İterbiyum: atom numarası 70, atom ağırlığı 173,04, element adı keşfedildiği yerden türetilmiştir. Kabuktaki iterbiyum içeriği %0,000266'dır ve çoğunlukla fosforit ve siyah nadir altın yataklarında bulunur. Monazitin içeriği %0,03'tür ve 7 doğal izotop vardır.
Keşfedildi
Yazan: Marinak
Zaman: 1878
Yer: İsviçre
1878'de İsviçreli kimyagerler Jean Charles ve G Marignac, "erbiyum"da yeni bir nadir toprak elementi keşfettiler. 1907'de Ulban ve Weils, Marignac'ın lutesyum oksit ve iterbiyum oksit karışımını ayırdığını belirtti. İtriyum cevherinin keşfedildiği Stockholm yakınlarındaki Yteerby adlı küçük köyün anısına, bu yeni elemente Yb simgesiyle Ytterbium adı verildi.
Elektron konfigürasyonu
Elektron konfigürasyonu
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
maden
Metalik iterbiyum gümüş grisidir, sünektir ve yumuşak bir dokuya sahiptir. Oda sıcaklığında iterbiyum hava ve su ile yavaş yavaş oksitlenebilir.
İki kristal yapısı vardır: α- Tip, yüz merkezli kübik kristal sistemidir (oda sıcaklığı -798 ℉); β- Tip, gövde merkezli kübik (798 °C'nin üzerinde) kafestir. Erime noktası 824°C, kaynama noktası 1427°C, bağıl yoğunluk 6,977（α- Tip), 6,54（β- Tip).
Soğuk suda çözünmez, asitlerde ve sıvı amonyakta çözünür. Havada oldukça stabildir. Samaryum ve europium'a benzer şekilde, iterbiyum değişken valanslı nadir toprak grubuna aittir ve genellikle üç değerlikli olmasının yanı sıra pozitif iki değerlikli bir durumda da olabilir.
Bu değişken değerlik özelliğinden dolayı metalik iterbiyumun hazırlanması, elektrolizle değil, hazırlama ve saflaştırma için indirgeme damıtma yöntemiyle gerçekleştirilmelidir. Genellikle lantan metali, iterbiyum metalinin yüksek buhar basıncı ile lantan metalinin düşük buhar basıncı arasındaki farktan yararlanılarak indirgeyici damıtma için bir indirgeyici madde olarak kullanılır. Alternatif olarak,tülyum, iterbiyum, VelutesyumKonsantreler hammadde olarak kullanılabilir vemetal lantanindirgeyici ajan olarak kullanılabilir. >1100 °C ve <0,133Pa'lık yüksek sıcaklık vakum koşulları altında, metal iterbiyum indirgeme damıtma yoluyla doğrudan ekstrakte edilebilir. Samaryum ve europium gibi iterbiyum da ıslak indirgeme yoluyla ayrılabilir ve saflaştırılabilir. Hammadde olarak genellikle tülyum, iterbiyum ve lutesyum konsantreleri kullanılır. Çözünmenin ardından iterbiyum, özelliklerde önemli farklılıklara neden olacak şekilde iki değerlikli bir duruma indirgenir ve ardından diğer üç değerlikli nadir topraklardan ayrılır. Yüksek saflıkta üretimiterbiyum oksitgenellikle ekstraksiyon kromatografisi veya iyon değiştirme yöntemiyle gerçekleştirilir.
Başvuru
Özel alaşımların üretiminde kullanılır. İterbiyum alaşımları diş hekimliğinde metalurjik ve kimyasal deneyler için uygulanmıştır.
İterbiyum son yıllarda fiber optik iletişim ve lazer teknolojisi alanlarında ortaya çıkmış ve hızla gelişmiştir.
