Elemen Bumi Jarang Magis: Ytterbium

Ytterbium: nomor atom 70, berat atom 173.04, nama elemen berasal dari lokasi penemuannya. Kandungan ytterbium di kerak adalah 0,000266%, terutama hadir dalam fosfor dan endapan emas langka hitam. Konten dalam monasit adalah 0,03%, dan ada 7 isotop alami

Telah menemukan

Oleh: Marinak

Waktu: 1878

Lokasi: Swiss

Pada tahun 1878, ahli kimia Swiss Jean Charles dan G Marignac menemukan elemen bumi jarang baru di "Erbium". Pada tahun 1907, Ulban dan Weils menunjukkan bahwa Marignac memisahkan campuran lutetium oksida dan ytterbium oksida. Untuk mengenang desa kecil bernama Yteerby dekat Stockholm, tempat Yttrium Ore ditemukan, elemen baru ini bernama Ytterbium dengan simbol YB.

Konfigurasi Elektron

Konfigurasi Elektron
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14

Logam

Ytterbium logam berwarna abu -abu perak, ulet, dan memiliki tekstur lembut. Pada suhu kamar, ytterbium dapat secara perlahan teroksidasi oleh udara dan air.

Ada dua struktur kristal: α- Jenisnya adalah sistem kristal kubik yang berpusat pada wajah (suhu kamar -798 ℃); β- Jenisnya adalah kisi bodi yang berpusat pada tubuh (di atas 798 ℃). Titik lebur 824 ℃, titik didih 1427 ℃, kepadatan relatif 6.977 （α-type), 6.54 （β-type).

Tidak larut dalam air dingin, larut dalam asam dan amonia cair. Cukup stabil di udara. Mirip dengan Samarium dan Eropa, Ytterbium termasuk dalam variabel valensi tanah jarang, dan juga dapat berada dalam keadaan divalen positif selain biasanya trivalen.

Karena karakteristik variabel variabel ini, persiapan ytterbium logam tidak boleh dilakukan dengan elektrolisis, tetapi dengan metode distilasi reduksi untuk persiapan dan pemurnian. Biasanya, logam lanthanum digunakan sebagai zat pereduksi untuk distilasi reduksi, memanfaatkan perbedaan antara tekanan uap tinggi logam ytterbium dan tekanan uap rendah logam lanthanum. Atau atauThulium, ytterbium, DanLutetiumkonsentrat dapat digunakan sebagai bahan baku, danLanthanum logamdapat digunakan sebagai agen pereduksi. Di bawah kondisi vakum suhu tinggi> 1100 ℃ dan <0,133Pa, logam ytterbium dapat langsung diekstraksi dengan distilasi reduksi. Seperti Samarium dan Eropa, Ytterbium juga dapat dipisahkan dan dimurnikan melalui reduksi basah. Biasanya, konsentrat thulium, ytterbium, dan lutetium digunakan sebagai bahan baku. Setelah pembubaran, ytterbium dikurangi menjadi keadaan divalen, menyebabkan perbedaan sifat yang signifikan, dan kemudian dipisahkan dari tanah jarang trivalen lainnya. Produksi kemurnian tinggiytterbium oksidabiasanya dilakukan dengan kromatografi ekstraksi atau metode pertukaran ion。

Aplikasi

Digunakan untuk memproduksi paduan khusus. Paduan Ytterbium telah diterapkan dalam kedokteran gigi untuk percobaan metalurgi dan kimia.

Dalam beberapa tahun terakhir, Ytterbium telah muncul dan berkembang pesat di bidang komunikasi serat optik dan teknologi laser.

