Ytterbíum: sætisnúmer 70, sætisþyngd 173,04, heiti frumefnis dregið af uppgötvunarstað þess. Innihald ytterbíums í jarðskorpunni er 0,000266%, aðallega að finna í fosfóríti og svörtum sjaldgæfum gullnámum. Innihald mónasíts er 0,03% og það eru 7 náttúrulegar samsætur.
Uppgötvað
Eftir: Marinak
Tími: 1878
Staðsetning: Sviss
Árið 1878 uppgötvuðu svissnesku efnafræðingarnir Jean Charles og G. Marignac nýtt sjaldgæft jarðefni í „erbíum“. Árið 1907 bentu Ulban og Weils á að Marignac aðskildi blöndu af lútesínoxíði og ytterbíumoxíði. Til minningar um litla þorpið Yteerby nálægt Stokkhólmi, þar sem yttríummálmgrýti fannst, var þessu nýja frumefni nefnt ytterbíum með tákninu Yb.
Rafeindaskipan
Rafeindaskipan
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
Málmur
Málmkennt ytterbíum er silfurgrátt, teygjanlegt og hefur mjúka áferð. Við stofuhita getur ytterbíum oxast hægt og rólega af lofti og vatni.
Kristalbyggingar eru tvær: α- gerðin er flötmiðjað teningskristallkerfi (stofuhitastig -798 ℃); β- gerðin er líkamsmiðjað teningskristallkerfi (yfir 798 ℃). Bræðslumark 824 ℃, suðumark 1427 ℃, eðlisþyngd 6,977 (α- gerð), 6,54 (β- gerð).
Óleysanlegt í köldu vatni, leysanlegt í sýrum og fljótandi ammóníaki. Það er frekar stöðugt í lofti. Líkt og samaríum og evrópíum tilheyrir ytterbíum breytilegu gildissviði sjaldgæfra jarðmálma og getur einnig verið í jákvætt tvígildu ástandi auk þess að vera venjulega þrígilt.
Vegna þessa breytilega gildiseiginleika ætti ekki að framkvæma undirbúning málmkennds ytterbíums með rafgreiningu, heldur með afoxunareimingu til undirbúnings og hreinsunar. Venjulega er lantanmálmur notaður sem afoxunarefni fyrir afoxunareimingu, með því að nýta mismuninn á háum gufuþrýstingi ytterbíummálmsins og lágum gufuþrýstingi lantanmálmsins. Einnig,túlíum, ytterbíumoglútesínHægt er að nota þykkni sem hráefni, ogmálmlantanHægt er að nota sem afoxunarefni. Við háan hita í lofttæmi, >1100 ℃ og <0,133 Pa, er hægt að vinna ytterbíummálmið beint út með afoxunareimingu. Eins og samaríum og evrópíum er einnig hægt að aðskilja og hreinsa ytterbíum með blautafoxun. Venjulega eru túlíum-, ytterbíum- og lútesínþykkni notuð sem hráefni. Eftir upplausn er ytterbíum afoxað í tvígild ástand, sem veldur verulegum mun á eiginleikum, og síðan aðskilið frá öðrum þrígildum sjaldgæfum jarðmálmum. Framleiðsla á hágæða...ytterbíumoxíðer venjulega framkvæmt með útdráttarkromatografíu eða jónaskiptaaðferð.
Umsókn
Notað til framleiðslu á sérstökum málmblöndum. Ytterbíummálmblöndur hafa verið notaðar í tannlækningum fyrir málmvinnslu- og efnafræðilegar tilraunir.
Á undanförnum árum hefur ytterbíum komið fram og þróast hratt á sviði ljósleiðarasamskipta og leysigeislatækni.
