Unsur gaib Bumi Langka: Ytterbium

Ytterbium: wilangan atom 70, beurat atom 173,04, ngaran unsur diturunkeun tina lokasi kapanggihna. Eusi ytterbium dina kerak nyaéta 0,000266%, utamana aya dina deposit emas phosphorite jeung hideung langka. Eusi dina monasit nyaéta 0,03%, sareng aya 7 isotop alam

Kapanggih

Ku: Marinak

Waktos: 1878

Lokasi: Swiss

Dina 1878, kimiawan Swiss Jean Charles jeung G Marignac manggihan unsur bumi jarang anyar dina "erbium". Dina 1907, Ulban jeung Weils nunjuk kaluar yén Marignac misahkeun campuran lutetium oksida jeung ytterbium oksida. Dina mémori désa leutik ngaranna Yteerby deukeut Stockholm, dimana bijih yttrium kapanggih, unsur anyar ieu dingaranan Ytterbium kalawan simbol Yb.

Konfigurasi éléktron

Konfigurasi éléktron
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14

logam

Ytterbium logam nyaéta abu pérak, ductile, sarta ngabogaan tékstur lemes. Dina suhu kamar, ytterbium bisa lalaunan dioksidasi ku hawa jeung cai.

Aya dua struktur kristal: α- Tipe nyaéta sistem kristal kubik raray dipuseurkeun (suhu kamar -798 ℃); β- Tipena nyaéta kisi kubik berpusat awak (di luhur 798 ℃). Titik lebur 824 ℃, titik didih 1427 ℃, kapadetan relatif 6.977（ α- Type), 6.54（ β- Type).

Teu leyur dina cai tiis, leyur dina asam jeung amonia cair. Éta cukup stabil dina hawa. Sarupa jeung samarium jeung europium, ytterbium milik variabel valénsi rare earth, sarta bisa ogé dina kaayaan divalent positif sajaba biasana trivalent.

Kusabab karakteristik valénsi variabel ieu, persiapan ytterbium logam henteu kedah dilakukeun ku éléktrolisis, tapi ku cara distilasi réduksi pikeun persiapan sareng purifikasi. Biasana, logam lanthanum dipaké salaku agén réduksi pikeun distilasi réduksi, ngamangpaatkeun bédana antara tekanan uap luhur logam ytterbium jeung tekanan uap low logam lanthanum. Alternatipna,tulium, ytterbium, jeunglutetiumconcentrates bisa dipaké salaku bahan baku, jeunglanthanum logambisa dipaké salaku agén réduksi. Dina kaayaan vakum hawa luhur> 1100 ℃ na <0.133Pa, ytterbium logam bisa langsung sasari ku réduksi distilasi. Kawas samarium jeung europium, ytterbium ogé bisa dipisahkeun jeung dimurnikeun ngaliwatan réduksi baseuh. Biasana, konsentrat thulium, ytterbium, sareng lutetium dianggo salaku bahan baku. Saatos disolusi, ytterbium diréduksi jadi kaayaan divalent, ngabalukarkeun béda anu signifikan dina sipat, lajeng dipisahkeun tina taneuh jarang trivalent lianna. Produksi luhur-purityytterbium oksidabiasana dilakukeun ku cara kromatografi ékstraksi atanapi padika pertukaran ion.

Aplikasi

Dipaké pikeun manufaktur alloy husus. alloy Ytterbium geus dilarapkeun dina ubar dental pikeun percobaan metalurgi jeung kimia.

Dina taun anyar, ytterbium geus mecenghul sarta gancang dimekarkeun dina widang komunikasi serat optik jeung téhnologi laser.

