Ytterbium: atomové číslo 70, atomová hmotnost 173,04, název prvku odvozený z místa objevu. Obsah ytterbium v kůře je 0,000266%, hlavně přítomný v usazeninách fosforitu a černého vzácného zlata. Obsah v monazitu je 0,03%a existuje 7 přírodních izotopů
Objeveno
Autor: Marinak
Čas: 1878
Umístění: Švýcarsko
V roce 1878 objevili švýcarský chemici Jean Charles a G Marignac nový prvek vzácné zeminy v „Erbiu“. V roce 1907 Ulban a Weils zdůraznili, že Marignac oddělil směs oxidu lutetium a oxidu ytterbia. Na památku malé vesnice jménem Yteerby poblíž Stockholmu, kde byla objevena ruda Yttrium, byl tento nový prvek pojmenován ytterbium se symbolem YB.
Elektronová konfigurace
Elektronová konfigurace
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14
Kov
Kovový ytterbium je stříbrný šedý, tažný a má měkkou texturu. Při pokojové teplotě může být Ytterbium pomalu oxidován vzduchem a vodou.
Existují dvě krystalové struktury: α- Typ je kubický krystalový systém zaměřený na obličej (teplota místnosti -798 ℃); β- Typ je kubická (nad 798 ℃) mříže. Bod tání 824 ℃, bod varu 1427 ℃, relativní hustota 6,977 （α- typ), 6,54 （β-typ).
Nerozpustný ve studené vodě, rozpustný v kyselinách a kapalinovém amoniaku. Je ve vzduchu docela stabilní. Podobně jako Samarium a Europium patří Ytterbium k variabilní valenční vzácné zemině a může být také v pozitivním dvojmocném stavu kromě toho, že je obvykle trivalentní.
Vzhledem k této charakteristice variabilní valence by příprava kovového ytterbia neměla být prováděna elektrolýzou, ale metodou redukce destilace pro přípravu a čištění. Obvykle se kov Lanthanum používá jako redukční činidlo pro redukční destilaci, přičemž se používá rozdíl mezi vysokým tlakem par ytterbium a nízkým tlakem páry lanthanum kovu. Alternativně,Thulium, ytterbium, alutetiumkoncentráty lze použít jako suroviny aKovový lanthanumlze použít jako redukční činidlo. Za vysokoteplotních vakuových podmínek> 1100 ℃ a <0,133PA lze kovový ytterbium přímo extrahovat redukční destilací. Stejně jako Samarium a Europium lze Ytterbium také oddělit a purifikovat prostřednictvím redukce mokrého. Jako suroviny se obvykle používají koncentráty Thulia, ytterbium a lutetium. Po rozpuštění je Ytterbium redukováno na dvojmocný stav, což způsobuje významné rozdíly ve vlastnostech a poté se oddělí od jiných trojnásobných vzácných zemí. Produkce vysoké čistotyoxid ytterbiumje obvykle prováděno extrakční chromatografií nebo metodou iontové výměny。
Aplikace
Používá se pro výrobu speciálních slitin. Slitiny ytterbium byly použity v zubním lékařství pro metalurgické a chemické experimenty.
V posledních letech se Ytterbium objevilo a rychle se vyvíjelo v oblasti komunikace z optické vlákna a laserové technologie.
S konstrukcí a vývojem „informační dálnice“ mají počítačové sítě a systémy přenosu optických vláken na dlouhé vzdálenosti stále vyšší požadavky na výkonnost optických vláken používaných v optické komunikaci. Ionty Ytterbia, díky jejich vynikajícím spektrálním vlastnostem, lze použít jako materiály zesílení vláken pro optickou komunikaci, stejně jako erbium a thulium. Přestože je prvek vzácné zeminy erbium stále hlavním hráčem při přípravě zesilovačů vlákna, tradiční křemenná vlákna dotovaná erbiovou mají malou šířku pásma (30 nm), což ztěžuje splnění požadavků vysokorychlostního a vysokokapacitního přenosu informací. Ionty YB3+mají mnohem větší absorpční průřez než ionty ER3+kolem 980 nm. Prostřednictvím senzibilizačního účinku YB3+a přenosu energie Erbia a Ytterbia může být 1530nm světlo výrazně posíleno, čímž výrazně zlepšuje účinnost zesílení světla.
V posledních letech byl vědci stále více upřednostňován erbium ytterbium Co dopované fosfátové sklo. Brýle fosfátu a fluorofosfátu mají dobrou chemickou a tepelnou stabilitu, stejně jako široké infračervené propustnosti a velké nerovnoměrné rozšíření, což z nich činí ideální materiály pro širokopásmové a vysoký zisk dotované zesilované sklo. Dopované vláknové zesilovače YB3+mohou dosáhnout amplifikace výkonu a zesílení malého signálu, což je činí vhodnými pro pole, jako jsou vlákniny optické senzory, laserová komunikace ve volném prostoru a ultra krátká pulzní zesílení. Čína v současné době vybudovala největší kapacitu jednoho kanálu na světě a nejrychlejší systém optického přenosu rychlosti a má nejširší informační dálnici na světě. Doped ytterbium a další zesilovače vlákniny a laserové materiály dopované vzácné zeminy hrají v nich klíčovou a významnou roli.