Dengan konstruksi dan pengembangan "Jalan Raya Informasi", jaringan komputer dan sistem transmisi serat optik jarak jauh memiliki persyaratan yang semakin tinggi untuk kinerja bahan serat optik yang digunakan dalam komunikasi optik. Ion ytterbium, karena sifat spektral yang sangat baik, dapat digunakan sebagai bahan amplifikasi serat untuk komunikasi optik, seperti erbium dan thulium. Meskipun Elbium Elemen Bumi Jarang masih menjadi pemain utama dalam persiapan amplifier serat, serat kuarsa tradisional yang didoping erbium memiliki bandwidth gain kecil (30nm), sehingga sulit untuk memenuhi persyaratan transmisi informasi berkecepatan tinggi dan berkapasitas tinggi. Ion YB3+memiliki penampang penyerapan yang jauh lebih besar daripada ion ER3+sekitar 980nm. Melalui efek sensitisasi YB3+dan transfer energi Erbium dan Ytterbium, cahaya 1530nm dapat sangat ditingkatkan, sehingga sangat meningkatkan efisiensi amplifikasi cahaya.

Dalam beberapa tahun terakhir, Erbium Ytterbium menggabungkan kaca fosfat semakin disukai oleh para peneliti. Kacamata fosfat dan fluorofosfat memiliki stabilitas kimia dan termal yang baik, serta transmitansi inframerah yang luas dan karakteristik pelebaran besar yang tidak seragam, menjadikannya bahan yang ideal untuk broadband dan gelas serat amplifikasi yang didoping erbium tinggi. Amplifier serat YB3+Doped dapat mencapai amplifikasi daya dan amplifikasi sinyal kecil, membuatnya cocok untuk bidang seperti sensor serat optik, komunikasi laser ruang bebas, dan amplifikasi pulsa pendek. China saat ini telah membangun kapasitas saluran tunggal terbesar di dunia dan sistem transmisi optik kecepatan tercepat, dan memiliki jalan raya informasi terluas di dunia. Ytterbium Doped dan amplifier serat doped tanah dan bahan laser lainnya memainkan peran penting dan penting di dalamnya.

Karakteristik spektral ytterbium juga digunakan sebagai bahan laser berkualitas tinggi, baik sebagai kristal laser, kacamata laser, dan laser serat. As a high-power laser material, ytterbium doped laser crystals have formed a huge series, including ytterbium doped yttrium aluminum garnet (Yb: YAG), ytterbium doped gadolinium gallium garnet (Yb: GGG), ytterbium doped calcium fluorophosphate (Yb: FAP), ytterbium doped strontium Fluorophosphate (YB: S-FAP), Ytterbium Doped Yttrium vanadate (YB: YV04), Ytterbium Doped Borate, dan Silikat. Semiconductor Laser (LD) adalah jenis sumber pompa baru untuk laser solid-state. YB: Yag memiliki banyak karakteristik yang cocok untuk pemompaan LD berdaya tinggi dan telah menjadi bahan laser untuk pemompaan LD berdaya tinggi. YB: Kristal S-Fap dapat digunakan sebagai bahan laser untuk fusi nuklir laser di masa depan, yang telah menarik perhatian orang. Dalam kristal laser yang dapat merdu, ada kromium ytterbium holmium yttrium aluminium garnet garnet (CR, YB, HO: YAGG) dengan panjang gelombang mulai dari 2,84 hingga 3,05 μ terus disesuaikan antara m. Menurut statistik, sebagian besar hulu ledak inframerah yang digunakan dalam rudal di seluruh dunia menggunakan 3-5 μ oleh karena itu, pengembangan laser CR, YB, HO: YSGG dapat memberikan gangguan yang efektif untuk penanggulangan senjata berpemandu inframerah menengah, dan memiliki signifikansi militer yang penting. China telah mencapai serangkaian hasil inovatif dengan tingkat tingkat lanjut internasional di bidang kristal laser yang didoping ytterbium (YB: Yag, YB: FAP, YB: SFAP, dll.), Memecahkan teknologi utama seperti pertumbuhan kristal dan laser cepat, pulsa, kontinu, dan output yang dapat disesuaikan. Hasil penelitian telah diterapkan dalam pertahanan nasional, industri, dan teknik ilmiah, dan produk kristal yang didoping Ytterbium telah diekspor ke beberapa negara dan wilayah seperti Amerika Serikat dan Jepang.

