Волшебный редкоземельный элемент: иттербий

Иттербий: Атомный номер 70, атомный вес 173.04, название элемента, полученное из его местоположения. Содержание иттербия в коре составляет 0,000266%, в основном присутствует в фосфоритовых и черных отложениях редких золотых. Содержание в монаците составляет 0,03%, и есть 7 натуральных изотопов

Обнаруженный

Автор: Маринак

Время: 1878

Расположение: Швейцария

В 1878 году швейцарские химики Джин Чарльз и Дж Мариньяк обнаружили новый редкоземельный элемент в «Эрбия». В 1907 году Ульбан и Вейлс указали, что Marignac отделил смесь оксида лютетите и оксида иттербия. В память о маленькой деревне под названием Yteerby около Стокгольма, где была обнаружена иттрийская руда, этот новый элемент был назван иттербий с символом Yb.

Электронная конфигурация

Электронная конфигурация
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14

Металл

Металлический иттербий серебряный серый, пластичный и имеет мягкую текстуру. При комнатной температуре иттербий может медленно окислять воздухом и водой.

Существует две кристаллические структуры: α - тип представляет собой кубическую кристаллическую систему с центром лица (комнатная температура -798 ℃); β- тип представляет собой кубическую кубическую (выше 798 ℃) решетку. Температура плавления 824 ℃, точка кипения 1427 ℃, относительная плотность 6,977 (α-тип), 6,54 (β-тип).

Нерастворимый в холодной воде, растворим в кислотах и ​​жидком аммиаке. Это довольно стабильно в воздухе. Подобно самариуму и европиуму, иттербиум принадлежит к переменной валентной редкоземельной земле, а также может находиться в положительном дивалентном состоянии в дополнение к тому, что они обычно являются тревалентными.

Из -за этой переменной характеристики валентности приготовление металлического иттербия не должна проводиться не путем электролиза, а методом восстановления для приготовления и очистки. Обычно металл Lanthanum используется в качестве восстановительного агента для восстановления дистилляции, используя разницу между высоким давлением паров металла иттербия и низким давлением паров металла Lanthanum. Альтернативно,тулий, иттербий, илютецийконцентраты могут использоваться в качестве сырья иМеталлический лантанамможет использоваться в качестве восстановительного агента. В условиях высокой температуры вакуума> 1100 ℃ и <0,133PA металл иттербия может быть непосредственно извлечен путем восстановления дистилляции. Как и самарий и европий, иттербий также может быть разделен и очищен путем влажного восстановления. Обычно концентраты Thulium, иттербия и лютетия используются в качестве сырья. После роспуска иттербия уменьшается до двухвалентного состояния, вызывая значительные различия в свойствах, а затем отделяется от других трехвалентных редкоземельных элементов. Производство высокой чистотыоксид иттербияобычно выполняется с помощью экстракционной хроматографии или метода ионообмена。

Приложение

Используется для производства специальных сплавов. Иттербийские сплавы были применены в стоматологической медицине для металлургических и химических экспериментов.

В последние годы иттербий появился и быстро развился в области волоконно -оптической коммуникации и лазерной технологии.

При строительстве и разработке «информационного шоссе», компьютерные сети и системы передачи оптического волокна на большие расстояния сталкиваются с оптическими волокнистыми системами. Ионы иттербия, благодаря их превосходным спектральным свойствам, могут использоваться в качестве материалов для усиления волокна для оптической связи, как эрбий и тулия. Хотя эрбиум редкоземельного элемента по-прежнему является основным игроком в подготовке усилителей волокна, традиционные кварцевые волокна, легированные эрбием Ионы YB3+имеют гораздо больший поперечный сечение поглощения, чем ионы ER3+около 980 нм. Благодаря эффекту сенсибилизации YB3+и переноса энергии эрбия и иттербия, свет 1530 нм может быть значительно повышен, тем самым значительно повышая эффективность усиления света.

В последние годы исследователи, легированное легированным фосфатным стеклом Эрбия иттербия, легированное фосфатным стеклом все больше. Фосфатные и флуорофосфатные очки имеют хорошую химическую и тепловую стабильность, а также широкую инфракрасную пропускную способность и крупные неравномерные расширяющие характеристики, что делает их идеальными материалами для широкополосного и высокого усиления эрбия, легированного эрбий, волоконно-волоконного стекла. Усилители легированного волокна YB3+могут достигать усиления мощности и усиления небольшого сигнала, что делает их подходящими для таких областей, как волоконно -оптические датчики, связь с лазерным пространством и ультра -короткое усиление импульсов. В настоящее время Китай построил крупнейшую в мире одноканальную пропускную способность и наиболее быструю скоростную оптическую систему передачи и имеет самое широкое информационное шоссе в мире. Иттербия, легированные и другие усилители, легированные редкоземелью, и лазерные материалы играют важную и значительную роль.