"Bilgi otoyolunun" inşası ve geliştirilmesiyle birlikte, bilgisayar ağları ve uzun mesafeli fiber optik iletim sistemleri, optik iletişimde kullanılan fiber optik malzemelerin performansına yönelik giderek daha yüksek gereksinimlere sahip oluyor. İterbiyum iyonları, mükemmel spektral özelliklerinden dolayı, tıpkı erbiyum ve tülyum gibi, optik iletişim için fiber amplifikasyon malzemeleri olarak kullanılabilir. Nadir toprak elementi erbiyum hala fiber amplifikatörlerin hazırlanmasında ana oyuncu olmasına rağmen, geleneksel erbiyum katkılı kuvars fiberlerin küçük bir kazanç bant genişliği (30nm) vardır, bu da yüksek hızlı ve yüksek kapasiteli bilgi iletimi gereksinimlerini karşılamayı zorlaştırır. Yb3+iyonları, 980nm civarında Er3+iyonlarından çok daha büyük bir emme kesitine sahiptir. Yb3+'nın hassaslaştırma etkisi ve erbiyum ile iterbiyumun enerji aktarımı sayesinde 1530nm ışık büyük ölçüde geliştirilebilir, böylece ışığın amplifikasyon verimliliği büyük ölçüde iyileştirilebilir.
Son yıllarda, erbiyum iterbiyum katkılı fosfat camı araştırmacılar tarafından giderek daha fazla tercih edilmektedir. Fosfat ve florofosfat camları, iyi kimyasal ve termal kararlılığın yanı sıra geniş kızılötesi geçirgenliğe ve büyük, tekdüze olmayan genişleme özelliklerine sahiptir; bu da onları geniş bantlı ve yüksek kazançlı erbiyum katkılı amplifikasyon fiber camı için ideal malzemeler haline getirir. Yb3+katkılı fiber amplifikatörler, güç amplifikasyonu ve küçük sinyal amplifikasyonu elde edebilir, bu da onları fiber optik sensörler, boş alan lazer iletişimi ve ultra kısa darbe amplifikasyonu gibi alanlar için uygun hale getirir. Çin şu anda dünyanın en büyük tek kanal kapasitesine ve en hızlı optik iletim sistemine sahip olup, dünyadaki en geniş bilgi otoyoluna sahiptir. İtterbiyum katkılı ve diğer nadir toprak katkılı fiber amplifikatörler ve lazer malzemeleri bunlarda çok önemli ve önemli bir rol oynamaktadır.
İterbiyumun spektral özellikleri aynı zamanda hem lazer kristalleri, hem lazer camları hem de fiber lazerler olarak yüksek kaliteli lazer malzemeleri olarak kullanılır. Yüksek güçlü bir lazer malzemesi olarak, iterbiyum katkılı lazer kristalleri, iterbiyum katkılı itriyum alüminyum garnet (Yb: YAG), iterbiyum katkılı gadolinyum galyum garnet (Yb: GGG), iterbiyum katkılı kalsiyum florofosfat (Yb: FAP) dahil olmak üzere çok büyük bir seri oluşturmuştur. , iterbiyum katkılı stronsiyum florofosfat (Yb: S-FAP), iterbiyum katkılı itriyum vanadat (Yb: YV04), iterbiyum katkılı borat ve silikat. Yarı iletken lazer (LD), katı hal lazerleri için yeni bir pompa kaynağı türüdür. Yb: YAG, yüksek güçlü LD pompalamaya uygun birçok özelliğe sahiptir ve yüksek güçlü LD pompalamaya yönelik bir lazer malzemesi haline gelmiştir. Yb: S-FAP kristalinin gelecekte lazer nükleer füzyonu için lazer malzemesi olarak kullanılabilmesi insanların ilgisini çekti. Ayarlanabilir lazer kristallerinde, dalga boyları 2,84 ila 3,05 μ arasında değişen, m arasında sürekli olarak ayarlanabilen krom iterbiyum holmiyum itriyum alüminyum galyum garnet (Cr, Yb, Ho: YAGG) bulunmaktadır. İstatistiklere göre dünya çapında füzelerde kullanılan kızılötesi savaş başlıklarının çoğu 3-5 μ kullanıyor. Bu nedenle Cr, Yb, Ho:YSGG lazerlerinin geliştirilmesi, orta kızılötesi güdümlü silah karşı önlemleri için etkili girişim sağlayabiliyor ve önemli askeri öneme sahip. Çin, iterbiyum katkılı lazer kristalleri (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, vb.) alanında uluslararası ileri düzeyde bir dizi yenilikçi sonuç elde ederek kristal büyümesi ve lazer hızlı, darbe, darbe gibi temel teknolojileri çözmüştür. sürekli ve ayarlanabilir çıkış. Araştırma sonuçları ulusal savunma, sanayi ve bilimsel mühendislik alanlarında uygulandı ve iterbiyum katkılı kristal ürünler Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya gibi birçok ülke ve bölgeye ihraç edildi.
