Ytterbium: atomnummer 70, atomvikt 173.04, elementnamn härrörande från dess upptäcktsplats. Innehållet i ytterbium i skorpan är 0,000266%, främst närvarande i fosforit och svarta sällsynta guldavlagringar. Innehållet i Monazite är 0,03%, och det finns 7 naturliga isotoper
Upptäckt
Av: Marinak
1878
Plats: Schweiz
1878 upptäckte schweiziska kemister Jean Charles och G Marignac ett nytt sällsynt jordartselement i "Erbium". 1907 påpekade Ulban och Weils att Marignac separerade en blandning av lutetiumoxid och ytterbiumoxid. Till minne av den lilla byn med namnet Yteerby nära Stockholm, där Yttriummalm upptäcktes, kallades detta nya element Ytterbium med symbolen YB.
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14
Metall
Metallisk ytterbium är silvergrå, duktil och har en mjuk struktur. Vid rumstemperatur kan ytterbium långsamt oxideras med luft och vatten.
Det finns två kristallstrukturer: a- Typen är ett ansiktscentrerat kubiskt kristallsystem (rumstemperatur -798 ℃); ß- Typen är en kroppscentrerad kubik (över 798 ℃) gitter. Smältpunkt 824 ℃, kokpunkt 1427 ℃, relativ densitet 6.977 （a- typ), 6.54 （ß-typ).
Olöslig i kallt vatten, lösligt i syror och flytande ammoniak. Det är ganska stabilt i luften. I likhet med Samarium och Europium tillhör Ytterbium den variabla valens sällsynt jorden, och kan också vara i ett positivt divalent tillstånd förutom att det vanligtvis är trivalent.
På grund av denna variabla valenskarakteristik bör beredningen av metalliskt ytterbium inte utföras genom elektrolys, utan genom reduktionsdestillationsmetod för beredning och rening. Vanligtvis används lanthanummetall som ett reducerande medel för reduktionsdestillation, med användning av skillnaden mellan det höga ångtrycket för ytterbiummetall och låga ångtrycket för lanthanummetall. Alternativt,thulium, ytterbiumochlutetiumKoncentrat kan användas som råvaror ochmetalllantankan användas som reducerande medel. Under vakuumförhållanden med hög temperatur på> 1100 ℃ och <0,133Pa kan metall ytterbium direkt extraheras genom reduktionsdestillation. Liksom Samarium och Europium kan Ytterbium också separeras och renas genom våt reduktion. Vanligtvis används thulium-, ytterbium- och lutetiumkoncentrat som råvaror. Efter upplösning reduceras Ytterbium till ett divalt tillstånd, vilket orsakar betydande skillnader i egenskaper och separeras sedan från andra trivalenta sällsynta jordar. Produktion av hög renhetytterbiumoxidutförs vanligtvis med extraktionskromatografi eller jonbytemetod。
Ansökan
Används för tillverkning av speciella legeringar. Ytterbium -legeringar har tillämpats i tandmedicin för metallurgiska och kemiska experiment.
Under de senaste åren har Ytterbium dykt upp och snabbt utvecklats inom områdena fiberoptisk kommunikation och laserteknik.
Med konstruktion och utveckling av "Information Highway" har datornätverk och långdistansoptiska fiberöverföringssystem alltmer höga krav för prestanda för optiska fibermaterial som används i optisk kommunikation. Ytterbiumjoner, på grund av deras utmärkta spektrala egenskaper, kan användas som fiberförstärkningsmaterial för optisk kommunikation, precis som Erbium och Thulium. Även om det sällsynta Earth Element Erbium fortfarande är den viktigaste spelaren i beredningen av fiberförstärkare, har traditionella Erbium-dopade kvartsfibrer en liten förstärkningsbandbredd (30Nm), vilket gör det svårt att uppfylla kraven för information om hög hastighet och hög kapacitet. YB3+-joner har ett mycket större absorption tvärsnitt än ER3+-joner runt 980Nm. Genom sensibiliseringseffekten av YB3+och energiöverföringen av Erbium och Ytterbium kan 1530nm -ljuset förbättras kraftigt och därmed förbättra ljusets förstärkningseffektivitet.
Under de senaste åren har Erbium Ytterbium co doped fosfatglas allt mer gynnats av forskare. Fosfat- och fluorofosfatglasögon har god kemisk och termisk stabilitet, såväl som bred infraröd transmittans och stora ojämna breddande egenskaper, vilket gör dem idealiska material för bredband och högförstärkning av erbiumdopad amplifieringsfiberglas. YB3+dopade fiberförstärkare kan uppnå effektförstärkning och liten signalförstärkning, vilket gör dem lämpliga för fält som fiberoptiska sensorer, laserkommunikation med fri utrymme och ultrakort pulsförstärkning. Kina har för närvarande byggt världens största enkelkanalkapacitet och snabbaste hastighetsoptiska transmissionssystem och har den bredaste informationsvägen i världen. Ytterbium dopade och andra sällsynta jordarts dopade fiberförstärkare och lasermaterial spelar en avgörande och viktig roll i dem.
