Iterbiu: număr atomic 70, greutate atomică 173,04, nume element derivat din locația sa de descoperire.Conținutul deiterbiuîn crustă este de 0,000266%, prezent în principal în zăcămintele de fosforit și aur rar negru, în timp ce conținutul în monazit este de 0,03%, cu 7 izotopi naturali.
Descoperirea Istoriei
Descoperit de: Marinak
Timp: 1878
Locație: Elveția
În 1878, chimiștii elvețieni Jean Charles și G Marignac au descoperit un nou element de pământ rar în „erbiu”.În 1907, Ulban și Weils au subliniat că Marignac a separat un amestec de oxid de lutețiu și oxid de iterbiu.În amintirea micului sat numit Yteerby de lângă Stockholm, unde a fost descoperit minereul de ytriu, acest nou element a fost numit Ytterbium cu simbolul Yb.
Configuratie electronica
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
Metal
Iterbiu metaliceste gri argintiu, ductil și are o textură moale.La temperatura camerei, iterbiul poate fi oxidat lent de aer și apă.
Există două structuri cristaline: α- Tipul este un sistem cristalin cubic centrat pe față (temperatura camerei -798 ℃);β- Tipul este o rețea cubică centrată pe corp (peste 798 ℃).Punct de topire 824 ℃, punct de fierbere 1427 ℃, densitate relativă 6,977 (Tip α), 6,54 (Tip β).
Insolubil în apă rece, solubil în acizi și amoniac lichid.Este destul de stabil în aer.Similar cu samariul și europiul, itterbiul aparține pământului rar cu valență variabilă și poate fi, de asemenea, într-o stare divalentă pozitivă, pe lângă faptul că este de obicei trivalent.
Datorită acestei caracteristici de valență variabilă, prepararea itterbiului metalic nu trebuie efectuată prin electroliză, ci prin metoda de distilare prin reducere pentru preparare și purificare.De obicei,lantan metaliceste utilizat ca agent reducător pentru distilarea de reducere, utilizând diferența dintre presiunea mare de vapori a iterbiului metalic și presiunea scăzută de vapori a lantanului metal.Alternativ,tuliu, iterbiu, șilutețiuconcentratele pot fi folosite ca materii prime, iar lantanul metalic poate fi folosit ca agent reducător.În condiții de vid de temperatură înaltă de> 1100 ℃ și <0,133 Pa, itterbiul metalic poate fi extras direct prin distilare prin reducere.Casamariușieuropiu,iterbiul poate fi, de asemenea, separat și purificat prin reducerea umedă.De obicei, concentratele de tuliu, iterbiu și lutețiu sunt utilizate ca materii prime.După dizolvare, itterbiul este redus la o stare divalentă, provocând diferențe semnificative de proprietăți, apoi separat de alte pământuri rare trivalente.Producția de oxid de iterbiu de înaltă puritate se realizează de obicei prin cromatografie de extracție sau prin metoda schimbului de ioni
Aplicație
Folosit pentru fabricarea aliajelor speciale.Aliaje de iterbiuau fost aplicate în medicina dentară pentru experimente metalurgice și chimice.
În ultimii ani, yterbiul a apărut și s-a dezvoltat rapid în domeniile comunicațiilor prin fibră optică și tehnologiei laser.
Odată cu construirea și dezvoltarea „autostrăzii informaționale”, rețelele de calculatoare și sistemele de transmisie prin fibră optică pe distanțe lungi au cerințe din ce în ce mai ridicate pentru performanța materialelor din fibră optică utilizate în comunicațiile optice.Ionii de iterbiu, datorită proprietăților lor spectrale excelente, pot fi utilizați ca materiale de amplificare a fibrelor pentru comunicarea optică, la fel caerbiușituliu.Deși erbiul, elementul de pământuri rare, este încă principalul jucător în pregătirea amplificatoarelor cu fibre, fibrele tradiționale de cuarț dopate cu erbiu au o lățime de bandă de câștig mic (30 nm), ceea ce face dificilă îndeplinirea cerințelor de transmitere a informațiilor de mare viteză și capacitate mare.Ionii Yb3+ au o secțiune transversală de absorbție mult mai mare decât ionii Er3+ în jurul a 980nm.Prin efectul de sensibilizare al Yb3+ și transferul de energie al erbiului și itterbiului, lumina de 1530nm poate fi îmbunătățită foarte mult, îmbunătățind astfel mult eficiența de amplificare a luminii.