Spektrální charakteristiky Ytterbia se také používají jako vysoce kvalitní laserové materiály, a to jak laserové krystaly, laserové brýle a vláknové lasery. Jako laserový materiál s vysokým výkonem vytvořily laserové krystaly dotované ytterbium obrovskou sérii, včetně granátu Ytterbium dotovaného yttrium hliníku (YB: YAG), fluorofosfake Ytterbium doped fluoroorofosfátem (YtBium Doped Doped Doped Doped Doped Doped: Ytter-Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped: Ytter-Doped), Ytbrium-Doped Doped Doped), Ytbrium-Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped Doped. Fluorofosfát (YB: S-FAP), Ytterbium dopovaný yttrium vanadate (YB: YV04), Boritan dopovaný ytterbium a křemičitan. Polovodičový laser (LD) je nový typ zdroje čerpadla pro lasery v pevném stavu. YB: YAG má mnoho charakteristik vhodných pro vysoce výkonné čerpání LD a stal se laserovým materiálem pro vysoce výkonné čerpání LD. YB: S-fap krystal může být v budoucnu použit jako laserový materiál pro laserovou jadernou fúzi, což přitahovalo pozornost lidí. V laserových krystalech je chrom ytterbium holmium yttrium hliníkový gallium granet (Cr, yb, ho: yagg) s vlnovými délkami v rozmezí od 2,84 do 3,05 μ nepřetržitě nastavitelný mezi m. Podle statistik většina infračervených hlavic používaných v raketách po celém světě používá 3-5 μ, proto může vývoj laserů CR, YB, Ho: YSGG poskytnout účinné rušení proti protiopatření s průvodcem s průvodcem a má důležitý vojenský význam. Čína dosáhla řady inovativních výsledků s mezinárodní pokročilou úrovní v oblasti laserových krystalů dotovaných ytterbium (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP atd.), Řešení klíčových technologií, jako je růst krystalů a laserový rychle, puls, kontinuální a nastavitelný výstup. Výsledky výzkumu byly použity v národní obraně, průmyslu a vědeckém inženýrství a křišťálové výrobky dopované Ytterbium byly exportovány do více zemí a regionů, jako jsou Spojené státy a Japonsko.
Další hlavní kategorií laserových materiálů Ytterbium je laserové sklo. Byly vyvinuty různé laserové brýle s vysokou emisí, včetně germania teluritu, křemíkového niobátu, boritanu a fosfátu. Vzhledem k snadnému výlisku skla může být vyrobena do velkých velikostí a má vlastnosti, jako je vysoká propustnost světla a vysoká uniformita, což umožňuje produkovat vysoce výkonné lasery. Známé laserové sklo vzácných zemin bývalo hlavně neodymské sklo, které má vývojovou historii více než 40 let a zralá produkční a aplikační technologie. Vždy to byl preferovaný materiál pro vysoce výkonná laserová zařízení a byl používán v experimentálních zařízeních a laserových zbraních s jadernou fúzí. Vysoce výkonná laserová zařízení postavená v Číně, která se skládá z laserového neodymiového skla jako hlavního laserového média, dosáhly pokročilé úrovně na světě. Ale laserové neodymiové sklo nyní čelí silné výzvě z laserového ytterbiového skla.
V posledních letech velké množství studií ukázalo, že mnoho vlastností laserového ytterbiového skla přesahuje vlastnosti neodymiového skla. Vzhledem k tomu, že luminiscence dopovaná Ytterbium má pouze dvě hladiny energie, je účinnost skladování energie vysoká. Při stejném zisku má Ytterbium Glass účinnost skladování energie 16krát vyšší než neodymské sklo a životnost fluorescence třikrát více než neodymiové sklo. Má také výhody, jako je vysoká koncentrace dopingu, absorpční šířka pásma a může být přímo čerpána polovodiči, což je velmi vhodné pro lasery s vysokým výkonem. Praktická aplikace laserového skla Ytterbium se však často spoléhá na pomoc neodymia, jako je použití ND3+jako senzibilizátoru k tomu, aby Ytterbium laserové sklo fungovalo při teplotě místnosti a μ laserové emise je dosaženo na M vlnové délce. Ytterbium a neodymium jsou tedy konkurenty i partnery pro spolupráci v oblasti laserového skla.
Nastavením složení skla lze zlepšit mnoho luminiscenčních vlastností laserového skla Ytterbium. S vývojem vysoce výkonných laserů jako hlavního směru se lasery vyrobené z laserového skla Ytterbium stále více používají v moderním průmyslu, zemědělství, medicíně, vědeckém výzkumu a vojenských aplikacích.
