Шидэт ховор дэлхийн элемент: Итербиум

Итербиум: атомын дугаар 70, атомын жин 173.04, элементийн нэрийг олж илрүүлсэн газраас нь авсан. Царцдас дахь иттербийн агууламж 0,000266%, гол төлөв фосфорит, хар ховор алтны ордуудад агуулагддаг. Моназитын агууламж 0.03%, байгалийн 7 изотоп байдаг

Илэрсэн

Зохиогч: Маринак

Цаг: 1878 он

Байршил: Швейцарь

1878 онд Швейцарийн химич Жан Чарльз, Жи Мариньяк нар "эрби"-ээс газрын ховор элементийг илрүүлжээ. 1907 онд Улбан, Вайлс нар Мариньяк нь лютетийн исэл ба иттербийн оксидын хольцыг ялгаж салгасан гэж онцолсон. Итриумын хүдэр олдсон Стокгольмын ойролцоох Итерби хэмээх жижиг тосгоны дурсгалд зориулж энэхүү шинэ элементийг Yb тэмдэгтэй Итербиум гэж нэрлэжээ.

Электрон тохиргоо

Электрон тохиргоо
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14

Металл

Металл иттерби нь мөнгөн саарал өнгөтэй, уян хатан, зөөлөн бүтэцтэй. Өрөөний температурт иттерби нь агаар, усаар аажмаар исэлддэг.

Хоёр талст бүтэц байдаг: α- Төрөл нь нүүр төвтэй куб болор систем (өрөөний температур -798 ℃); β- Төрөл нь бие төвтэй куб (798 ℃-ээс дээш) тор юм. Хайлах цэг 824 ℃, буцлах температур 1427 ℃, харьцангуй нягт 6.977（ α- Төрөл), 6.54（ β- Төрөл).

Хүйтэн усанд уусдаггүй, хүчил, шингэн аммиакт уусдаг. Энэ нь агаарт нэлээд тогтвортой байдаг. Самари ба европиумтай адил итербиум нь ховор металлын хувьсах валентын ангилалд багтдаг бөгөөд ихэвчлэн гурвалсан байхаас гадна эерэг хоёр валентын төлөвт байж болно.

Энэхүү хувьсах валентын шинж чанараас шалтгаалан металл итербий бэлтгэх ажлыг электролизээр хийхгүй, харин бэлтгэх, цэвэршүүлэх зорилгоор ангижруулж нэрэх аргаар хийх ёстой. Ихэвчлэн лантан металлыг итербиум металлын өндөр уурын даралт ба лантан металлын бага уурын даралтын зөрүүг ашиглан нэрэхийг багасгах бодис болгон ашигладаг. Эсвэл,тулий, итербиум, балютиумбаяжмалыг түүхий эд болгон ашиглаж болох баметалл лантанбууруулах бодис болгон ашиглаж болно. 1100 ℃ ба<0.133 Па-аас дээш өндөр температурт вакуум нөхцөлд металл итербиумыг шууд нэрэх аргаар гаргаж авах боломжтой. Самари ба европийн нэгэн адил итербиумыг нойтон аргаар ангижруулж, цэвэршүүлж болно. Ихэвчлэн тулий, иттерби, лютетийн баяжмалыг түүхий эд болгон ашигладаг. Ууссаны дараа итерби нь хоёр валентын төлөвт буурч, шинж чанараараа ихээхэн ялгаатай болж, дараа нь бусад гурван валентын ховор элементээс тусгаарлагддаг. Өндөр цэвэршилттэй үйлдвэрлэлиттербийн исэлихэвчлэн экстракцийн хроматограф эсвэл ион солилцооны аргаар явагддаг.

Өргөдөл

Тусгай хайлш үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Итербийн хайлшийг шүдний анагаах ухаанд металлургийн болон химийн туршилтанд ашигласан.