Спектральные характеристики иттербия также используются в качестве высококачественных лазерных материалов, как в виде лазерных кристаллов, лазерных стекол и волоконно-лазерных. В качестве мощного лазерного материала, легированные иттербия, легированные легированными кристаллами, в том числе гранейн с алюминиевым алюминием иттербия (YB: YAG), гадолиний-галлийный гранат с иттербий, флюрофосфат (yb: ggg), Doped roped fluroposhate (yb: yttter Флуорофосфат (YB: S-FAP), легированный иттербий иттрий ванадат (YB: YV04), легированный иттербий борат и силикат. Полупроводник лазер (LD)-это новый тип источника насоса для твердотельных лазеров. YB: YAG имеет много характеристик, подходящих для мощного LD накачки, и стал лазерным материалом для мощного накачки LD. YB: S-FAP-кристалл может использоваться в качестве лазерного материала для лазерного ядерного слияния в будущем, что привлекло внимание людей. В настраиваемых лазерных кристаллах существует хром иттербий Холмий иттрий алюминиевый гранат галлия (CR, YB, HO: YAGG) с длин волн в диапазоне от 2,84 до 3,05 мкл, постоянно регулируемых между M. Согласно статистике, в большинстве инфракрасных боеголовок, используемых в ракетах по всему миру 3-5 мкл, поэтому в развитии CR, YB, HO: YSGG Lasers может обеспечить эффективное вмешательство в противодействие средним инфракрасным управляющим оружием и имеет важное военное значение. Китай достиг ряда инновационных результатов с международным повышенным уровнем в области лазерных кристаллов, легированных иттербия (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP и т. Д.), Решение ключевых технологий, таких как рост кристаллов и лазерный быстрый, пульс, непрерывный и регулируемый выход. Результаты исследований были применены в национальной обороне, промышленности и научной инженерии, а кристаллические продукты, легированные иттербием, были экспортированы в несколько стран и регионов, таких как Соединенные Штаты и Япония.

Еще одна важная категория лазерных материалов иттербий - лазерное стекло. Были разработаны различные лазерные очки поперечного сечения с высоким выбросом, в том числе германю-теллурит, кремниевый ниобат, борат и фосфат. Из-за простоты стеклянного литья он может быть превращен в большие размеры и имеет такие характеристики, как высокая световая передача и высокая однородность, что позволяет производить мощные лазеры. Знакомый редкоземельный лазерный стекло раньше был в основном неодимийский стекло, которое имеет историю разработки более 40 лет и зрелую технологию производства и применения. Это всегда был предпочтительным материалом для мощных лазерных устройств и использовался в экспериментальных устройствах ядерного слияния и лазерного оружия. Мощные лазерные устройства, построенные в Китае, состоящие из лазерного неодимского стекла в качестве основной лазерной среды, достигли продвинутого уровня мира. Но лазерное неодимиевое стекло теперь сталкивается с мощной проблемой из лазерного иттербийского стекла.

В последние годы большое количество исследований показало, что многие свойства лазерного иттербийского стекла превышают свойства неодимского стекла. В связи с тем, что люминесценция легированного иттербия имеет только два уровня энергии, эффективность накопления энергии высока. При том же усилении, иттербиевое стекло обладает эффективностью накопления энергии в 16 раз выше, чем неодимиевое стекло, и время жизни флуоресценции в 3 раза больше, чем у неодимового стекла. Он также имеет такие преимущества, как высокая концентрация допинга, пропускная способность поглощения и может быть непосредственно накачать полупроводниками, что делает его очень подходящим для мощных лазеров. Тем не менее, практическое применение лазерного стекла иттербия часто зависит от помощи неодима, например, использование ND3+в качестве сенсибилизатора для создания лазерного стекла иттербия при работе при комнатной температуре, а излучение лазера μ достигается на длине волны M. Таким образом, иттербий и неодим являются как конкурентами, так и сотрудничающими партнерами в области лазерного стекла.

Регулируя стеклянную композицию, можно улучшить многие люминесцентные свойства лазерного стекла иттербия. С развитием мощных лазеров в качестве основного направления лазеры, изготовленные из иттербийского лазерного стекла, все более широко используются в современной промышленности, сельском хозяйстве, медицине, научных исследованиях и военных приложениях.