De spektrala egenskaperna hos ytterbium används också som högkvalitativa lasermaterial, både som laserkristaller, laserglas och fiberlasrar. Som ett högeffekt lasermaterial har Ytterbium dopade laserkristaller bildat en enorm serie, inklusive Ytterbium doped yttrium aluminium granat (yb: yag), ytterbium doped gadolinium gallium granat (yb: gg), ytterbium doped calium fluorophospate (yb: yb: yb: fap), ytter doped ste steced ste ste ste ste ste ste stan ste Fluorofosfat (YB: S-FAP), Ytterbium dopade yttrium vanadat (YB: YV04), Ytterbium dopade borat och silikat. Semiconductor Laser (LD) är en ny typ av pumpkälla för solid-tillståndslasrar. YB: YAG har många egenskaper som är lämpliga för högeffekt LD-pumpning och har blivit ett lasermaterial för högeffekt LD-pumpning. YB: S-FAP-kristall kan användas som lasermaterial för laserkärnfusion i framtiden, vilket har väckt människors uppmärksamhet. I inställbara laserkristaller finns det krom Ytterbium holmium yttrium aluminium galliumgranat (Cr, YB, HO: YAGG) med våglängder som sträcker sig från 2,84 till 3,05 μ kontinuerligt justerbart mellan m. Enligt statistik använder de flesta infraröda stridsspetsar som används i missiler runt om i världen 3-5 μ därför, utvecklingen av CR, YB, HO: YSGG-lasrar kan ge effektiv inblandning för mitten av infraröd guidade vapenmätningar och har viktig militär betydelse. Kina har uppnått en serie innovativa resultat med internationell avancerad nivå inom området Ytterbium dopade laserkristaller (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP, etc.), Lösning av nyckeltekniker som kristalltillväxt och laserfast, puls, kontinuerlig och justerbar produktion. Forskningsresultaten har tillämpats i nationellt försvar, industri och vetenskaplig teknik, och Ytterbium dopade kristallprodukter har exporterats till flera länder och regioner som USA och Japan.
En annan viktig kategori av ytterbium -lasermaterial är laserglas. Olika laserglasögon med högt utsläpp har utvecklats, inklusive Germanium tellurite, kiselniobat, borat och fosfat. På grund av den enkla glasformningen kan det göras till stora storlekar och har egenskaper såsom hög ljusöverföring och hög enhetlighet, vilket gör det möjligt att producera högeffektiva lasrar. Det välkända laserglaset med sällsynta jordar var huvudsakligen neodymglas, som har en utvecklingshistoria på över 40 år och mogen produktion och applikationsteknologi. Det har alltid varit det föredragna materialet för laseranordningar med hög effekt och har använts i experimentella enheter för kärnfusion och laservapen. De högeffektiva laserenheterna byggda i Kina, bestående av laserneodymglas som det viktigaste lasermediet, har nått världens avancerade nivå. Men laserneodymglas står nu inför en kraftfull utmaning från laser Ytterbium -glas.
Under de senaste åren har ett stort antal studier visat att många egenskaper hos laser Ytterbiumglas överstiger de hos neodymglas. På grund av det faktum att Ytterbium dopade luminescens bara har två energinivåer är energilagringseffektiviteten hög. Vid samma förstärkning har Ytterbium -glas en energilagringseffektivitet 16 gånger högre än neodymglas och en fluorescenslivslängd 3 gånger den för neodymglas. Den har också fördelar såsom hög dopingkoncentration, absorptionsbandbredd och kan direkt pumpas av halvledare, vilket gör det mycket lämpligt för högeffektiva lasrar. Den praktiska tillämpningen av ytterbium -laserglas förlitar sig emellertid ofta på hjälp av neodymium, såsom att använda ND3+som en sensibilisator för att få ytterbium laserglas att fungera vid rumstemperatur och μ laserutsläpp uppnås vid m våglängd. Så Ytterbium och Neodymium är både konkurrenter och samarbetspartners inom området laserglas.
Genom att justera glaskompositionen kan många självlysande egenskaper hos ytterbiumlaserglas förbättras. Med utvecklingen av högeffektiva lasrar som huvudriktning används lasrar gjorda av ytterbium-laserglas allt mer i modern industri, jordbruk, medicin, vetenskaplig forskning och militära tillämpningar.