Сүүлийн жилүүдэд итербиум гарч ирж, шилэн кабелийн холбоо, лазер технологийн салбарт эрчимтэй хөгжиж байна.

"Мэдээллийн хурдны зам" баригдаж, хөгжихийн хэрээр компьютерийн сүлжээ болон холын зайн шилэн кабелийн дамжуулах системд оптик холбоонд хэрэглэгддэг шилэн кабелийн материалын гүйцэтгэлд тавигдах шаардлага улам бүр нэмэгдэж байна. Итербийн ионууд нь маш сайн спектрийн шинж чанартай тул эрби, тулий шиг оптик холболтод шилэн олшруулах материал болгон ашиглаж болно. Газрын ховор элементийн эрби нь шилэн өсгөгч бэлтгэх гол тоглогч хэвээр байгаа хэдий ч уламжлалт эрби агуулсан кварцын утаснууд нь бага хурдтай, өндөр хүчин чадалтай мэдээлэл дамжуулах шаардлагыг хангахад хүндрэлтэй байдаг (30 нм). Yb3+ион нь 980нм орчим Er3+ионоос хамаагүй том шингээлтийн хөндлөн огтлолтой. Yb3+-ийн мэдрэмтгий нөлөө, эрби ба иттербиумын энерги дамжуулалтаар дамжуулан 1530 нм гэрлийг ихээхэн сайжруулж, улмаар гэрлийн өсгөлтийн үр ашгийг ихээхэн сайжруулдаг.

Сүүлийн жилүүдэд эрбиум итербиумтай холилдсон фосфатын шилийг судлаачид улам бүр илүүд үзэх болсон. Фосфат ба фторфосфатын шил нь химийн болон дулааны тогтвортой байдал сайтай, хэт улаан туяаны дамжуулалт ихтэй, жигд бус томрох шинж чанартай тул өргөн зурвасын болон өндөр ашигт эрбиум агуулсан шилэн шилэнд тохиромжтой материал болдог. Yb3+дэвхжүүлсэн шилэн өсгөгч нь эрчим хүчийг нэмэгдүүлэх, бага хэмжээний дохио өсгөх чадвартай тул шилэн кабелийн мэдрэгч, чөлөөт зайны лазер холбоо, хэт богино импульсийн өсгөлт зэрэг салбарт тохиромжтой. Хятад улс одоогийн байдлаар дэлхийн хамгийн том нэг сувгийн багтаамжтай, хамгийн хурдан хурдтай оптик дамжуулах системийг байгуулж, дэлхийн хамгийн өргөн мэдээллийн хурдны замтай болжээ. Иттерби болон бусад ховор шороон хольцтой шилэн өсгөгч, лазер материалууд нь тэдгээрт чухал бөгөөд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Итербийн спектрийн шинж чанарыг лазерын талст, лазер шил, шилэн лазер зэрэг өндөр чанартай лазер материал болгон ашигладаг. Өндөр хүчин чадалтай лазерын материалын хувьд иттербиээр баяжуулсан лазерын талстууд нь итербиээр баяжуулсан иттриум хөнгөн цагаан анар (Yb: YAG), итерби агуулсан гадолиний галлийн анар (Yb: GGG), итербиээр баяжуулсан кальцийн фторфосфат (Yb: GGG) зэрэг асар том цувралыг бий болгосон. , иттерби агуулсан стронцийн фторфосфат (Yb: S-FAP), иттерби агуулсан иттриум ванадат (Yb: YV04), итерби агуулсан борат, силикат. Хагас дамжуулагч лазер (LD) нь хатуу төлөвт лазерын шинэ төрлийн насосны эх үүсвэр юм. Yb: YAG нь өндөр хүчин чадалтай LD шахахад тохиромжтой олон шинж чанартай бөгөөд өндөр хүчин чадалтай LD шахах лазер материал болсон. Yb: S-FAP болорыг ирээдүйд лазерын цөмийн нэгдэлд зориулж лазер материал болгон ашиглаж магадгүй байгаа нь хүмүүсийн анхаарлыг татсан. Тохируулах боломжтой лазерын талстуудад 2.84-3.05 μ хооронд хэлбэлзэх долгионы урттай хром итербиум холмиум иттриум хөнгөн цагаан галлийн анар (Cr, Yb, Ho: YAGG) байдаг. Статистикийн мэдээгээр дэлхий даяар пуужинд ашигладаг хэт улаан туяаны цэнэгт хошууны ихэнх нь 3-5 μ-г ашигладаг тул Cr, Yb, Ho: YSGG лазеруудыг хөгжүүлснээр дунд хэт улаан туяаны удирдлагатай зэвсгийн эсрэг арга хэмжээнд үр дүнтэй интерференц өгөх боломжтой бөгөөд цэргийн чухал ач холбогдолтой юм. Хятад улс болорын өсөлт, лазерын хурдац, импульс, импульсийн хурд зэрэг гол технологиудыг шийдэж, итербиум агуулсан лазерын талстуудын (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP гэх мэт) олон улсын дэвшилтэт түвшний шинэлэг үр дүнд хүрсэн. тасралтгүй, тохируулгатай гаралт. Судалгааны үр дүнг үндэсний батлан ​​хамгаалах, аж үйлдвэр, шинжлэх ухааны инженерчлэлд ашиглаж, итербиум агуулсан болор бүтээгдэхүүнийг АНУ, Япон зэрэг олон улс орон, бүс нутагт экспортолж байна.