În ultimii ani, sticla fosfat dopată cu erbiu itterbiu a fost din ce în ce mai favorizată de cercetători.Sticlele cu fosfat și fluorofosfat au o bună stabilitate chimică și termică, precum și o transmisie largă în infraroșu și caracteristici mari de lărgire neuniforme, făcându-le materiale ideale pentru fibră de sticlă de amplificare dopată cu erbiu de bandă largă și câștig mare.Amplificatoarele cu fibră dopată Yb3+ pot realiza amplificarea puterii și amplificarea semnalului mic, făcându-le potrivite pentru domenii precum senzorii cu fibră optică, comunicarea cu laser în spațiu liber și amplificarea impulsurilor ultrascurte.China a construit în prezent cel mai mare sistem de transmisie optică cu un singur canal și cea mai mare viteză din lume și are cea mai largă autostradă a informațiilor din lume.Amplificatoarele cu fibre dopate cu iterbiu și alte materiale cu laser dopate cu pământuri rare joacă un rol crucial și semnificativ în ele.
Caracteristicile spectrale ale itterbiului sunt, de asemenea, utilizate ca materiale laser de înaltă calitate, atât ca cristale laser, ochelari laser, cât și lasere cu fibră.Ca material laser de mare putere, cristalele laser dopate cu iterbiu au format o serie uriașă, inclusiv dopată cu iterbiuytriu aluminiugranat (Yb: YAG), dopat cu yterbiugadoliniugranat galiu (Yb: GGG), fluorofosfat de calciu dopat cu itterbiu (Yb: FAP), fluorofosfat de stronțiu dopat cu itterbiu (Yb: S-FAP), vanadat de ytriu dopat cu itterbiu (Yb: YV04), borat dopat cu iterbiu și silicat.Laserul semiconductor (LD) este un nou tip de sursă de pompă pentru laserele cu stare solidă.Yb: YAG are multe caracteristici potrivite pentru pomparea LD de mare putere și a devenit un material laser pentru pomparea LD de mare putere.Yb: Cristalul S-FAP poate fi folosit ca material laser pentru fuziunea nucleară cu laser în viitor, ceea ce a atras atenția oamenilor.În cristalele laser reglabile, există crom iterbiu holmiu ytriu aluminiu galiu granat (Cr, Yb, Ho: YAGG) cu lungimi de undă cuprinse între 2,84 și 3,05 μ reglabil continuu între m.Conform statisticilor, majoritatea focoaselor cu infraroșu utilizate în rachete din întreaga lume folosesc 3-5 μ. Prin urmare, dezvoltarea laserelor Cr, Yb, Ho: YSGG poate oferi interferențe eficiente pentru contramăsurile de arme ghidate în infraroșu mediu și are o importanță militară importantă.China a obținut o serie de rezultate inovatoare cu nivel internațional avansat în domeniul cristalelor laser dopate cu itterbiu (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, etc.), rezolvând tehnologii cheie precum creșterea cristalelor și laser rapid, puls, ieșire continuă și reglabilă.Rezultatele cercetării au fost aplicate în apărarea națională, industrie și inginerie științifică, iar produsele din cristal dopate cu itterbiu au fost exportate în mai multe țări și regiuni, cum ar fi Statele Unite și Japonia.