Með uppbyggingu og þróun „upplýsingaþjóðvegarins“ hafa tölvunet og langdrægar ljósleiðaraflutningskerfi sífellt meiri kröfur gerðar um afköst ljósleiðaraefna sem notuð eru í ljósleiðarasamskiptum. Ytterbíumjónir, vegna framúrskarandi litrófseiginleika sinna, geta verið notaðar sem ljósleiðaramagnaraefni fyrir ljósleiðarasamskipti, rétt eins og erbíum og túlíum. Þó að sjaldgæft jarðefni erbíum sé enn aðalþátttakandinn í framleiðslu ljósleiðaramagnara, hafa hefðbundnar erbíum-dópaðar kvarstrefjar litla bandvídd (30 nm), sem gerir það erfitt að uppfylla kröfur um hraða og afkastamikla upplýsingaflutninga. Yb3+ jónir hafa mun stærra frásogsþversnið en Er3+ jónir í kringum 980 nm. Með næmingaráhrifum Yb3+ og orkuflutningi erbíums og ytterbíums er hægt að auka 1530 nm ljósið til muna og þar með bæta mögnunarvirkni ljóssins til muna.
Á undanförnum árum hefur erbíum-ytterbíum-samdópað fosfatgler notið vaxandi vinsælda meðal vísindamanna. Fosfat- og flúorfosfatgler hafa góðan efna- og hitastöðugleika, auk breiða innrauða gegndræpis og mikilla ójafnra breikkunareiginleika, sem gerir þau að kjörnum efnum fyrir breiðbands- og erbíum-dópað magnara með mikilli ávinningi. Yb3+-dópaðir ljósleiðaramagnarar geta náð aflsmögnun og litlum merkjamögnun, sem gerir þá hentuga fyrir svið eins og ljósleiðaraskynjara, leysigeislasamskipti í frírými og örstuttar púlsmögnun. Kína hefur nú byggt upp stærsta einsrásar- og hraðasta ljósleiðaraflutningskerfi heims og býr yfir breiðasta upplýsingahraðbraut í heimi. Ytterbíum-dópaðir og aðrir sjaldgæfir jarðmálmar með ljósleiðaramagnara og leysigeislaefni gegna lykilhlutverki í þeim.
Litrófseiginleikar ytterbíums eru einnig notaðir sem hágæða leysigeislaefni, bæði sem leysikristallar, leysigler og trefjaleysir. Sem öflugt leysigeislaefni hafa ytterbíum-dópaðir leysikristallar myndað gríðarlegan fjölda efnisflokka, þar á meðal ytterbíum-dópað yttríum ál granat (Yb: YAG), ytterbíum-dópað gadólíníum gallíum granat (Yb: GGG), ytterbíum-dópað kalsíumflúorfosfat (Yb: FAP), ytterbíum-dópað strontíumflúorfosfat (Yb: S-FAP), ytterbíum-dópað yttríum vanadat (Yb: YV04), ytterbíum-dópað bórat og sílikat. Hálfleiðaraleysir (LD) er ný tegund dælugjafa fyrir fastfasa leysigeisla. Yb: YAG hefur marga eiginleika sem henta fyrir öfluga LD dælingu og hefur orðið leysigeislaefni fyrir öfluga LD dælingu. Yb: S-FAP kristall gæti verið notaður sem leysigeislaefni fyrir kjarnasamruna með leysigeisla í framtíðinni, sem hefur vakið athygli fólks. Í stillanlegum leysigeislakristöllum er króm, ytterbíum, holmíum, yttríum, ál, gallíum, granat (Cr, Yb, Ho: YAGG) með bylgjulengdum á bilinu 2,84 til 3,05 μ, sem er stöðugt stillanleg á milli m. Samkvæmt tölfræði nota flestir innrauðir sprengjuoddar sem notaðir eru í eldflaugum um allan heim 3-5 μ. Þess vegna getur þróun Cr, Yb, Ho: YSGG leysigeisla veitt áhrifaríka truflun fyrir mótvægisaðgerðir gegn miðlungs innrauðum vopnum og hefur mikla hernaðarlega þýðingu. Kína hefur náð röð nýstárlegra niðurstaðna með alþjóðlegu háþróuðu stigi á sviði ytterbíum-dópaðra leysigeislakristalla (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, o.s.frv.), og leyst lykiltækni eins og kristallavöxt og leysihraðvirka, púls-, samfellda og stillanlega úttak. Niðurstöður rannsóknarinnar hafa verið notaðar í varnarmálum, iðnaði og vísindaverkfræði og ytterbíum-dópuð kristalvörur hafa verið fluttar út til margra landa og svæða eins og Bandaríkjanna og Japans.