Военное использование: использование энергии, полученной ядерным слиянием в качестве энергии, всегда была ожидаемой целью, и достижение контролируемого ядерного слияния будет важным средством для человечества для решения энергетических проблем. Лазерное стекло, легированное иттербием, становится предпочтительным материалом для достижения обновления инерционного слияния ограничения (ICF) в 21 -м веке благодаря превосходной лазерной производительности.

Лазерное оружие использует огромную энергию лазерного луча для удара и разрушения целей, генерируя температуру миллиардов градусов по Цельсию и непосредственно атакуя со скоростью света. Их можно назвать Наданой и обладать большой летальностью, особенно подходящей для современных систем оружия противовоздушной обороны в войне. Превосходная производительность лазерного стекла, легированного иттербия, сделала его важным основным материалом для производства мощного и высокопроизводительного лазерного оружия.

Fiber Laser - это быстро развивающаяся новая технология, а также принадлежит области лазерных стеклянных приложений. Fiber Laser - это лазер, который использует волокно в качестве лазерной среды, которая является продуктом комбинации волокнистого и лазерной технологии. Это новая лазерная технология, разработанная на основе технологии усилителя эрбия, легированного волокна (EDFA). Лазер волокон состоит из полупроводникового лазерного диода в качестве источника насоса, волоконно -оптического волновода и среды усиления, а также оптических компонентов, таких как стекло волокна и муфты. Это не требует механической регулировки оптического пути, а механизм компактен и прост в интеграции. По сравнению с традиционными твердотельными лазерами и полупроводниковыми лазерами, он обладает технологическими и производительными преимуществами, такими как высокое качество луча, хорошая стабильность, сильная устойчивость к окружающей среде, без корректировки, без обслуживания и компактной структуры. В связи с тем, что легированные ионы в основном являются nd+3, yb+3, er+3, tm+3, HO+3, которые используют редкоземельные волокна в качестве среда получателя, волокно, разработанный компанией, также можно назвать лазером редкоземельного волокна.

Лазерное применение: лазер с высокой мощностью, легированным двойным волокном с двойной одеждой, стал горячим областью в сфере твердотельной лазерной технологии на международном уровне в последние годы. Он обладает преимуществами хорошего качества луча, компактной структуры и высокой эффективности конверсии и имеет широкие перспективы применения в промышленной обработке и других областях. Двойная одета, легированные иттербий, подходящие для полупроводниковой лазерной накачки, с высокой эффективностью связи и высокой выходной мощностью лазера, и являются основным направлением развития волокон легированного иттербия. Двойная одета Китая иттербий, легированные волокнистыми технологиями, больше не находится на одном уровне с повышенным уровнем зарубежных стран. Допированное волокно иттербия, легированное волокном с двойной одеждой, легированное иттербий, и легированные эрбийским иттербийским клетчатым волокном, разработанным в Китае, достигли расширенного уровня аналогичных иностранных продуктов с точки зрения производительности и надежности, обладают преимуществами затрат и имеют основные запатентованные технологии для нескольких продуктов и методов.

Всемирно известная немецкая IPG-лазерная компания недавно объявила, что их недавно запущенная лазерная система, легированная иттербием, имеет отличные характеристики луча, срок службы насоса более 50000 часов, центральная длина волны излучения 1070NM-1080NM и выходная мощность до 20 кВт. Он был применен в прекрасной сварке, резке и бурении скал.

Лазерные материалы являются основной и основанием для разработки лазерной технологии. В лазерной промышленности всегда было высказывание о том, что «одно поколение материалов, одно поколение устройств». Для разработки расширенных и практических лазерных устройств необходимо сначала обладать высокопроизводительными лазерными материалами и интегрировать другие соответствующие технологии. Лазерные кристаллы, легированные иттербием и лазерное стекло, как новая сила твердых лазерных материалов, способствуют инновационному развитию волоконно-оптической связи и лазерной технологии, особенно в передовых лазерных технологиях, таких как мощные ядерные лазеры, лазеры с высоким энергопотреблением и высокоэнергетические лазеры.

Кроме того, иттербий также используется в качестве флуоресцентного активатора порошка, радиосвязи, добавок для компонентов электронной памяти компьютера (магнитные пузырьки) и оптические стеклянные добавки. Следует отметить, что иттрий и иттрий являются редкоземельными элементами. Хотя существуют значительные различия в английских именах и символах элементов, китайский фонетический алфавит имеет одинаковые слоги. В некоторых китайских переводах иттрий иногда ошибочно называют иттрий. В этом случае нам нужно проследить исходный текст и объединить символы элемента, чтобы подтвердить.