O altă categorie majoră de materiale laser cu iterbiu este sticla laser.Au fost dezvoltate diverse ochelari laser cu secțiune transversală cu emisii mari, inclusiv telurit de germaniu, niobat de siliciu, borat și fosfat.Datorită ușurinței de turnare a sticlei, poate fi realizată în dimensiuni mari și are caracteristici precum transmisia ridicată a luminii și uniformitatea ridicată, făcând posibilă producerea de lasere de mare putere.Sticla cunoscută cu laser cu pământuri rare era în principalneodimsticla, care are o istorie de dezvoltare de peste 40 de ani si tehnologie matura de productie si aplicare.A fost întotdeauna materialul preferat pentru dispozitivele laser de mare putere și a fost folosit în dispozitive experimentale de fuziune nucleară și arme cu laser.Dispozitivele laser de mare putere construite în China, constând din laserneodimsticla ca mediu laser principal, au atins nivelul avansat al lumii.Dar sticla cu neodim laser se confruntă acum cu o provocare puternică din partea sticlei cu iterbiu laser.
În ultimii ani, un număr mare de studii au arătat că multe proprietăți ale sticlei cu iterbiu laser le depășesc pe cele aleneodimsticlă.Datorită faptului că luminiscența dopată cu itterbiu are doar două niveluri de energie, eficiența de stocare a energiei este ridicată.La același câștig, sticla de itterbiu are o eficiență de stocare a energiei de 16 ori mai mare decât sticla de neodim și o durată de viață a fluorescenței de 3 ori mai mare decât a sticlei de neodim.De asemenea, are avantaje precum concentrația mare de dopaj, lățime de bandă de absorbție și poate fi pompat direct de semiconductori, făcându-l foarte potrivit pentru laserele de mare putere.Cu toate acestea, aplicarea practică a sticlei laser cu itterbiu se bazează adesea pe asistența neodimului, cum ar fi utilizarea Nd3+ ca sensibilizator pentru a face ca sticla laser cu itterbiu să funcționeze la temperatura camerei și emisia laser μ este realizată la lungimea de undă m.Deci, iterbiul și neodimul sunt atât concurenți, cât și parteneri de colaborare în domeniul sticlei laser.
Prin ajustarea compoziției sticlei, multe proprietăți luminiscente ale sticlei laser cu itterbiu pot fi îmbunătățite.Odată cu dezvoltarea laserelor de mare putere ca direcție principală, laserele din sticlă laser cu iterbiu sunt din ce în ce mai utilizate pe scară largă în industria modernă, agricultură, medicină, cercetare științifică și aplicații militare.
Utilizare militară: Utilizarea energiei generate de fuziunea nucleară ca energie a fost întotdeauna un obiectiv așteptat, iar realizarea fuziunii nucleare controlate va fi un mijloc important pentru umanitate de a rezolva problemele energetice.Sticla laser dopată cu yterbiu devine materialul preferat pentru realizarea upgrade-urilor de fuziune inerțială (ICF) în secolul 21 datorită performanței sale excelente cu laser.
Armele cu laser folosesc energia enormă a unui fascicul laser pentru a lovi și distruge ținte, generând temperaturi de miliarde de grade Celsius și atacând direct cu viteza luminii.Pot fi numiți Nadana și au o mare letalitate, potrivite în special pentru sistemele moderne de arme de apărare aeriană în război.Performanța excelentă a sticlei laser dopate cu itterbiu a făcut din aceasta un material de bază important pentru fabricarea armelor laser de mare putere și de înaltă performanță.
