Магически рядкоземен елемент: итербий

Итербий: Атомно число 70, атомно тегло 173.04, име на елемент, получено от местоположението му за откриване. Съдържанието на итербий в коричката е 0,000266%, присъстващо главно във фосфор и черни редки златни находища. Съдържанието в моназит е 0,03%, а има 7 естествени изотопа

Открити

От: Маринак

Време: 1878

Местоположение: Швейцария

През 1878 г. швейцарските химици Жан Чарлз и Г Маринак откриват нов елемент на рядък земни в „Ербий“. През 1907 г. Улбан и Вайлс посочват, че Маринак разделя смес от лутетиев оксид и итербиев оксид. В памет на малкото село на име Yteerby близо до Стокхолм, където е открита Yttrium Rose, този нов елемент е наречен Ytterbium със символа YB.

Конфигурация на електрон

Конфигурация на електрон
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14

Метал

Метален итербий е сребърно сиво, пластично и има мека текстура. При стайна температура итербийът може бавно да се окислява чрез въздух и вода.

Има две кристални структури: α- Типът е лицева кубична кристална система (стайна температура -798 ℃); β- Типът е кубична кубична (над 798 ℃) решетка. Точка на топене 824 ℃, точка на кипене 1427 ℃, относителна плътност 6.977 （α-тип), 6.54 （β-тип).

Неразтворимо в студена вода, разтворима в киселини и течен амоняк. Той е доста стабилен във въздуха. Подобно на самарий и европий, итербиумът принадлежи към променливата валентност рядка земя и може също да бъде в положително двувалентно състояние, освен че обикновено е тривалентна.

Поради тази характеристика на променливата валентност, приготвянето на метален итербий не трябва да се осъществява чрез електролиза, а чрез метод за намаляване на дестилацията за получаване и пречистване. Обикновено металът на лантана се използва като редуциращ агент за дестилация на редукция, използвайки разликата между високото налягане на парите на итербиев метал и ниското налягане на парите на лантанския метал. АлтернативноТилия, итербийилутетийконцентратите могат да се използват като суровини иМетален лантанможе да се използва като редуциращ агент. При високотемпературни вакуумни условия> 1100 ℃ и <0,133pa, метал итербий може да бъде директно екстрахиран чрез редукция дестилация. Подобно на самарий и европий, итербийът също може да бъде разделен и пречистен чрез намаляване на мокрото. Обикновено концентратите на Thulium, Ytterbium и Lutetium се използват като суровини. След разтваряне итербиумът се свежда до двувалентно състояние, което води до значителни разлики в свойствата и след това се отделя от други тривалентни редки земи. Производството на висока чистотаИтербиев оксидобикновено се извършва чрез екстракционна хроматография или метод на йонен обмен。

Приложение

Използва се за производство на специални сплави. Итербиевите сплави са приложени в зъбната медицина за металургични и химични експерименти.

През последните години итербиумът се появи и бързо се развива в областта на оптичната комуникация и лазерната технология.

С изграждането и разработването на „информационната магистрала“, компютърните мрежи и оптичните системи за предаване на оптични влакна на дълги разстояния имат все по-високи изисквания за изпълнение на оптични влакна, използвани в оптичната комуникация. Итербиевите йони, поради техните отлични спектрални свойства, могат да се използват като материали за усилване на влакната за оптична комуникация, точно като ербий и тилия. Въпреки че елементът на рядкоземния елемент е все още основният играч в приготвянето на усилватели на влакната, традиционните кварцови влакна, легирани с ербий, имат малка честотна лента на усилването (30 nm), което затруднява изпълнението на изискванията за предаване на високоскоростна и висококачествена информация. YB3+йони имат много по-голямо напречно сечение на абсорбция от ER3+йони около 980nm. Чрез ефекта на сенсибилизация на YB3+и енергийния пренос на ербий и итербий, светлината от 1530 nm може да бъде значително засилена, като по този начин значително подобрява ефективността на усилване на светлината.

През последните години Erbium ytterbium Co легираното фосфатно стъкло все повече се предпочита от изследователите. Фосфатните и флуорофосфатните очила имат добра химическа и термична стабилност, както и широка инфрачервена предавателност и големи нееднородени разширяващи характеристики, което ги прави идеални материали за широколентова и високо усилване на ербийното усилвателно стъкло. YB3+легираните усилватели на влакната могат да постигнат усилване на мощността и малки усилвания на сигнала, което ги прави подходящи за полета като оптични сензори, лазерна комуникация в свободното пространство и ултра късо усилване на импулса. Понастоящем Китай е изградил най -голямата в света система за оптично пренос на един канал и най -бързата скорост и има най -широката информационна магистрала в света. Иттербиевите легирани и други редки усилватели на влакна и лазерни материали играят решаваща и важна роля в тях.