Kalayan pangwangunan sareng pamekaran "jalan raya inpormasi", jaringan komputer sareng sistem transmisi serat optik jarak jauh ngagaduhan syarat anu langkung luhur pikeun pagelaran bahan serat optik anu dianggo dina komunikasi optik. Ion Ytterbium, alatan sipat spéktral maranéhna alus teuing, bisa dipaké salaku bahan amplifikasi serat pikeun komunikasi optik, kawas erbium jeung thulium. Sanajan erbium unsur bumi jarang masih pamaén utama dina persiapan amplifier serat, serat quartz erbium-doped tradisional boga rubakpita gain leutik (30nm), sahingga hésé pikeun minuhan sarat pangiriman informasi-speed tinggi na kapasitas tinggi. Ion Yb3+ gaduh bagian serapan anu langkung ageung tibatan ion Er3+ sakitar 980nm. Ngaliwatan pangaruh sensitization of Yb3 + jeung mindahkeun énergi erbium na ytterbium, lampu 1530nm bisa greatly ditingkatkeun, kukituna greatly ngaronjatkeun efisiensi amplifikasi cahaya.

Dina taun-taun ayeuna, erbium ytterbium co doped kaca fosfat geus beuki favored ku peneliti. Kacamata fosfat sareng fluorofosfat gaduh stabilitas kimia sareng termal anu saé, ogé pancaran infra red anu lega sareng ciri broadening anu henteu seragam, ngajantenkeun aranjeunna bahan idéal pikeun pita lebar sareng kaca serat amplifikasi erbium-doped tinggi. Yb3 + amplifier serat doped tiasa ngahontal amplifikasi kakuatan sareng amplifikasi sinyal leutik, ngajantenkeun aranjeunna cocog pikeun widang sapertos sensor serat optik, komunikasi laser rohangan bébas, sareng amplifikasi pulsa ultra pondok. Cina ayeuna geus ngawangun kapasitas saluran tunggal panggedena di dunya jeung sistem transmisi optik speed panggancangna, sarta boga jalan raya informasi widest di dunya. Ytterbium doped sareng amplifier serat doped bumi jarang sareng bahan laser maénkeun peran anu penting sareng penting dina éta.

Ciri spéktral ytterbium ogé dipaké salaku bahan laser kualitas luhur, boh salaku kristal laser, gelas laser, sarta laser serat. Salaku bahan laser kakuatan tinggi, kristal laser doped ytterbium geus ngabentuk runtuyan badag, kaasup ytterbium doped yttrium aluminium Garnet (Yb: YAG), ytterbium doped gadolinium gallium garnet (Yb: GGG), ytterbium doped kalsium fluorophosphate (Yb: FAP) , ytterbium doped strontium fluorophosphate (Yb: S-FAP), ytterbium doped yttrium vanadate (Yb: YV04), ytterbium doped borate, jeung silikat. Semikonduktor laser (LD) mangrupakeun tipe anyar tina sumber pompa pikeun laser solid-nagara golongan. Yb: YAG gaduh seueur ciri anu cocog pikeun pompa LD kakuatan tinggi sareng parantos janten bahan laser pikeun pompa LD kakuatan tinggi. Yb: S-FAP kristal bisa dipaké salaku bahan laser pikeun fusi nuklir laser dina mangsa nu bakal datang, nu geus narik perhatian masarakat. Dina kristal laser tunable, aya kromium ytterbium holmium yttrium aluminium gallium garnet (Cr, Yb, Ho: YAGG) kalayan panjang gelombang mimitian ti 2,84 nepi ka 3,05 μ Continuously adjustable antara m. Numutkeun statistik, lolobana warheads infra red dipaké dina misil sakuliah dunya ngagunakeun 3-5 μ Ku alatan éta, ngembangkeun Cr, Yb, Ho: YSGG lasers bisa nyadiakeun gangguan mujarab pikeun countermeasures pakarang dipandu infra red pertengahan, sarta ngabogaan significance militér penting. Cina geus ngahontal runtuyan hasil inovatif jeung tingkat canggih internasional dina widang ytterbium doped kristal laser (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, jsb), ngarengsekeun téknologi konci kayaning tumuwuhna kristal sarta laser gancang, pulsa, kontinyu, sarta kaluaran adjustable. Hasil panilitian parantos diterapkeun dina pertahanan nasional, industri, sareng rékayasa ilmiah, sareng produk kristal doped ytterbium parantos diékspor ka sababaraha nagara sareng daérah sapertos Amérika Serikat sareng Jepang.