Итербиумын лазер материалын өөр нэг гол ангилал бол лазер шил юм. Германы теллурит, цахиурын ниобат, борат, фосфат зэрэг янз бүрийн өндөр ялгаруулалттай хөндлөн огтлолын лазер шилийг бүтээсэн. Шилэн цутгахад хялбар учир том хэмжээтэй хийж болох ба гэрлийн дамжуулалт өндөр, жигд жигд байх зэрэг шинж чанартай тул өндөр хүчин чадалтай лазер үйлдвэрлэх боломжтой. Бидний сайн мэдэх ховор шороон лазер шил нь 40 гаруй жилийн хөгжлийн түүхтэй, үйлдвэрлэл, хэрэглээний технологи нь боловсорч гүйцсэн неодим шил юм. Энэ нь үргэлж өндөр хүчин чадалтай лазер төхөөрөмжүүдийн илүүд үздэг материал байсаар ирсэн бөгөөд цөмийн хайлуулах туршилтын төхөөрөмж болон лазерын зэвсэгт ашиглагдаж ирсэн. Хятадад бүтээгдсэн, лазерын неодим шилнээс бүрдэх өндөр хүчин чадалтай лазер төхөөрөмжүүд нь дэлхийн дэвшилтэт түвшинд хүрсэн. Гэвч лазер неодим шил нь лазер итербиум шилний хүчтэй сорилттой тулгарч байна.

Сүүлийн жилүүдэд олон тооны судалгаагаар лазер итербиум шилний олон шинж чанар нь неодимийн шилнээс давж байгааг харуулж байна. Итербиум агуулсан гэрэлтэлт нь зөвхөн хоёр эрчим хүчний түвшинтэй байдаг тул эрчим хүчний хадгалалтын үр ашиг өндөр байдаг. Үүний зэрэгцээ итербиум шил нь неодим шилнээс 16 дахин их эрчим хүч хадгалах үр ашигтай, флюресценцийн ашиглалтын хугацаа неодим шилнээс 3 дахин их байдаг. Мөн допингийн агууламж өндөр, шингээх зурвасын өргөн, хагас дамжуулагчаар шууд шахах зэрэг давуу талтай тул өндөр хүчин чадалтай лазерд маш тохиромжтой. Гэсэн хэдий ч итербиум лазер шилийг практикт ашиглах нь ихэвчлэн неодимийн тусламжаас хамаардаг, тухайлбал итербиум лазер шилийг өрөөний температурт ажиллуулахын тулд Nd3+-ийг мэдрэмтгий болгох, μ Лазерын ялгаруулалтыг м долгионы урттай болгох гэх мэт. Тиймээс итербиум ба неодим нь лазер шилний салбарт өрсөлдөгчид, хамтран ажиллах түншүүд юм.

