Ytterbium: atomski broj 70, atomska težina 173,04, naziv elementa izveden iz lokacije otkrića.Sadržaj oditerbijumu kori je 0,000266%, uglavnom prisutno u nalazištima fosforita i crnog rijetkog zlata, dok je sadržaj u monazitu 0,03%, sa 7 prirodnih izotopa.
Discovering History
Otkrio: Marinak
Vrijeme: 1878
Lokacija: Švicarska
Godine 1878. švicarski hemičari Jean Charles i G Marignac otkrili su novi element rijetke zemlje u "erbijumu".Godine 1907. Ulban i Weils su istakli da je Marignac odvojio mješavinu lutecij oksida i iterbijum oksida.U znak sjećanja na malo selo Yteerby u blizini Stockholma, gdje je otkrivena ruda itrijuma, ovaj novi element je nazvan Ytterbium sa simbolom Yb.
Elektronska konfiguracija
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
Metal
Metalni iterbijumje srebrno siva, duktilna i meke teksture.Na sobnoj temperaturi, iterbij se može polako oksidirati zrakom i vodom.
Postoje dvije kristalne strukture: α- Tip je kubni kristalni sistem sa licem (sobna temperatura -798 ℃);β- Tip je kubična (iznad 798 ℃) rešetka sa tijelom.Tačka topljenja 824 ℃, tačka ključanja 1427 ℃, relativna gustina 6,977 (α- tip), 6,54 (β- tip).
Nerastvorljiv u hladnoj vodi, rastvorljiv u kiselinama i tečnom amonijaku.Prilično je stabilan u vazduhu.Slično samarijumu i europijumu, iterbijum spada u red retkih zemalja promenljive valencije, a može biti i u pozitivnom dvovalentnom stanju osim što je obično trovalentan.
Zbog ove varijabilne valentne karakteristike, priprema metalnog iterbija ne bi se trebala vršiti elektrolizom, već metodom redukcijske destilacije za pripremu i prečišćavanje.obično,metal lantankoristi se kao redukciono sredstvo za redukcionu destilaciju, koristeći razliku između visokog pritiska pare metala iterbija i niskog pritiska pare metala lantana.Alternativno,thulium, iterbijum, ilutecijumkoncentrati se mogu koristiti kao sirovine, a metalni lantan se može koristiti kao redukciono sredstvo.U uslovima visokotemperaturnog vakuuma od >1100 ℃ i <0,133Pa, metalni iterbijum se može direktno ekstrahovati redukcionom destilacijom.Sviđa mi sesamarijumieuropij,iterbijum se takođe može odvojiti i prečistiti vlažnom redukcijom.Obično se kao sirovine koriste koncentrati tulijuma, iterbija i lutecijuma.Nakon rastvaranja, iterbijum se redukuje u dvovalentno stanje, što uzrokuje značajne razlike u svojstvima, a zatim se odvaja od ostalih trovalentnih rijetkih zemalja.Proizvodnja iterbijum oksida visoke čistoće obično se izvodi ekstrakcijskom hromatografijom ili metodom ionske izmene
Aplikacija
Koristi se za proizvodnju specijalnih legura.Legure iterbijaprimijenjeni su u dentalnoj medicini za metalurške i kemijske eksperimente.
Poslednjih godina, iterbijum se pojavio i brzo se razvijao u oblastima optičkih komunikacija i laserske tehnologije.
Sa izgradnjom i razvojem „informacionog autoputa“, računarske mreže i sistemi za prenos optičkih vlakana na velike udaljenosti imaju sve veće zahteve za performansama materijala od optičkih vlakana koji se koriste u optičkim komunikacijama.Joni iterbija, zbog svojih odličnih spektralnih svojstava, mogu se koristiti kao materijali za pojačavanje vlakana za optičku komunikaciju, baš kaoerbijithulium.Iako je erbijum rijetkih zemalja još uvijek glavni igrač u pripremi pojačivača vlakana, tradicionalna kvarcna vlakna dopirana erbijem imaju mali opseg pojačanja (30 nm), što otežava ispunjavanje zahtjeva velike brzine i prijenosa informacija velikog kapaciteta.Yb3+ joni imaju mnogo veći poprečni presjek apsorpcije od Er3+ jona oko 980nm.Kroz efekat senzibilizacije Yb3+ i prijenos energije erbijuma i iterbija, svjetlo od 1530 nm može se značajno poboljšati, čime se uvelike poboljšava efikasnost pojačanja svjetlosti.
Posljednjih godina istraživači sve više favoriziraju fosfatno staklo dopirano erbijem iterbijem.Fosfatna i fluorofosfatna stakla imaju dobru hemijsku i termičku stabilnost, kao i široku infracrvenu propusnost i velike karakteristike neujednačenog širenja, što ih čini idealnim materijalima za širokopojasna staklena vlakna sa visokim pojačanjem dopiranom erbijem.Yb3+dopirana vlaknasta pojačala mogu postići pojačanje snage i malo pojačanje signala, što ih čini pogodnim za polja kao što su optički senzori, laserska komunikacija u slobodnom prostoru i pojačanje ultra kratkih impulsa.Kina je trenutno izgradila najveći svjetski kapacitet jednog kanala i najbrži optički prijenosni sistem, te ima najširi informacioni autoput na svijetu.U njima presudnu i značajnu ulogu imaju pojačivači vlakana dopiranih iterbijem i drugim rijetkim zemljanim vlaknima i laserski materijali.
