Ytterbium: Atomnummer 70, Atomgewiicht 173,04, Elementnumm ofgeleet vu senger Entdeckungsplaz. Den Inhalt vum Ytterbium an der Krust ass 0,000266%, haaptsächlech präsent a Phosphorit a schwaarze rare Golddepositioune. Den Inhalt am Monazit ass 0,03%, an et gi 7 natierlech Isotopen
Entdeckt
Auteur: Marinak
Zeit: 1878
Plaz: Schwäiz
Am Joer 1878 hunn d'Schwäizer Chemiker Jean Charles a G Marignac en neit seelen Äerdelement am "erbium" entdeckt. Am Joer 1907 hunn den Ulban a Weils drop higewisen datt de Marignac eng Mëschung aus Lutetiumoxid an Ytterbiumoxid getrennt huet. Als Erënnerung un dat klengt Duerf mam Numm Yteerby bei Stockholm, wou Yttriumäerz entdeckt gouf, gouf dëst neit Element Ytterbium mam Symbol Yb genannt.
Elektronen Konfiguratioun
Elektronen Konfiguratioun
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
Metal
Metallic Ytterbium ass sëlwergrau, duktil an huet eng mëll Textur. Bei Raumtemperatur kann Ytterbium lues duerch Loft a Waasser oxidéiert ginn.
Et ginn zwou Kristallstrukturen: α- Den Typ ass e Gesiichtszentréiert Kubikkristallsystem (Raumtemperatur -798 ℃); β- D'Typ ass e Kierperzentréiert Kubik (iwwer 798 ℃) Gitter. Schmelzpunkt 824 ℃, Kachpunkt 1427 ℃, Relativ Dicht 6,977 (α-Typ), 6,54 (β-Typ).
Insoluble am kale Waasser, soluble an Saieren a flësseg Ammoniak. Et ass relativ stabil an der Loft. Ähnlech wéi Samarium an Europium, Ytterbium gehéiert zu der Variabel Valence selten Äerd, a kann och an engem positiven divalent Staat Nieft normalerweis trivalent ginn.
Wéinst dëser variabelen Valenzcharakteristik soll d'Virbereedung vu metallesche Ytterbium net duerch Elektrolyse duerchgefouert ginn, mee duerch Reduktiounsdestillatiounsmethod fir Virbereedung a Reinigung. Normalerweis gëtt Lantanmetall als Reduzéierungsmëttel fir Reduktiounsdestillatioun benotzt, andeems den Ënnerscheed tëscht dem héijen Dampdrock vum Ytterbiummetall an dem nidderegen Dampdrock vum Lantanmetall benotzt. Alternativ,thulium, ytterbium,an anlutetiumkonzentréiert kann als Matière première benotzt ginn, anmetall lanthankann als Reduktiounsmëttel benotzt ginn. Ënner héich Temperatur Vakuum Konditiounen vun> 1100 ℃ an <0,133 Pa, Metal Ytterbium kann direkt vun Reduktioun Destillatioun extrahéiert ginn. Wéi Samarium an Europium, Ytterbium kann och duerch naass Reduktioun getrennt a gereinegt ginn. Normalerweis ginn Thuium, Ytterbium a Lutetium Konzentraten als Rohmaterial benotzt. No der Opléisung gëtt Ytterbium zu engem divalente Staat reduzéiert, wat bedeitend Differenzen an Eegeschafte verursaacht, an dann vun aneren trivalente rare Äerden getrennt. D'Produktioun vun héich RengheetYtterbiumoxidgëtt normalerweis duerch Extraktiounschromatographie oder Ionenaustauschmethod duerchgefouert.
Applikatioun
Benotzt fir d'Fabrikatioun vun speziellen Legierungen. Ytterbiumlegierungen goufen an der Zännmedizin fir metallurgesch a chemesch Experimenter applizéiert.
An de leschte Joeren ass Ytterbium entstanen a séier entwéckelt an de Beräicher vun der Glasfaser-Kommunikatioun a Lasertechnologie.