Kategori utama séjén bahan laser ytterbium nyaéta kaca laser. Rupa-rupa gelas laser cross-section émisi anu luhur parantos dikembangkeun, kalebet germanium tellurite, silikon niobate, borate, sareng fosfat. Alatan betah kaca molding, éta bisa dijieun kana ukuran badag sarta boga ciri kayaning transmitansi lampu tinggi na uniformity tinggi, sahingga mungkin pikeun ngahasilkeun lasers-daya tinggi. Kaca laser bumi jarang anu biasa biasa janten kaca neodymium, anu ngagaduhan sajarah pangembangan langkung ti 40 taun sareng téknologi produksi sareng aplikasi dewasa. Éta salawasna janten bahan anu dipikaresep pikeun alat laser kakuatan tinggi sareng parantos dianggo dina alat ékspérimén fusi nuklir sareng senjata laser. Alat laser kakuatan tinggi anu diwangun di Cina, anu diwangun ku kaca neodymium laser salaku medium laser utama, parantos ngahontal tingkat canggih di dunya. Tapi kaca laser neodymium ayeuna nyanghareupan tantangan kuat ti kaca ytterbium laser.

Dina taun-taun ayeuna, sajumlah ageung panilitian nunjukkeun yén seueur pasipatan kaca ytterbium laser ngaleuwihan kaca neodymium. Alatan kanyataan yén ytterbium doped luminescence ngan boga dua tingkat énergi, efisiensi neundeun énergi tinggi. Dina gain sarua, kaca ytterbium boga efisiensi neundeun énergi 16 kali leuwih luhur ti kaca neodymium, sarta hirupna fluoresensi 3 kali tina kaca neodymium. Éta ogé gaduh kaunggulan sapertos konsentrasi doping anu luhur, bandwidth nyerep, sareng tiasa langsung dipompa ku semikonduktor, janten cocog pisan pikeun laser kakuatan tinggi. Tapi, aplikasi praktis kaca laser ytterbium mindeng ngandelkeun bantuan neodymium, kayaning ngagunakeun Nd3 + salaku sensitizer a sangkan kaca laser ytterbium beroperasi dina suhu kamar jeung μ émisi laser kahontal dina panjang gelombang m. Janten, ytterbium sareng neodymium mangrupikeun pesaing sareng mitra kolaborasi dina widang kaca laser.

Ku nyaluyukeun komposisi kaca, loba sipat luminescent kaca laser ytterbium bisa ningkat. Kalayan ngembangkeun laser kakuatan tinggi salaku arah utama, lasers dijieunna tina kaca laser ytterbium beuki loba dipaké dina industri modern, tatanén, ubar, panalungtikan ilmiah, sarta aplikasi militér.

Pamakéan Militer: Ngagunakeun énergi anu dihasilkeun ku fusi nuklir salaku énérgi geus salawasna jadi tujuan ekspektasi, sarta ngahontal fusi nuklir dikawasa bakal jadi sarana penting pikeun umat manusa pikeun ngajawab masalah énergi. Kaca laser doped Ytterbium janten bahan anu dipikaresep pikeun ngahontal paningkatan fusi kurungan inersia (ICF) dina abad ka-21 kusabab kinerja laser anu saé.

Pakarang laser ngagunakeun énergi anu ageung tina sinar laser pikeun nyerang sareng ngancurkeun target, ngahasilkeun suhu milyaran darajat Celsius sareng langsung nyerang dina laju cahaya. Éta bisa disebut salaku Nadana sarta boga lethality hébat, utamana cocog pikeun sistem pakarang pertahanan hawa modern dina perang. Kinerja alus teuing tina kaca laser doped ytterbium geus nyieun hiji bahan dasar penting pikeun manufaktur pakarang laser-kakuatan luhur sarta-kinerja tinggi.