Vojenské použití: S využitím energie generované jadernou fúzí jako energie bylo vždy očekávaným cílem a dosažení kontrolované jaderné fúze bude pro lidstvo důležitým prostředkem k řešení energetických problémů. Laserové sklo Ytterbium dopované laserové sklo se stává preferovaným materiálem pro dosažení upgradů inerciálních fúzí (ICF) v 21. století díky svému vynikajícímu laserovému výkonu.
Laserové zbraně používají obrovskou energii laserového paprsku k zasazení a ničení cílů, vytvářejí teploty miliard stupňů Celsia a přímo útočí na rychlost světla. Mohou být označovány jako Nadana a mají velkou letalitu, zejména vhodnou pro moderní systémy zbraně proti vzduchotěřicí obraně ve válce. Vynikající výkon laserového skla dopované Ytterbium z něj učinil důležitý základní materiál pro výrobu vysoce výkonných a vysoce výkonných laserových zbraní.
Fiber laser je rychle se vyvíjející nová technologie a také patří do pole laserových skla. Vláknitý laser je laser, který používá vlákno jako laserové médium, což je produkt kombinace vlákniny a laserové technologie. Jedná se o novou laserovou technologii vyvinutou na základě technologie zesilovače vlákna dopovaného erbium (EDFA). Laser z vlákna se skládá z polovodičové laserové diody jako zdroje čerpadla, vláknového optického vlnovodu a mediálního média a optických komponent, jako jsou mřížková vlákna a vazby. Nevyžaduje mechanické nastavení optické cesty a mechanismus je kompaktní a snadno se integruje. Ve srovnání s tradičními pevnými lasery a polovodičovými lasery má technologické a výkonnostní výhody, jako je vysoká kvalita paprsku, dobrá stabilita, silná odolnost vůči rušení environmentální, žádná úprava, žádná údržba a kompaktní struktura. Vzhledem k tomu, že dopované ionty jsou hlavně ND+3, YB+3, ER+3, TM+3, HO+3, z nichž všechna používají vlákna vzácných zemin jako mediální média, laser vlákna vyvinutém vláknem lze také nazvat laserem vzácných zemin.
Laserová aplikace: Vysoký výkon Ytterbium dopovaný s dvojitým oděvným vláknovým laserem se v posledních letech stal horkým polem v laserové technologii v pevném stavu. Má výhody dobré kvality paprsku, kompaktní struktury a vysokou efektivitu konverze a má široké vyhlídky na aplikaci v průmyslovém zpracování a dalších oborech. Vlákna s dvojitou oděv Ytterbium jsou vhodná pro polovodičové laserové čerpání, s vysokou účinností spojování a vysokou výstupní výkonem laseru a jsou hlavním směrem vývoje dopovaných vláken Ytterbium. Čínská dvojitá oděná technologie Ytterbium Dopované vlákna již není srovnatelná s pokročilou úrovní cizích zemí. Vlákno s dopovaným vláknem Ytterbium, vlákno s dvojitou oděvnou ytterbium a vlákno dopované vláknem Erbium Ytterbium vyvinuté v Číně dosáhly pokročilé úrovně podobných zahraničních produktů z hlediska výkonu a spolehlivosti, mají nákladové výhody a mají základní patentované technologie pro více produktů a metod.
Světově uznávaná německá laserová společnost IPG nedávno oznámila, že jejich nově spuštěný laserový systém vlákna Ytterbium má vynikající charakteristiky paprsku, životnost čerpadla přes 50000 hodin, vlnová délka emise 1070 nm-1080nm a výstupní výkon až 20 kW. Byl aplikován v jemném svařování, řezání a vrtání skalních.
Laserové materiály jsou jádrem a základem pro vývoj laserové technologie. V laserovém průmyslu se vždy říkalo, že „jedna generace materiálů, jedna generace zařízení“. Pro vývoj pokročilých a praktických laserových zařízení je nutné nejprve vlastnit vysoce výkonné laserové materiály a integrovat další relevantní technologie. Laserové krystaly a laserové sklo Ytterbium, jako nová síla pevných laserových materiálů, podporují inovativní vývoj komunikace s optickými vlákny a laserové technologie, zejména v špičkové laserové technologie, jako jsou laserové lasery s vysokou energií a lasery s vysokou energií.
Kromě toho se Ytterbium používá také jako fluorescenční aktivátor prášku, rádiová keramika, aditivy pro elektronické komponenty paměti počítače (magnetické bubliny) a optické sklo aditiva. Je třeba zdůraznit, že yttrium a yttrium jsou prvky vzácných zemin. Ačkoli existují významné rozdíly v anglických jmen a symbolech prvků, čínská fonetická abeceda má stejné slabiky. V některých čínských překladech je Yttrium někdy mylně označován jako yttrium. V tomto případě musíme vysledovat původní symboly textu a kombinovat symboly prvků, abychom potvrdili.
Čas příspěvku: AUG-30-2023