Спектралните характеристики на итербий се използват и като висококачествени лазерни материали, както като лазерни кристали, лазерни очила и лазери от влакна. As a high-power laser material, ytterbium doped laser crystals have formed a huge series, including ytterbium doped yttrium aluminum garnet (Yb: YAG), ytterbium doped gadolinium gallium garnet (Yb: GGG), ytterbium doped calcium fluorophosphate (Yb: FAP), ytterbium doped strontium Флуорофосфат (YB: S-FAP), Ytterbium легиран итриум ванадат (YB: YV04), борат с легиран иттербий и силикат. Полупроводниковият лазер (LD) е нов тип източник на помпа за лазери от твърдо състояние. YB: YAG има много характеристики, подходящи за LD изпомпване с висока мощност и се превърна в лазерен материал за LD по изпомпване с висока мощност. YB: S-FAP кристал може да се използва като лазерен материал за лазерно ядрено синтез в бъдеще, което привлече вниманието на хората. В регулируемите лазерни кристали има хром Ytterbium holmium yttrium aluminium gallium garnet (CR, YB, HO: YAGG) с дължини на вълната, вариращи от 2,84 до 3,05 μ, непрекъснато регулируема между m. Според статистиката повечето от инфрачервените бойни глави, използвани в ракети по целия свят, използват 3-5 μ, следователно развитието на CR, YB, HO: YSGG лазерите могат да осигурят ефективна намеса за мерки за борба с инфрачервеното ръководство и има важно военно значение. Китай постигна поредица от иновативни резултати с международно напреднало ниво в областта на лазерните кристали, легирани с итербиеви (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP и др.), Решаване на ключови технологии като растеж на кристали и лазерен бърз, пулс, непрекъснат и регулируем изход. Резултатите от изследванията са приложени в националната отбрана, индустрията и научното инженерство, а кристалните продукти, легирани с итербий, са изнесени в множество страни и региони като Съединените щати и Япония.

Друга основна категория на лазерните материали на Ytterbium е лазерното стъкло. Разработени са различни лазерни очила с високо сечение с високо сечение, включително германий телюрит, силиконов ниобат, борат и фосфат. Поради лекотата на формоване на стъкло, той може да бъде направен в големи размери и има характеристики като високо осветление и висока равномерност, което прави възможно производството на лазери с висока мощност. Познатото рядкоземно лазерно стъкло е било главно неодимово стъкло, което има история на развитие от над 40 години и зряла производствена и приложна технология. Винаги е бил предпочитаният материал за лазерни устройства с висока мощност и е бил използван в експериментални устройства с ядрено синтез и лазерни оръжия. Лазерните устройства с висока мощност, построени в Китай, състоящи се от лазерно неодимово стъкло като основна лазерна среда, са достигнали напредналото ниво в света. Но лазерното неодимово стъкло сега е изправено пред мощно предизвикателство от лазерното итербиево стъкло.

През последните години голям брой изследвания показват, че много свойства на лазерното итербиево стъкло надвишават тези на неодимово стъкло. Поради факта, че луминесценцията, легирана с иттербиева, има само две нива на енергия, ефективността на съхранение на енергия е висока. При същата печалба Ytterbium стъкло има ефективност на съхранение на енергия 16 пъти по -висока от неодимовото стъкло и продължителен живот на флуоресценция 3 пъти по -голям от тази на неодимовото стъкло. Освен това има предимства като висока концентрация на допинг, честотна лента на абсорбция и може да бъде директно изпомпвана от полупроводници, което го прави много подходящ за лазерите с висока мощност. Въпреки това, практическото прилагане на Ytterbium лазерно стъкло често разчита на съдействието на неодимий, като например използването на ND3+като сенсибилизатор, за да се направи итербиево лазерно стъкло да работи при стайна температура и μ лазерното излъчване се постига при дължината на вълната на М. И така, Ytterbium и Neodymium са както конкуренти, така и съвместни партньори в областта на лазерното стъкло.

Чрез регулиране на състава на стъклото могат да се подобрят много луминисцентни свойства на итербиевото лазерно стъкло. С развитието на лазерите с висока мощност като основна посока, лазерите, изработени от итербиево лазерно стъкло, все повече се използват в съвременната индустрия, селското стопанство, медицината, научните изследвания и военните приложения.