Mat der Konstruktioun an der Entwécklung vun der "Informatiounsautobunn", Computernetzwierker a laang-Distanz-optesch Glasfaser-Transmissiounssystemer hunn ëmmer méi héich Ufuerderunge fir d'Leeschtung vun opteschen Glasfasermaterialien, déi an der optescher Kommunikatioun benotzt ginn. Ytterbium-Ionen, wéinst hiren exzellente Spektraleigenschaften, kënnen als Faserverstärkungsmaterial fir optesch Kommunikatioun benotzt ginn, sou wéi Erbium an Thuium. Obwuel seelen Äerd Element Erbium ass nach den Haaptgrond Spiller an der Virbereedung vun Léngen amplifiers, traditionell erbium-dotéiert Quarz Faseren hunn eng kleng Gewënn bandwidth (30nm), mécht et schwéier d'Ufuerderunge vun héich-Vitesse an héich-Kapazitéit Informatiounen Transmissioun ze treffen. Yb3 + Ionen hunn e vill méi groussen Absorptiouns Querschnitt wéi Er3 + Ionen ëm 980nm. Duerch d'Sensibiliséierungseffekt vun Yb3 + an den Energietransfer vun Erbium an Ytterbium kann d'1530nm Liicht staark verbessert ginn, doduerch d'Verstäerkungseffizienz vum Liicht staark verbesseren.
An de leschte Joeren ass erbium ytterbium co-dotéiert Phosphatglas ëmmer méi vu Fuerscher favoriséiert ginn. Phosphat- a Fluorophosphat Brëller hunn eng gutt chemesch an thermesch Stabilitéit, souwéi breet Infrarouttransmittanz a grouss net eenheetlech Verbreedungseigenschaften, wat se ideal Materialien fir Breetband- an Erbium-dotéiert Verstäerkungsfaserglas hunn. Yb3 + dotéiert Faserverstärker kënnen Kraaftverstärkung a kleng Signalverstäerkung erreechen, sou datt se gëeegent sinn fir Felder wéi Glasfasersensoren, fräi Plaz Laser Kommunikatioun, an ultra kuerz Puls Verstäerkung. China huet am Moment déi weltgréissten eenzeg Kanal Kapazitéit a séierst Geschwindegkeet optesch Iwwerdroungssystem gebaut, an huet déi breetste Informatiounsautobahn op der Welt. Ytterbium dotéiert an aner seelen Äerd dotéiert Faser Verstäerker a Laser Material spillt eng entscheedend a bedeitend Roll an hinnen.
D'Spektraleigenschaften vum Ytterbium ginn och als héichqualitativ Lasermaterialien benotzt, souwuel als Laserkristaller, Laserbrëller a Glasfaserlaser. Als High-Power Lasermaterial hunn ytterbium dotéiert Laserkristaller eng rieseg Serie geformt, dorënner ytterbium dotéiert Yttrium Aluminium Granat (Yb: YAG), ytterbium dotéiert Gadolinium Gallium Granat (Yb: GGG), ytterbium dotéiert Kalziumfluorophosphat (Yb: FAP) , ytterbium dotéiert Strontiumfluorophosphat (Yb: S-FAP), ytterbium dotéiert Yttrium Vanadate (Yb: YV04), ytterbium dotéiert Borat, a Silikat. Semiconductor Laser (LD) ass eng nei Zort Pompelquell fir Solid-State Laser. Yb: YAG huet vill Charakteristiken gëeegent fir High-Power LD Pompelen an ass e Laser Material fir High-Power LD Pompelen ginn. Yb: S-FAP Kristall kann als Laser Material fir Laser Nuklear Fusioun an Zukunft benotzt ginn, déi d'Opmierksamkeet vun de Leit ugezunn huet. An tunable Laser Kristalle gëtt et Chrom Ytterbium Holmium Yttrium Aluminium Gallium Granat (Cr, Yb, Ho: YAGG) mat Wellelängten tëscht 2,84 an 3,05 μ Kontinuéierlech justierbar tëscht m. Laut Statistiken, déi meescht Infraroutsprengkäpp, déi a Rakéiten op der ganzer Welt benotzt ginn, benotzen 3-5 μ Dofir ass d'Entwécklung vu Cr, Yb, Ho: YSGG Laser kann effektiv Amëschung fir Mëtt-Infrarout guidéiert Waffen Géigemoossnamen, an huet eng wichteg militäresch Bedeitung. China huet eng Serie vun innovative Resultater mat international fortgeschratt Niveau am Beräich vun ytterbium dotéiert Laser Kristaller erreecht (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, etc.), léisen Schlëssel Technologien wéi Kristallsglas produzéiert Wuesstem a Laser séier, Pulsatiounsperiod, kontinuéierlech, a justierbar Ausgang. D'Fuerschungsresultater goufen an der nationaler Verteidegung, der Industrie, an der wëssenschaftlecher Ingenieur applizéiert, an ytterbium dotéiert Kristallprodukter goufen a verschidde Länner a Regiounen wéi d'USA a Japan exportéiert.