Spektralne karakteristike iterbija se takođe koriste kao visokokvalitetni laserski materijali, i kao laserski kristali, laserska stakla i laseri sa vlaknima.Kao laserski materijal velike snage, laserski kristali dopirani iterbijem formirali su ogromne serije, uključujući iterbijem dopiraneitrijum aluminijumgranat (Yb: YAG), dopiran itbijemgadolinijgalijum granat (Yb: GGG), iterbijem dopiran kalcijum fluorofosfat (Yb: FAP), stroncijum fluorofosfat dopiran itbijem (Yb: S-FAP), itrbijem dopiran itrijum vanadat (Yb: YV04), iterbij do silikatni borat.Poluprovodnički laser (LD) je nova vrsta izvora pumpe za lasere u čvrstom stanju.Yb: YAG ima mnoge karakteristike pogodne za LD pumpanje velike snage i postao je laserski materijal za LD pumpanje velike snage.Yb: S-FAP kristal bi se u budućnosti mogao koristiti kao laserski materijal za lasersku nuklearnu fuziju, što je privuklo pažnju ljudi.U podesivim laserskim kristalima nalazi se hrom iterbijum holmijum itrijum aluminijum galij granat (Cr, Yb, Ho: YAGG) sa talasnim dužinama u rasponu od 2,84 do 3,05 μ. Kontinuirano podesivo između m.Prema statistikama, većina infracrvenih bojevih glava koje se koriste u projektilima širom svijeta koristi 3-5 μ. Stoga razvoj Cr, Yb, Ho: YSGG lasera može pružiti efikasne smetnje za srednje infracrvene vođene protivmjere oružja i ima važan vojni značaj.Kina je postigla niz inovativnih rezultata na međunarodnom naprednom nivou u oblasti laserskih kristala dopiranih iterbijem (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, itd.), rješavajući ključne tehnologije kao što su rast kristala i laserski brzi, pulsni, kontinuirani i podesivi izlaz.Rezultati istraživanja primijenjeni su u nacionalnoj odbrani, industriji i naučnom inženjeringu, a kristalni proizvodi dopirani iterbijem izvezeni su u više zemalja i regija poput Sjedinjenih Država i Japana.
Druga glavna kategorija iterbijum laserskih materijala je lasersko staklo.Razvijena su razna laserska stakla s poprečnim presjekom visoke emisije, uključujući germanij telurit, silicijum niobat, borat i fosfat.Zbog lakoće oblikovanja stakla, može se napraviti u velikim veličinama i ima karakteristike kao što su visoka propusnost svjetlosti i visoka uniformnost, što omogućava proizvodnju lasera velike snage.Nekada je uglavnom bilo poznato lasersko staklo retkih zemaljaneodimijumstaklo, koje ima istoriju razvoja od preko 40 godina i zrelu tehnologiju proizvodnje i primene.Oduvijek je bio poželjan materijal za laserske uređaje velike snage i korišten je u eksperimentalnim uređajima za nuklearnu fuziju i laserskom oružju.Laserski uređaji velike snage proizvedeni u Kini, koji se sastoje od laseraneodimijumstaklo kao glavni laserski medij, dostigli su svjetski napredni nivo.Ali lasersko neodimijumsko staklo sada se suočava sa snažnim izazovom laserskog iterbijum stakla.
Posljednjih godina veliki broj studija je pokazao da mnoga svojstva laserskog iterbijum stakla nadmašuju svojstvaneodimijumstaklo.Zbog činjenice da luminiscencija dopirana itbijem ima samo dva energetska nivoa, efikasnost skladištenja energije je visoka.Uz isto pojačanje, iterbijum staklo ima efikasnost skladištenja energije 16 puta veću od neodimijum stakla, a životni vek fluorescencije je 3 puta veći od neodimijum stakla.Takođe ima prednosti kao što su visoka koncentracija dopinga, propusni opseg apsorpcije i može se direktno pumpati od strane poluvodiča, što ga čini vrlo pogodnim za lasere velike snage.Međutim, praktična primjena iterbijevog laserskog stakla često se oslanja na pomoć neodimijuma, kao što je korištenje Nd3+ kao senzibilizatora da bi iterbijevo lasersko staklo radilo na sobnoj temperaturi, a μ Laserska emisija se postiže na m valnoj dužini.Dakle, iterbijum i neodimijum su i konkurenti i saradnički partneri u oblasti laserskog stakla.
Prilagođavanjem sastava stakla mogu se poboljšati mnoga luminiscentna svojstva iterbijum laserskog stakla.Sa razvojem lasera velike snage kao glavnog pravca, laseri od iterbijum laserskog stakla se sve više koriste u modernoj industriji, poljoprivredi, medicini, naučnim istraživanjima i vojnim aplikacijama.