Шилний найрлагыг тохируулснаар иттербиум лазер шилний олон гэрэлтэх шинж чанарыг сайжруулж болно. Өндөр хүчин чадалтай лазерыг үндсэн чиглэл болгон хөгжүүлснээр итербиум лазер шилээр хийсэн лазерыг орчин үеийн үйлдвэрлэл, хөдөө аж ахуй, анагаах ухаан, шинжлэх ухааны судалгаа, цэргийн хэрэглээнд улам бүр өргөнөөр ашиглаж байна.

Цэргийн хэрэглээ: Цөмийн хайлмалаас үүссэн энергийг эрчим хүч болгон ашиглах нь үргэлж хүлээгдэж буй зорилго байсаар ирсэн бөгөөд хяналттай цөмийн нэгдэлд хүрэх нь хүн төрөлхтний эрчим хүчний асуудлыг шийдвэрлэх чухал хэрэгсэл байх болно. Иттербийн хольцтой лазер шил нь лазерын маш сайн гүйцэтгэлийн улмаас 21-р зуунд инерцийн хязгаарлагдмал хайлуулах (ICF) шинэчлэлд хүрэхэд илүүд үздэг материал болж байна.

Лазерын зэвсгүүд нь лазер туяаны асар их энергийг ашиглан байг цохиж устгаж, хэдэн тэрбум градусын температурыг үүсгэж, гэрлийн хурдаар шууд дайрдаг. Тэдгээрийг Надана гэж нэрлэж болох бөгөөд маш их үхэлд хүргэдэг, ялангуяа дайны үед орчин үеийн агаарын довтолгооноос хамгаалах зэвсгийн системд тохиромжтой. Итербиум агуулсан лазер шилний маш сайн гүйцэтгэл нь өндөр хүчин чадалтай, өндөр хүчин чадалтай лазерын зэвсэг үйлдвэрлэхэд чухал суурь материал болсон.

Шилэн лазер бол маш хурдацтай хөгжиж буй шинэ технологи бөгөөд лазер шилний хэрэглээний талбарт багтдаг. Шилэн лазер нь шилэн ба лазер технологийн хослолын бүтээгдэхүүн болох шилэн материалыг лазер болгон ашигладаг лазер юм. Энэ нь erbium doped fiber amplifier (EDFA) технологи дээр суурилсан шинэ лазер технологи юм. Шилэн лазер нь шахуургын эх үүсвэр болох хагас дамжуулагч лазер диод, шилэн кабелийн долгионы дамжуулагч ба өсгөгч орчин, сараалжтай утас, холбогч зэрэг оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрдэнэ. Энэ нь оптик замын механик тохируулга шаарддаггүй бөгөөд механизм нь авсаархан, нэгтгэхэд хялбар байдаг. Уламжлалт хатуу төлөвт лазер, хагас дамжуулагч лазертай харьцуулахад өндөр цацрагийн чанар, сайн тогтвортой байдал, хүрээлэн буй орчны нөлөөлөлд тэсвэртэй, тохируулга хийхгүй, засвар үйлчилгээ хийхгүй, авсаархан бүтэцтэй зэрэг технологийн болон гүйцэтгэлийн давуу талуудтай. Нэвчилттэй ионууд нь гол төлөв Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3 зэрэг газрын ховор утаснуудыг олж авдаг тул тус компанийн бүтээсэн шилэн лазер нь мөн газрын ховор шилэн лазер гэж нэрлэнэ.