İterbiyum lazer malzemelerinin bir diğer önemli kategorisi lazer camıdır. Aralarında germanyum tellürit, silikon niyobat, borat ve fosfatın da bulunduğu çeşitli yüksek emisyonlu kesitli lazer camları geliştirilmiştir. Cam kalıplama kolaylığı nedeniyle büyük boyutlarda yapılabilmekte ve yüksek ışık geçirgenliği ve yüksek homojenlik gibi özelliklere sahip olduğundan yüksek güçlü lazerler üretilebilmektedir. Tanıdık nadir toprak lazer camı, 40 yılı aşkın bir geliştirme geçmişine ve olgun üretim ve uygulama teknolojisine sahip olan esas olarak neodimyum camdı. Yüksek güçlü lazer cihazlarında her zaman tercih edilen malzeme olmuş ve nükleer füzyon deney cihazlarında ve lazer silahlarında kullanılmıştır. Ana lazer ortamı olarak lazer neodimyum camdan oluşan, Çin'de üretilen yüksek güçlü lazer cihazları dünyanın ileri seviyesine ulaştı. Ancak lazer neodimyum cam artık lazer iterbiyum camdan kaynaklanan güçlü bir zorlukla karşı karşıyadır.
Son yıllarda çok sayıda çalışma, lazer iterbiyum camın birçok özelliğinin neodim camın özelliklerini aştığını göstermiştir. İterbiyum katkılı lüminesansın yalnızca iki enerji seviyesine sahip olması nedeniyle enerji depolama verimliliği yüksektir. Aynı kazançta, iterbiyum cam, neodimyum camdan 16 kat daha yüksek enerji depolama verimliliğine ve neodimyum camın 3 katı floresans ömrüne sahiptir. Aynı zamanda yüksek doping konsantrasyonu, absorpsiyon bant genişliği gibi avantajlara sahiptir ve yarı iletkenler tarafından doğrudan pompalanabilmektedir, bu da onu yüksek güçlü lazerler için çok uygun kılmaktadır. Bununla birlikte, iterbiyum lazer camının pratik uygulaması genellikle, iterbiyum lazer camının oda sıcaklığında çalışmasını sağlamak için hassaslaştırıcı olarak Nd3 + kullanılması gibi neodimyumun yardımına dayanır ve μ Lazer emisyonu m dalga boyunda elde edilir. Yani, iterbiyum ve neodimyum lazer cam alanında hem rakip hem de işbirlikçi ortaklardır.
Cam bileşimini ayarlayarak, iterbiyum lazer camının birçok ışıldayan özelliği geliştirilebilir. Ana yön olarak yüksek güçlü lazerlerin geliştirilmesiyle birlikte, iterbiyum lazer camından yapılan lazerler modern endüstride, tarımda, tıpta, bilimsel araştırmalarda ve askeri uygulamalarda giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır.
Askeri kullanım: Nükleer füzyonla üretilen enerjinin enerji olarak kullanılması her zaman beklenen bir hedef olmuştur ve kontrollü nükleer füzyonun sağlanması, insanlığın enerji sorunlarının çözümünde önemli bir araç olacaktır. İterbiyum katkılı lazer camı, mükemmel lazer performansı nedeniyle 21. yüzyılda eylemsiz hapsetme füzyonu (ICF) yükseltmeleri elde etmek için tercih edilen malzeme haline geliyor.
Lazer silahları, hedefleri vurmak ve yok etmek için lazer ışınının muazzam enerjisini kullanır, milyarlarca santigrat derece sıcaklık üretir ve doğrudan ışık hızında saldırır. Nadana olarak adlandırılabilirler ve büyük öldürücülüğe sahiptirler, özellikle savaştaki modern hava savunma silah sistemleri için uygundurlar. İterbiyum katkılı lazer camın mükemmel performansı, onu yüksek güçlü ve yüksek performanslı lazer silahlarının üretiminde önemli bir temel malzeme haline getirmiştir.