Vojna upotreba: Upotreba energije proizvedene nuklearnom fuzijom kao energije je oduvijek bila očekivani cilj, a postizanje kontrolirane nuklearne fuzije bit će važno sredstvo za čovječanstvo za rješavanje energetskih problema.Lasersko staklo dopirano iterbijem postaje poželjan materijal za postizanje inercijalnog zatvaranja (ICF) nadogradnje u 21. vijeku zbog svojih odličnih laserskih performansi.
Lasersko oružje koristi ogromnu energiju laserskog snopa da pogodi i uništi mete, stvarajući temperature od milijardi stepeni Celzijusa i direktno napadaju brzinom svjetlosti.Mogu se nazvati Nadana i imaju veliku smrtonosnost, posebno pogodne za moderne sisteme protivvazdušnog naoružanja u ratu.Odlične performanse laserskog stakla dopiranog iterbijem učinile su ga važnim osnovnim materijalom za proizvodnju laserskog oružja velike snage i visokih performansi.
Fiber laser je nova tehnologija koja se brzo razvija i također pripada polju primjene laserskog stakla.Fiber laser je laser koji koristi vlakna kao laserski medij, koji je proizvod kombinacije vlakana i laserske tehnologije.Riječ je o novoj laserskoj tehnologiji razvijenoj na bazi erbium doped fiber amplifier (EDFA) tehnologije.Laser sa vlaknima se sastoji od poluvodičke laserske diode kao izvora pumpe, optičkog talasovoda i medija za pojačanje, i optičkih komponenti kao što su rešetkasta vlakna i spojnici.Ne zahtijeva mehaničko podešavanje optičke putanje, a mehanizam je kompaktan i jednostavan za integraciju.U poređenju sa tradicionalnim poluprovodničkim laserima i laserima, ima tehnološke i performanse kao što su visok kvalitet zraka, dobra stabilnost, jaka otpornost na uticaj okoline, bez podešavanja, bez održavanja i kompaktne strukture.Zbog činjenice da su dopirani joni uglavnom Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3, od kojih svi koriste vlakna retkih zemalja kao medij za pojačanje, laser sa vlaknima koji je razvila kompanija takođe može može se nazvati laserom od rijetkih zemljanih vlakana.
Primena lasera: Laser sa dvostrukim vlaknima dopiranim iterbijem velike snage je poslednjih godina postao vruće polje u tehnologiji čvrstog lasera na međunarodnom nivou.Ima prednosti dobrog kvaliteta snopa, kompaktne strukture i visoke efikasnosti konverzije, te ima široku perspektivu primjene u industrijskoj preradi i drugim poljima.Dvostruko obložena vlakna dopirana iterbijem pogodna su za poluprovodničko lasersko pumpanje, sa visokom efikasnošću spajanja i velikom izlaznom snagom lasera, i glavni su pravac razvoja vlakana dopiranih iterbijem.Kineska tehnologija dvostruko obloženih iterbijem dopiranih vlakana više nije na nivou naprednog nivoa stranih zemalja.Vlakna dopirana iterbijem, dvostruko obložena vlakna dopirana iterbijem i vlakna dopirana erbijem iterbijem, razvijena u Kini, dostigla su napredni nivo sličnih stranih proizvoda u pogledu performansi i pouzdanosti, imaju prednost u cijeni i imaju osnovne patentirane tehnologije za više proizvoda i metoda .
Svjetski poznata njemačka laserska kompanija IPG nedavno je objavila da njihov novoizvedeni laserski sistem dopiran iterbijem ima odlične karakteristike snopa, vijek trajanja pumpe od preko 50000 sati, centralnu talasnu dužinu emisije od 1070nm-1080nm i izlaznu snagu do 20KW.Primijenjen je u finom zavarivanju, rezanju i bušenju stijena.
Laserski materijali su srž i temelj za razvoj laserske tehnologije.U laserskoj industriji oduvijek je postojala izreka „jedna generacija materijala, jedna generacija uređaja“.Za razvoj naprednih i praktičnih laserskih uređaja potrebno je prvo posjedovati laserske materijale visokih performansi i integrirati druge relevantne tehnologije.Laserski kristali dopirani iterbijem i lasersko staklo, kao nova snaga čvrstih laserskih materijala, promiču inovativni razvoj optičkih komunikacija i laserske tehnologije, posebno u najsavremenijim laserskim tehnologijama kao što su laseri nuklearne fuzije velike snage, visokoenergetski beat laseri za pločice i laseri za oružje visoke energije.
Pored toga, iterbijum se takođe koristi kao fluorescentni praškasti aktivator, radio keramika, aditivi za komponente memorije elektronskih računara (magnetni mehurići) i aditivi optičkog stakla.Treba istaći da su itrijum i itrijum rijetki zemni elementi.Iako postoje značajne razlike u engleskim nazivima i simbolima elemenata, kineska fonetska abeceda ima iste slogove.U nekim kineskim prijevodima, itrijum se ponekad pogrešno naziva itrijum.U ovom slučaju, moramo pratiti originalni tekst i kombinirati simbole elemenata da bismo potvrdili.
Vrijeme objave: Sep-13-2023