Лазерын хэрэглээ: Өндөр хүчин чадалтай иттерби агуулсан давхар бүрсэн шилэн лазер нь сүүлийн жилүүдэд олон улсын хэмжээнд хатуу биет лазерын технологийн халуун талбар болж байна. Энэ нь сайн цацрагийн чанар, авсаархан бүтэц, хувиргах өндөр үр ашигтай давуу талтай бөгөөд үйлдвэрлэлийн боловсруулалт болон бусад салбарт өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй. Давхар бүрээстэй итерби агуулсан утаснууд нь хагас дамжуулагч лазер шахахад тохиромжтой, холбогч өндөр үр ашигтай, лазерын гаралтын өндөр чадалтай бөгөөд итерби агуулсан утаснуудын хөгжлийн гол чиглэл юм. Хятадын давхар бүрээстэй итербиумын хольцтой шилэн технологи нь гадаадын улс орнуудын дэвшилтэт түвшинд хүрэхээ больсон. Хятадад бүтээгдсэн итербийн хольцтой эслэг, давхар бүрээстэй итербиум нэмэлттэй эслэг, эрбиум итербиум нэмэлттэй эслэг нь гүйцэтгэл, найдвартай байдлын хувьд гадаадын ижил төрлийн бүтээгдэхүүнтэй харьцуулахад ахисан түвшинд хүрсэн, зардлын давуу талтай, олон төрлийн бүтээгдэхүүн, аргын патентлагдсан үндсэн технологитой. .

Дэлхийд нэр хүндтэй Германы IPG лазер компани саяхан нээлтээ хийсэн итербиум агуулсан шилэн лазер систем нь маш сайн цацраг шинж чанартай, насосны ашиглалтын хугацаа 50000 цаг, төвлөрсөн цацрагийн долгионы урт 1070нм-1080нм, гаралтын хүчин чадал нь 20кВт хүрдэг гэж саяхан зарлав. Үүнийг нарийн гагнуур, зүсэх, чулуулаг өрөмдөхөд ашигласан.

Лазерын материал нь лазерын технологийг хөгжүүлэх гол цөм, суурь юм. Лазерын салбарт "Нэг үеийн материал, нэг үеийн төхөөрөмж" гэсэн үг үргэлж байсаар ирсэн. Дэвшилтэт, практик лазер төхөөрөмжийг хөгжүүлэхийн тулд эхлээд өндөр хүчин чадалтай лазер материалыг эзэмшиж, бусад холбогдох технологийг нэгтгэх шаардлагатай. Иттербийн хольцтой лазерын талстууд болон лазер шил нь хатуу лазер материалын шинэ хүч болохын хувьд шилэн кабелийн харилцаа холбоо, лазер технологийн шинэлэг хөгжлийг дэмжиж байна, ялангуяа өндөр хүчин чадалтай цөмийн хайлуулах лазер, өндөр энергийн цохилт зэрэг дэвшилтэт лазер технологид. плитаны лазер, өндөр энергийн зэвсгийн лазер.

Нэмж дурдахад иттербиумыг флюресцент нунтаг идэвхжүүлэгч, радио керамик, электрон компьютерийн санах ойн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэмэлт (соронзон бөмбөлөг), оптик шилэн нэмэлт болгон ашигладаг. Итри ба иттри нь хоёулаа газрын ховор элемент гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Хэдийгээр англи хэлний нэрс, элементийн тэмдэгтийн хувьд мэдэгдэхүйц ялгаа байгаа ч хятад хэлний авианы цагаан толгой нь ижил үетэй байдаг. Зарим хятад орчуулгад иттриумыг заримдаа иттри гэж андуурч бичсэн байдаг. Энэ тохиолдолд бид анхны текстийг мөрдөж, баталгаажуулахын тулд элементийн тэмдэгтүүдийг нэгтгэх хэрэгтэй.