Fiber lazer hızla gelişen yeni bir teknolojidir ve aynı zamanda lazer cam uygulamaları alanına da aittir. Fiber lazer, fiber ve lazer teknolojisinin birleşiminin bir ürünü olan, lazer ortamı olarak fiberi kullanan bir lazerdir. Erbiyum katkılı fiber amplifikatör (EDFA) teknolojisi temel alınarak geliştirilmiş yeni bir lazer teknolojisidir. Bir fiber lazer, pompa kaynağı olarak bir yarı iletken lazer diyottan, bir fiber optik dalga kılavuzundan ve bir kazanç ortamından ve ızgaralı fiberler ve kuplörler gibi optik bileşenlerden oluşur. Optik yolun mekanik olarak ayarlanmasını gerektirmez ve mekanizma kompakttır ve entegrasyonu kolaydır. Geleneksel katı hal lazerleri ve yarı iletken lazerlerle karşılaştırıldığında, yüksek ışın kalitesi, iyi stabilite, çevresel müdahalelere karşı güçlü direnç, ayar gerektirmeme, bakım gerektirmeme ve kompakt yapı gibi teknolojik ve performans avantajlarına sahiptir. Katkılı iyonların ağırlıklı olarak Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3 olması ve bunların hepsinin kazanç ortamı olarak nadir toprak lifleri kullanması nedeniyle, şirketin geliştirdiği fiber lazer aynı zamanda nadir toprak fiber lazer olarak adlandırılabilir.
Lazer uygulaması: Yüksek güçlü iterbiyum katkılı çift kaplı fiber lazer, son yıllarda uluslararası düzeyde katı hal lazer teknolojisinde sıcak bir alan haline geldi. İyi ışın kalitesi, kompakt yapı ve yüksek dönüşüm verimliliği gibi avantajlara sahiptir ve endüstriyel işleme ve diğer alanlarda geniş uygulama olanaklarına sahiptir. Çift kaplı iterbiyum katkılı fiberler, yüksek birleştirme verimliliği ve yüksek lazer çıkış gücü ile yarı iletken lazer pompalamaya uygundur ve iterbiyum katkılı fiberlerin ana geliştirme yönüdür. Çin'in çift kaplı iterbiyum katkılı fiber teknolojisi artık yabancı ülkelerin ileri seviyesiyle aynı seviyede değil. Çin'de geliştirilen iterbiyum katkılı elyaf, çift kaplı iterbiyum katkılı elyaf ve erbiyum iterbiyum ortak katkılı elyaf, performans ve güvenilirlik açısından benzer yabancı ürünlerin ileri seviyesine ulaşmış, maliyet avantajlarına sahip ve birden fazla ürün ve yöntem için temel patentli teknolojilere sahiptir. .
Dünyaca ünlü Alman IPG lazer şirketi yakın zamanda yeni piyasaya sürdüğü iterbiyum katkılı fiber lazer sisteminin mükemmel ışın özelliklerine, 50000 saatin üzerinde pompa ömrüne, 1070nm-1080nm merkezi emisyon dalga boyuna ve 20KW'a kadar çıkış gücüne sahip olduğunu duyurdu. İnce kaynak, kesme ve kaya delme işlemlerinde uygulanmıştır.
Lazer malzemeleri, lazer teknolojisinin gelişiminin özü ve temelidir. Lazer endüstrisinde her zaman 'bir nesil malzeme, bir nesil cihaz' diye bir söz vardır. Gelişmiş ve pratik lazer cihazları geliştirmek için öncelikle yüksek performanslı lazer malzemelerine sahip olmak ve ilgili diğer teknolojileri entegre etmek gerekmektedir. Ytterbium katkılı lazer kristalleri ve lazer camı, katı lazer malzemelerinin yeni gücü olarak, özellikle yüksek güçlü nükleer füzyon lazerleri, yüksek enerjili vuruş gibi en son lazer teknolojilerinde fiber optik iletişim ve lazer teknolojisinin yenilikçi gelişimini teşvik ediyor. fayans lazerleri ve yüksek enerjili silah lazerleri.
Buna ek olarak, iterbiyum aynı zamanda floresan toz aktivatörü, radyo seramikleri, elektronik bilgisayar bellek bileşenleri (manyetik kabarcıklar) için katkı maddeleri ve optik cam katkı maddeleri olarak da kullanılır. İtriyum ve itriyumun her ikisinin de nadir toprak elementleri olduğuna dikkat edilmelidir. İngilizce isimler ve element simgeleri arasında önemli farklılıklar olsa da Çin fonetik alfabesi aynı hecelere sahiptir. Bazı Çince çevirilerde itriyum bazen yanlışlıkla itriyum olarak anılır. Bu durumda orijinal metnin izini sürmemiz ve onaylamak için öğe sembollerini birleştirmemiz gerekir.
Gönderim zamanı: Ağu-30-2023