Annar stór flokkur ytterbíum leysigeislaefna er leysirgler. Ýmis konar leysirgler með mikilli útgeislun í þversniði hafa verið þróuð, þar á meðal germaníum tellurít, kísill níóbat, bórat og fosfat. Vegna auðveldrar glermótunar er hægt að búa það til í stórum stærðum og hefur eiginleika eins og mikla ljósgegndræpi og mikla einsleitni, sem gerir það mögulegt að framleiða öfluga leysigeisla. Þekkt sjaldgæft jarðmálma leysirgler var áður aðallega neodymium gler, sem hefur yfir 40 ára þróunarsögu og þroskaða framleiðslu- og notkunartækni. Það hefur alltaf verið ákjósanlegt efni fyrir öfluga leysigeislatæki og hefur verið notað í tilraunatækjum fyrir kjarnasamruna og leysigeislavopn. Öflugu leysigeislarnir sem smíðaðir eru í Kína, sem samanstanda af leysigeisla neodymium gleri sem aðal leysigeislamiðli, hafa náð háþróuðu stigi í heiminum. En leysigeisla neodymium gler stendur nú frammi fyrir mikilli áskorun frá leysigeisla ytterbíum gleri.
Á undanförnum árum hafa fjölmargar rannsóknir sýnt að margir eiginleikar ytterbíumglers með leysi eru betri en eiginleikar neodymiumglers. Þar sem ytterbíum-dópuð ljómun hefur aðeins tvö orkustig er orkugeymslunýtnin mikil. Við sama ávinning hefur ytterbíumgler orkugeymslunýtni sem er 16 sinnum meiri en neodymiumgler og flúrljómunarlíftíma sem er þrisvar sinnum meiri en neodymiumgler. Það hefur einnig kosti eins og mikla efnablöndunarþéttni, frásogsbandbreidd og getur dælst beint með hálfleiðurum, sem gerir það mjög hentugt fyrir öfluga leysigeisla. Hins vegar byggir hagnýt notkun ytterbíumglers oft á aðstoð neodymiums, svo sem með því að nota Nd3+ sem næmandi efni til að láta ytterbíumgler virka við stofuhita og μ. Leysigeislun næst við m bylgjulengd. Þannig eru ytterbíum og neodymium bæði keppinautar og samstarfsaðilar á sviði leysiglers.
Með því að aðlaga glersamsetninguna er hægt að bæta marga ljómandi eiginleika ytterbíum-leysiglers. Með þróun öflugra leysigeisla sem aðalstefnu eru leysir úr ytterbíum-leysigleri sífellt meira notaðir í nútíma iðnaði, landbúnaði, læknisfræði, vísindarannsóknum og hernaðarlegum tilgangi.
Hernaðarnotkun: Að nota orkuna sem myndast við kjarnasamruna sem orkugjafa hefur alltaf verið væntanlegt markmið og að ná stýrðum kjarnasamruna verður mikilvæg leið fyrir mannkynið til að leysa orkuvandamál. Ytterbíum-dópað leysigeislagler er að verða ákjósanlegt efni til að ná fram uppfærslum á inertial concentrication fusion (ICF) á 21. öldinni vegna framúrskarandi leysigeislaafkösta þess.
Leysigeislavopn nota gríðarlega orku leysigeisla til að ráðast á og eyðileggja skotmörk, mynda hitastig upp á milljarða gráða á Celsíus og ráðast beint á ljóshraða. Þau má kalla Nadana og eru mjög banvæn, sérstaklega hentug fyrir nútíma loftvarnakerfi í hernaði. Framúrskarandi afköst ytterbíum-dópaðs leysigeislaglers hafa gert það að mikilvægu grunnefni til að framleiða öflug og afkastamikil leysigeislavopn.