Militär användning: Att använda den energi som genereras av kärnfusion eftersom energi alltid har varit ett förväntat mål, och att uppnå kontrollerad kärnfusion kommer att vara ett viktigt sätt för mänskligheten att lösa energiproblem. Ytterbium dopat laserglas blir det föredragna materialet för att uppnå tröghetsuppgraderingar (ICF) uppgraderingar under 2000 -talet på grund av dess utmärkta laserprestanda.
Laservapen använder den enorma energin i en laserstråle för att slå och förstöra mål, generera temperaturer på miljarder grader Celsius och attackerar direkt med ljusets hastighet. De kan kallas Nadana och ha stor dödlighet, särskilt lämpliga för moderna luftförsvarsvapensystem i krigföring. Den utmärkta prestandan hos Ytterbium dopat laserglas har gjort det till ett viktigt grundläggande material för tillverkning av högeffekt och högpresterande laservapen.
Fiberlaser är en snabbt utvecklande ny teknik och tillhör också området för laserglasapplikationer. Fiberlaser är en laser som använder fiber som lasermedium, som är en produkt av kombinationen av fiber- och laserteknik. Det är en ny laserteknik som utvecklats på grundval av ERBIUM -dopad fiberförstärkare (EDFA) -teknologi. En fiberlaser består av en halvledardioddiod som pumpkälla, en fiberoptisk vågledare och ett förstärkningsmedium och optiska komponenter som gitterfibrer och kopplare. Det kräver inte mekanisk justering av den optiska vägen, och mekanismen är kompakt och lätt att integrera. Jämfört med traditionella solid-tillståndslasrar och halvledarlasrar har den tekniska och prestandafördelar som hög strålkvalitet, god stabilitet, stark motstånd mot miljöstörningar, ingen justering, inget underhåll och kompakt struktur. På grund av det faktum att de dopade jonerna huvudsakligen är ND+3, YB+3, ER+3, TM+3, HO+3, som alla använder sällsynta jordfibrer som förstärkningsmedia, kan fiberlaseren utvecklad av företaget också kallas en sällsynt fiberlaser.
Laserapplikation: High Power Ytterbium doped Double Clad Fiber Laser har blivit ett hett fält inom solid-state laserteknologi internationellt under de senaste åren. Det har fördelarna med god strålkvalitet, kompakt struktur och hög omvandlingseffektivitet och har breda tillämpningsmöjligheter inom industriell bearbetning och andra områden. Dubbelklädda ytterbiumdopfibrer är lämpliga för halvledarlaserpumpning, med hög kopplingseffektivitet och hög laserutgångseffekt och är den huvudsakliga utvecklingsriktningen för ytterbiumdopfibrer. Kinas dubbla klädda ytterbium dopade fiberteknologi är inte längre i nivå med den avancerade nivån i utländska länder. Den ytterbium dopade fiber, dubbelklädd ytterbium dopade fiber och erbium ytterbium co doped fiber som utvecklats i Kina har nått den avancerade nivån för liknande utländska produkter när det gäller prestanda och tillförlitlighet, har kostnadsfördelar och har kärnpatenterade tekniker för flera produkter och metoder.
Det världsberömda tyska IPG-laserföretaget meddelade nyligen att deras nyligen lanserade Ytterbium dopade fiberlasersystem har utmärkta strålegenskaper, en pumplivslängd på över 50000 timmar, en central utsläppsvåglängd på 1070Nm-1080Nm och en utgångseffekt på upp till 20 kW. Det har applicerats vid fin svetsning, skärning och stenborrning.
Lasermaterial är kärnan och grunden för utvecklingen av laserteknik. Det har alltid varit ett ordstäv i laserindustrin att "en generation av material, en generation av enheter". För att utveckla avancerade och praktiska laserenheter är det nödvändigt att först ha högpresterande lasermaterial och integrera andra relevanta tekniker. Ytterbium dopade laserkristaller och laserglas, som den nya kraften av fasta lasermaterial, främjar den innovativa utvecklingen av fiberoptisk kommunikation och laserteknik, särskilt i banbrytande laserteknologier som högeffektkärnfusionslasrar, högenergi-taktplattor och högenergi-vapen.
Dessutom används Ytterbium också som en fluorescerande pulveraktivator, radiokeramik, tillsatser för elektroniska datorminnekomponenter (magnetiska bubblor) och optiska glas tillsatser. Det bör påpekas att yttrium och yttrium båda är sällsynta jordelement. Även om det finns betydande skillnader i engelska namn och elementsymboler, har det kinesiska fonetiska alfabetet samma stavelser. I vissa kinesiska översättningar kallas Yttrium ibland felaktigt som yttrium. I det här fallet måste vi spåra originaltexten och kombinera elementsymboler för att bekräfta.
Inläggstid: 30-2023 augusti