessa jalostuksessa ja muilla aloilla. Kaksoispäällysteiset ytterbium-seostetut kuidut soveltuvat puolijohdelaserpumppaukseen korkealla kytkentäteholla ja suurella laserlähtöteholla, ja ne ovat ytterbium-seostettujen kuitujen tärkein kehityssuunta. Kiinan kaksoispäällysteinen ytterbium-seostettu kuituteknologia ei ole enää ulkomaiden edistyneen tason tasolla. Kiinassa kehitetty ytterbium-seostettu kuitu, kaksoispäällysteinen ytterbium-seostettu kuitu ja erbium-ytterbium-seostettu kuitu ovat saavuttaneet suorituskyvyn ja luotettavuuden suhteen samankaltaisten ulkomaisten tuotteiden edistyneen tason, niillä on kustannusetuja ja niissä on patentoitu ydinteknologia useille tuotteille ja menetelmille. .
Maailmankuulu saksalainen IPG-laseryhtiö ilmoitti äskettäin, että heidän äskettäin lanseeratulla ytterbium-seostetulla kuitulaserjärjestelmällä on erinomaiset sädeominaisuudet, yli 50 000 tunnin pumpun käyttöikä, keskussäteilyn aallonpituus 1070-1080nm ja lähtöteho jopa 20 kW. Sitä on käytetty hienohitsauksessa, leikkauksessa ja kallionporauksessa.
Lasermateriaalit ovat laserteknologian kehityksen ydin ja perusta. Laserteollisuudessa on aina ollut sanonta, että "yksi sukupolvi materiaaleja, yksi sukupolvi laitteita". Kehittyneiden ja käytännöllisten laserlaitteiden kehittäminen edellyttää ensin korkean suorituskyvyn lasermateriaaleja ja muiden asiaankuuluvien teknologioiden integrointia. Ytterbium-seostetut laserkiteet ja laserlasi kiinteiden lasermateriaalien uutena voimana edistävät valokuituviestinnän ja laserteknologian innovatiivista kehitystä, erityisesti huippuluokan laserteknologioissa, kuten suuritehoisissa ydinfuusiolasereissa, korkean energian sykkeessä. laattalaserit ja korkean energian aselaserit.
Lisäksi ytterbiumia käytetään myös fluoresoivana jauheaktivaattorina, radiokeramiikkana, tietokoneiden elektronisten muistikomponenttien lisäaineina (magneettikuplat) ja optisen lasin lisäaineina. On syytä huomauttaa, että yttrium ja yttrium ovat molemmat harvinaisia maametallialkuaineita. Vaikka englanninkielisissä nimissä ja elementtien symboleissa on merkittäviä eroja, kiinan foneettisissa aakkosissa on samat tavut. Joissakin kiinalaisissa käännöksissä yttriumia kutsutaan joskus virheellisesti yttriumiksi. Tässä tapauksessa meidän on jäljitettävä alkuperäinen teksti ja yhdistettävä elementin symbolit vahvistamiseksi.
Postitusaika: 30.8.2023