Trefjaleysir er ört vaxandi ný tækni og tilheyrir einnig sviði glerleysisnota. Trefjaleysir er leysir sem notar trefjar sem leysimiðil, sem er afurð samsetningar trefja- og leysitækni. Þetta er ný leysitækni sem þróuð er á grundvelli erbium-dópaðrar trefjamagnara (EDFA) tækni. Trefjaleysir samanstendur af hálfleiðara leysidíóðu sem dælugjafa, ljósleiðarabylgjuleiðara og styrkingarmiðli, og ljósleiðarahlutum eins og rifþráðum og tengjum. Hann þarfnast ekki vélrænnar stillingar á ljósleiðinni og vélbúnaðurinn er samningur og auðveldur í samþættingu. Í samanburði við hefðbundna fastfasa leysira og hálfleiðara leysira hefur hann tæknilega og afkastamikla kosti eins og mikla geislagæði, góðan stöðugleika, sterka mótstöðu gegn umhverfistruflunum, enga stillingu, ekkert viðhald og samþjöppuð uppbygging. Vegna þess að dópuðu jónirnar eru aðallega Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3, sem allar nota sjaldgæfar jarðtrefjar sem styrkingarmiðil, má einnig kalla trefjaleysirinn sem fyrirtækið þróar sjaldgæfa jarðtrefjaleysi.
Leysigeislameðferð: Öflugur ytterbíum-dópaður tvöfaldur klæddur trefjalaser hefur orðið vinsæll á alþjóðavettvangi á undanförnum árum í fastfasa leysigeislatækni. Hann hefur kosti góðs geislagæða, þéttrar uppbyggingar og mikillar umbreytingarnýtingar og hefur víðtæka notkunarmöguleika í iðnaðarvinnslu og öðrum sviðum. Tvöföld klæddir ytterbíum-dópaðir trefjar eru hentugir fyrir dælingu hálfleiðara leysigeisla, með mikilli tengivirkni og mikilli leysigeislaúttaksorku og eru aðalþróunarstefna ytterbíum-dópaðra trefja. Tvöföld klædd ytterbíum-dópuð trefjatækni Kína er ekki lengur jafn háþróuð og erlendis. Ytterbíum-dópaðir trefjar, tvöfaldur klæddir ytterbíum-dópaðir trefjar og erbíum ytterbíum-samdópaðir trefjar sem þróaðir eru í Kína hafa náð háþróuðu stigi svipaðra erlendra vara hvað varðar afköst og áreiðanleika, hafa kostnaðarhagkvæmni og hafa kjarna einkaleyfisvarinnar tækni fyrir margar vörur og aðferðir.
Þýska fyrirtækið sem framleiðir IPG leysigeisla, sem er heimsþekkt, tilkynnti nýlega að nýlega kynnt ytterbíum-dópað trefjaleysigeislakerfi þeirra hefur framúrskarandi geislaeiginleika, dælulíftíma upp á yfir 50.000 klukkustundir, miðlæga geislunarbylgjulengd upp á 1070 nm-1080 nm og allt að 20 kW afköst. Það hefur verið notað í fínsuðu, skurði og bergborun.
Leysiefni eru kjarninn og grunnurinn að þróun leysitækni. Það hefur alltaf verið máltæki í leysigeiranum að „ein kynslóð efna, ein kynslóð tækja“. Til að þróa háþróuð og hagnýt leysitæki er nauðsynlegt að búa fyrst yfir afkastamiklum leysiefni og samþætta aðra viðeigandi tækni. Ytterbíum-dópaðir leysikristallar og leysigler, sem nýr kraftur í föstum leysiefnum, stuðla að nýstárlegri þróun ljósleiðarasamskipta og leysitækni, sérstaklega í háþróaðri leysitækni eins og öflugum kjarnasamruna-leysi, orkumiklum beygjaflísaleysum og orkumiklum vopnaleysum.
Að auki er ytterbíum einnig notað sem flúrljómandi duftvirkjari, útvarpskeramík, aukefni fyrir minnisíhluti rafeindatölvu (segulbólur) og aukefni í ljósgleri. Það skal tekið fram að yttríum og yttríum eru bæði sjaldgæf jarðefni. Þó að verulegur munur sé á enskum nöfnum og frumefnistáknum, þá hefur kínverska hljóðstafrófið sömu atkvæði. Í sumum kínverskum þýðingum er yttríum stundum ranglega nefnt yttríum. Í þessu tilfelli þurfum við að rekja upprunalega textann og sameina frumefnistákn til að staðfesta.
Birtingartími: 30. ágúst 2023