Военна употреба: Използването на енергията, генерирана от ядреното сливане, тъй като енергията винаги е била очаквана цел и постигането на контролиран ядрен синтез ще бъде важно средство за човечеството за решаване на енергийни проблеми. Лазерното стъкло, легирано с иттербиево, се превръща в предпочитания материал за постигане на инерционно ограничаване на сливането (ICF) през 21 век поради отличното си лазерно представяне.

Лазерните оръжия използват огромната енергия на лазерния лъч, за да ударят и унищожават цели, генерирайки температури от милиарди градуси по Целзий и директно атакуват със скоростта на светлината. Те могат да бъдат посочени като Надана и да имат голяма леталност, особено подходяща за съвременни оръжейни системи за противовъздушна отбрана в Warfare. Отличното изпълнение на лазерното стъкло, легирано с итербий, го направи важен основен материал за производство на лазерни оръжия с висока мощност и високоефективни.

Fiber Laser е бързо развиваща се нова технология и също принадлежи към областта на приложенията на лазерно стъкло. Лазерът от влакна е лазер, който използва фибри като лазерна среда, която е продукт на комбинацията от фибри и лазерна технология. Това е нова лазерна технология, разработена въз основа на технологията Erbium легирани влакна (EDFA). Лазерът от влакна е съставен от полупроводников лазерен диод като източник на помпа, оптичен вълновод и среда за усилване и оптични компоненти като решетка и съединители. Той не изисква механично регулиране на оптичния път, а механизмът е компактен и лесен за интегриране. В сравнение с традиционните лазери от твърдо състояние и полупроводникови лазери, той има технологични и ефективни предимства като високо качество на лъча, добра стабилност, силна устойчивост на намеса на околната среда, без корекция, без поддръжка и компактна структура. Поради факта, че легираните йони са главно ND+3, YB+3, ER+3, TM+3, HO+3, всички от които използват редки земни влакна като среда за усилване, влакното лазер, разработен от компанията, също може да се нарече рядък лазер за земни влакна.

Лазерно приложение: Ytterbium, легиран с двойно облекло от Ytterbium, се превърна в горещо поле в лазерна технология в твърдо състояние в международен план през последните години. Той има предимствата на доброто качество на лъча, компактната структура и високата ефективност на конверсия и има широки перспективи за приложение в индустриалната обработка и други области. Двойните облечени итербиеви влакна са подходящи за полупроводниково лазерно изпомпване, с висока ефективност на свързване и висока лазерна изходна мощност и са основната посока на развитие на итербиевите легирани влакна. Двойната облицовка на китайската итербийска технология за влакна вече не е наравно с напредналото ниво на чужди страни. Долово влакно от Ytterbium, двойно облечено итербиево влакно и ербиево иттербиево покритие, разработено в Китай, са достигнали напредналото ниво на подобни чуждестранни продукти по отношение на производителността и надеждността, имат предимства на разходите и имат основни патентовани технологии за множество продукти и методи.

Световноизвестната немска лазерна компания IPG наскоро обяви, че тяхната новосъздадена лазерна система за лазерна лазерна система Ytterbium има отлични характеристики на лъча, живот на помпата над 50000 часа, дължина на централната емисионна вълна от 1070nm-1080nm и изходна мощност до 20kW. Прилага се при фино заваряване, рязане и сондиране на скали.

Лазерните материали са основата и основата за развитието на лазерната технология. В лазерната индустрия винаги е имало поговорка, че „едно поколение материали, едно поколение устройства“. За да се разработят модерни и практични лазерни устройства, е необходимо първо да притежавате високоефективни лазерни материали и да се интегрират други съответни технологии. Лазерните кристали и лазерно стъкло Ytterbium, тъй като новата сила на твърдите лазерни материали насърчава иновативното развитие на оптична комуникация и лазерна технология, особено при авангардни лазерни технологии, като ядрени лазери с висока мощност, лазери с висока енергия, лазери с високо енергийни оръжия, лазери с високо енергийни оръжия.

В допълнение, итербиумът се използва и като флуоресцентна прахова активатор, радио керамика, добавки за електронни компоненти на компютърната памет (магнитни мехурчета) и оптични стъклени добавки. Трябва да се отбележи, че итриум и итриум са и двете редки земни елементи. Въпреки че има значителни разлики в английските имена и символи на елементи, китайската фонетична азбука има същите срички. В някои китайски преводи итриумът понякога погрешно се нарича итриум. В този случай трябва да проследим оригиналния текст и да комбинираме символите на елемента, за да потвърдим.