Laserul cu fibră este o nouă tehnologie în dezvoltare rapidă și aparține, de asemenea, domeniului aplicațiilor sticlei laser.Laserul cu fibre este un laser care folosește fibra ca mediu laser, care este un produs al combinației dintre fibre și tehnologie laser.Este o nouă tehnologie laser dezvoltată pe baza tehnologiei amplificatoarelor cu fibre dopate cu erbiu (EDFA).Un laser cu fibră este compus dintr-o diodă laser cu semiconductor ca sursă de pompă, un ghid de undă cu fibră optică și un mediu de câștig și componente optice, cum ar fi fibre de rețea și cuple.Nu necesită ajustarea mecanică a căii optice, iar mecanismul este compact și ușor de integrat.În comparație cu laserele tradiționale cu stare solidă și laserele semiconductoare, are avantaje tehnologice și de performanță, cum ar fi calitatea fasciculului ridicat, stabilitate bună, rezistență puternică la interferența mediului, fără ajustare, fără întreținere și structură compactă.Datorită faptului că ionii dopați sunt în principal Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3, toți care folosesc fibre de pământuri rare ca mediu de câștig, laserul cu fibră dezvoltat de companie poate de asemenea fi numit laser cu fibre de pământuri rare.
Aplicație laser: Laserul cu fibră dublă dopată cu itterbiu de mare putere a devenit un domeniu fierbinte în tehnologia laser cu stare solidă la nivel internațional în ultimii ani.Are avantajele calității bune a fasciculului, structurii compacte și eficienței ridicate de conversie și are perspective largi de aplicare în prelucrarea industrială și în alte domenii.Fibrele dopate cu iterbiu cu două învelișuri sunt potrivite pentru pomparea cu laser cu semiconductori, cu eficiență ridicată de cuplare și putere mare de ieșire a laserului și reprezintă principala direcție de dezvoltare a fibrelor dopate cu iterbiu.Tehnologia Chinei cu fibre dopate cu iterbiu cu dublu acoperire nu mai este la egalitate cu nivelul avansat al țărilor străine.Fibra dopată cu iterbiu, fibra dopată cu iterbiu cu dublu acoperire și fibra dopată cu iterbiu cu erbiu dezvoltate în China au atins nivelul avansat de produse străine similare în ceea ce privește performanța și fiabilitatea, au avantaje de cost și au tehnologii brevetate de bază pentru mai multe produse și metode. .
Compania germană de laser IPG de renume mondial a anunțat recent că noul său sistem laser cu fibră dopată cu yterbiu are caracteristici excelente ale fasciculului, o durată de viață a pompei de peste 50000 de ore, o lungime de undă de emisie centrală de 1070nm-1080nm și o putere de ieșire de până la 20KW.A fost aplicat în sudarea fină, tăierea și forarea rocii.
Materialele laser sunt nucleul și fundamentul dezvoltării tehnologiei laser.În industria laserului a existat întotdeauna o vorbă care spune că „o generație de materiale, o generație de dispozitive”.Pentru a dezvolta dispozitive laser avansate și practice, este necesar să posezi mai întâi materiale laser de înaltă performanță și să integrezi alte tehnologii relevante.Cristalele laser dopate cu iterbiu și sticla laser, ca noua forță a materialelor solide cu laser, promovează dezvoltarea inovatoare a comunicațiilor cu fibră optică și a tehnologiei laser, în special în tehnologiile laser de ultimă oră, cum ar fi laserele de fuziune nucleară de mare putere, bătăile de înaltă energie. lasere pentru plăci și lasere cu arme de înaltă energie.
În plus, iterbiul este, de asemenea, utilizat ca activator de pulbere fluorescentă, ceramică radio, aditivi pentru componentele memoriei computerelor electronice (bule magnetice) și aditivi pentru sticlă optică.Trebuie subliniat că ytriul și ytriul sunt ambele elemente de pământuri rare.Deși există diferențe semnificative în numele englezești și simbolurile elementelor, alfabetul fonetic chinezesc are aceleași silabe.În unele traduceri chineze, ytriul este uneori denumit în mod eronat ytriu.În acest caz, trebuie să urmărim textul original și să combinăm simbolurile elementelor pentru a confirma.
Ora postării: 13-sept-2023