Eng aner grouss Kategorie vu Ytterbium Lasermaterialien ass Laserglas. Verschidde héich Emissioun Querschnitt Laser Brëller goufen entwéckelt, dorënner Germanium Tellurite, Silicon niobate, borate, a phosphate. Wéinst der Liichtegkeet vu Glasformen kann et a grousse Gréissten gemaach ginn an huet Charakteristiken wéi héich Liichttransmittanz an héich Uniformitéit, wat et méiglech mécht High-Power Laser ze produzéieren. D'bekannt seelen Äerd Laser Glas benotzt haaptsächlech Neodym Glas ze ginn, déi eng Entwécklung Geschicht vun iwwer 40 Joer an eeler Produktioun an Applikatioun Technologie huet. Et war ëmmer dat bevorzugt Material fir High-Power Laser-Geräter a gouf an nuklear Fusioun experimentell Geräter a Laserwaffen benotzt. Déi héich-Muecht Laser Apparater gebaut a China, besteet aus Laser Neodym Glas als Haapt Laser Medium, hunn d'Welt fortgeschratt Niveau erreecht. Mee Laser Neodym Glas Gesiichter elo eng mächteg Erausfuerderung aus Laser Ytterbium Glas.
An de leschte Joren, hunn eng grouss Zuel vun Studien gewisen, datt vill Eegeschafte vun Laser Ytterbium Glas déi vun Neodym Glas iwwerschratt. Wéinst der Tatsaach datt Ytterbium dotéiert Lumineszenz nëmmen zwee Energieniveauen huet, ass d'Energielagerungseffizienz héich. Am selwechte Gewënn, Ytterbium Glas huet eng Energie Stockage Effizienz 16 Mol méi héich wéi Neodym Glas, an engem fluorescence Liewen 3 Mol déi vun Neodym Glas. Et huet och Virdeeler wéi héich Dopingkonzentratioun, Absorptiounsbandbreedung, a kann direkt vun Halbleiter gepompelt ginn, sou datt et ganz gëeegent ass fir High-Power Laser. Wéi och ëmmer, déi praktesch Uwendung vum Ytterbium Laserglas hänkt dacks op d'Hëllef vum Neodym, sou wéi d'Benotzung vun Nd3 + als Sensibilisator fir Ytterbium Laserglas bei Raumtemperatur ze maachen an μ Laser Emissioun gëtt bei m Wellelängt erreecht. Also, Ytterbium an Neodym si béid Konkurrenten a Kollaboratiounspartner am Beräich vum Laserglas.
Andeems Dir d'Glas Zesummesetzung ugepasst, kann vill luminescent Eegeschafte vun Ytterbium Laser Glas verbessert ginn. Mat der Entwécklung vun héich-Muecht Laser als Haapt Richtung, Laser aus Ytterbium Laser Glas sinn ëmmer méi wäit an modern Industrie benotzt, Landwirtschaft, Medezin, wëssenschaftlech Fuerschung, a militäresch Uwendungen.
Militäresch Notzung: D'Benotzung vun der Energie generéiert duerch Nuklearfusioun als Energie war ëmmer en erwaarten Zil, a kontrolléiert Nuklearfusioun z'erreechen ass e wichtege Mëttel fir d'Mënschheet fir Energieproblemer ze léisen. Ytterbium dotéiert Laserglas gëtt dat bevorzugt Material fir d'Erreeche vun Inertial Confinement Fusion (ICF) Upgrades am 21. Joerhonnert wéinst senger exzellenter Laserleistung.
Laser Waffen benotzen déi enorm Energie vun engem Laserstrahl fir Ziler ze schloen an ze zerstéieren, Temperaturen vu Milliarden Grad Celsius generéieren an direkt mat der Liichtgeschwindegkeet attackéieren. Si kënnen als Nadana bezeechent ginn an hunn grouss Doudesfäll, besonnesch gëeegent fir modern Loftverteidegungswaffesystemer am Krich. Déi excellent Leeschtung vun ytterbium dotéiert Laser Glas huet et eng wichteg Basis Material fir Fabrikatioun héich-Muecht an héich-Performance Laser Waffen gemaach.