Serat laser mangrupakeun téhnologi anyar ngembang pesat sarta ogé milik widang aplikasi kaca laser. Serat laser nyaéta laser anu ngagunakeun serat salaku medium laser, nu mangrupakeun produk tina kombinasi serat jeung téhnologi laser. Téknologi laser anyar dikembangkeun dumasar kana téknologi panguat serat doped erbium (EDFA). Laser serat diwangun ku dioda laser semikonduktor salaku sumber pompa, pandu gelombang serat optik sareng medium gain, sareng komponén optik sapertos serat grating sareng couplers. Teu merlukeun adjustment mékanis tina jalur optik, sarta mékanisme kompak sarta gampang pikeun ngahijikeun. Dibandingkeun sareng laser solid-state tradisional sareng laser semikonduktor, éta gaduh kaunggulan téknologi sareng kinerja sapertos kualitas sinar tinggi, stabilitas anu saé, résistansi anu kuat pikeun gangguan lingkungan, teu aya panyesuaian, teu aya pangropéa, sareng struktur kompak. Kusabab kanyataan yén ion doped utamina Nd + 3, Yb + 3, Er + 3, Tm + 3, Ho + 3, sadayana nganggo serat bumi jarang salaku média gain, serat laser anu dikembangkeun ku perusahaan ogé tiasa. disebut laser serat bumi jarang.

Aplikasi laser: kakuatan High ytterbium doped ganda clad serat laser geus jadi widang panas dina téhnologi laser solid-nagara golongan internasional dina taun panganyarna. Cai mibanda kaunggulan kualitas beam alus, struktur kompak, sarta efisiensi konversi tinggi, sarta boga prospek aplikasi lega dina ngolah industri jeung widang lianna. Serat doped ytterbium clad ganda cocog pikeun ngompa laser semikonduktor, kalayan efisiensi gandeng anu luhur sareng kakuatan kaluaran laser anu luhur, sareng mangrupikeun arah pangembangan utama serat doped ytterbium. téhnologi serat doped ytterbium clad ganda Cina urang geus euweuh dina tara jeung tingkat canggih nagara deungeun. Serat doped ytterbium, serat doped ytterbium clad ganda, sareng serat doped erbium ytterbium co doped dikembangkeun di Cina parantos ngahontal tingkat maju produk asing anu sami dina hal kinerja sareng reliabilitas, gaduh kaunggulan biaya, sareng gaduh téknologi dipaténkeun inti pikeun sababaraha produk sareng metode. .

Perusahaan laser IPG Jerman anu kasohor di dunya nembé ngumumkeun yén sistem serat laser doped ytterbium anu nembé diluncurkeun gaduh ciri pancaran anu saé, umur pompa langkung ti 50000 jam, panjang gelombang émisi sentral 1070nm-1080nm, sareng kakuatan kaluaran dugi ka 20KW. Eta geus dilarapkeun dina rupa las, motong, sarta pangeboran batu.

Bahan laser mangrupikeun inti sareng pondasi pikeun ngembangkeun téknologi laser. Sok aya paribasa dina industri laser yén 'hiji generasi bahan, hiji generasi alat'. Pikeun ngembangkeun alat laser anu canggih sareng praktis, anjeun kedah gaduh bahan laser anu berprestasi tinggi sareng ngahijikeun téknologi anu relevan. Ytterbium doped kristal laser sarta kaca laser, salaku kakuatan anyar bahan laser padet, promosi ngembangkeun inovatif komunikasi serat optik jeung téhnologi laser, utamana dina téhnologi laser motong-ujung kayaning-kakuatan tinggi laser fusi nuklir, ngéléhkeun énergi tinggi. laser ubin, sarta laser pakarang-énergi tinggi.

Salaku tambahan, ytterbium ogé dianggo salaku aktivator bubuk fluoresensi, keramik radio, aditif pikeun komponén mémori komputer éléktronik (gelembung magnét), sareng aditif kaca optik. Ieu kudu nunjuk kaluar yén yttrium jeung yttrium duanana unsur bumi jarang. Sanajan aya béda anu signifikan dina ngaran Inggris jeung simbol unsur, alfabét fonétik Cina boga suku kata sarua. Dina sababaraha tarjamahan Cina, yttrium kadang-kadang salah disebut salaku yttrium. Dina hal ieu, urang kedah ngalacak téks asli sareng ngagabungkeun simbol unsur pikeun mastikeun.