Fiber Laser ass eng séier Entwécklungslänner nei Technologie a gehéiert och zum Beräich vun Laser Glas Uwendungen. Fiber Laser ass e Laser deen Glasfaser als Lasermedium benotzt, wat e Produkt vun der Kombinatioun vu Glasfaser a Lasertechnologie ass. Et ass eng nei Laser Technologie entwéckelt op Basis vun Erbium dotéiert Faser Verstärker (EDFA) Technologie. E Glasfaserlaser besteet aus enger Halbleiter-Laserdiode als Pompelquell, engem Glasfaser-Welleguide an engem Gewënnmedium, an opteschen Komponenten wéi Gitterfaseren a Kuppler. Et erfuerdert keng mechanesch Upassung vum optesche Wee, an de Mechanismus ass kompakt an einfach ze integréieren. Am Verglach mat traditionelle Solid-State Laser a Halbleiterlaser huet et technologesch a performant Virdeeler wéi héich Strahlqualitéit, gutt Stabilitéit, staark Resistenz géint Ëmweltinterferenz, keng Upassung, keen Ënnerhalt a kompakt Struktur. Wéinst der Tatsaach, datt déi dotéiert Ionen haaptsächlech Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3 sinn, déi all selten Äerdfaser als Gewënnmedien benotzen, kann de Glasfaser-Laser vun der Firma och e rare Äerdfaser Laser genannt ginn.
Laser Applikatioun: Héich Muecht Ytterbium dotéiert duebel gekleet Léngen Laser huet an de leschte Joren e waarme Beräich an staark-Staat Laser Technologie international ginn. Et huet d'Virdeeler vu gudder Strahlqualitéit, kompakter Struktur, an héijer Konversiounseffizienz, an huet breet Uwendungsperspektiven an der industrieller Veraarbechtung an anere Felder. Duebel gekleet Ytterbium dotéiert Faseren si gëeegent fir Halbleiter Laser Pompelen, mat héijer Kopplungseffizienz an héijer Laserausgangskraaft, a sinn d'Haaptentwécklungsrichtung vun Ytterbium dotéiert Faseren. China d'duebel gekleet Ytterbium dotéiert Faser Technologie ass net méi op Par mat der fortgeschratt Niveau vun auslännesche Länner. D'ytterbium dotéiert Faser, duebel gekleete ytterbium dotéiert Faser, an erbium ytterbium co dotéiert Faser entwéckelt a China hunn den fortgeschrattenen Niveau vun ähnlechen auslännesche Produkter a punkto Leeschtung an Zouverlässegkeet erreecht, hunn Käschte Virdeeler, an hunn Kär patentéiert Technologien fir verschidde Produkter a Methoden .
Déi weltbekannt däitsch IPG Laserfirma huet viru kuerzem ugekënnegt datt hir nei lancéiert Ytterbium dotéiert Faser Laser System exzellente Strahleigenschaften huet, e Pompelliewen vun iwwer 50000 Stonnen, eng zentral Emissiounswellelängt vun 1070nm-1080nm, an eng Ausgangskraaft vu bis zu 20KW. Et gouf a Feinschweißen, Ausschneiden a Fielsbueren applizéiert.
Lasermaterialien sinn de Kär a Fundament fir d'Entwécklung vun der Lasertechnologie. Et gouf ëmmer e Spréchwuert an der Laserindustrie datt "eng Generatioun vu Materialien, eng Generatioun vun Apparater". Fir fortgeschratt a praktesch Laser-Geräter z'entwéckelen, ass et néideg fir d'éischt héich performant Lasermaterialien ze besëtzen an aner relevant Technologien z'integréieren. Ytterbium dotéiert Laserkristaller a Laserglas, wéi déi nei Kraaft vu festen Lasermaterialien, förderen déi innovativ Entwécklung vu Glasfaser-Kommunikatioun a Lasertechnologie, besonnesch a modernste Lasertechnologien wéi High-Power Nuklearfusiounslaser, High-Energy Beat. Fliesen Laser, an héich-Energie Waffen Laser.
Ausserdeem gëtt Ytterbium och als fluoreszent Pulveraktivator, Radiokeramik, Zousatzstoffer fir elektronesch Computerspeicherkomponenten (magnetesch Blasen) an optesch Glasadditive benotzt. Et sollt drop higewisen ginn datt Yttrium an Yttrium béid selten Äerdelementer sinn. Och wann et bedeitend Differenzen an engleschen Nimm an Elementsymboler sinn, huet de chinesesche phoneteschen Alfabet déiselwecht Silben. An e puer chinesesche Iwwersetzungen gëtt Yttrium heiansdo falsch als Yttrium bezeechent. An dësem Fall musse mir den originalen Text verfollegen an Elementsymboler kombinéieren fir ze bestätegen.
Post Zäit: Aug-30-2023