Kategori utama bahan laser Ytterbium lainnya adalah kaca laser. Berbagai kacamata laser penampang emisi tinggi telah dikembangkan, termasuk germanium tellurite, silikon niobate, borate, dan fosfat. Karena kemudahan cetakan kaca, itu dapat dibuat menjadi ukuran besar dan memiliki karakteristik seperti transmitansi cahaya tinggi dan keseragaman tinggi, memungkinkan untuk menghasilkan laser berdaya tinggi. Kaca laser tanah jarang yang akrab dulu terutama Neodymium Glass, yang memiliki sejarah pengembangan lebih dari 40 tahun dan teknologi produksi dan aplikasi yang matang. Itu selalu menjadi bahan yang disukai untuk perangkat laser berdaya tinggi dan telah digunakan dalam perangkat eksperimental fusi nuklir dan senjata laser. Perangkat laser berdaya tinggi yang dibangun di Cina, yang terdiri dari laser neodymium glass sebagai media laser utama, telah mencapai tingkat lanjut dunia. Tapi Laser Neodymium Glass sekarang menghadapi tantangan yang kuat dari Laser Ytterbium Glass.

Dalam beberapa tahun terakhir, sejumlah besar penelitian telah menunjukkan bahwa banyak sifat kaca laser ytterbium melebihi kaca dari kaca neodymium. Karena fakta bahwa Ytterbium doped luminescence hanya memiliki dua tingkat energi, efisiensi penyimpanan energi tinggi. Pada gain yang sama, Ytterbium Glass memiliki efisiensi penyimpanan energi 16 kali lebih tinggi dari kaca neodymium, dan masa pakai fluoresensi 3 kali dari kaca neodymium. Ini juga memiliki keunggulan seperti konsentrasi doping tinggi, bandwidth penyerapan, dan dapat secara langsung dipompa oleh semikonduktor, membuatnya sangat cocok untuk laser berdaya tinggi. Namun, aplikasi praktis kaca laser ytterbium sering mengandalkan bantuan neodymium, seperti menggunakan ND3+sebagai sensitizer untuk membuat kaca laser ytterbium beroperasi pada suhu kamar dan μ emisi laser dicapai pada panjang gelombang M. Jadi, Ytterbium dan Neodymium adalah pesaing dan mitra kolaboratif di bidang kaca laser.

Dengan menyesuaikan komposisi kaca, banyak sifat luminescent dari kaca laser ytterbium dapat ditingkatkan. Dengan pengembangan laser berdaya tinggi sebagai arah utama, laser yang terbuat dari kaca laser ytterbium semakin banyak digunakan dalam industri modern, pertanian, kedokteran, penelitian ilmiah, dan aplikasi militer.

Penggunaan Militer: Menggunakan energi yang dihasilkan oleh fusi nuklir sebagai energi selalu menjadi tujuan yang diharapkan, dan mencapai fusi nuklir terkontrol akan menjadi cara penting bagi kemanusiaan untuk menyelesaikan masalah energi. Ytterbium Doped Laser Glass menjadi bahan yang disukai untuk mencapai peningkatan fusi pengurungan inersia (ICF) di abad ke -21 karena kinerja lasernya yang sangat baik.

Senjata laser menggunakan energi besar dari balok laser untuk menyerang dan menghancurkan target, menghasilkan suhu miliaran derajat Celcius dan langsung menyerang dengan kecepatan cahaya. Mereka dapat disebut sebagai Nadana dan memiliki kematian yang besar, terutama cocok untuk sistem senjata pertahanan udara modern dalam peperangan. Kinerja yang sangat baik dari kaca laser doped Ytterbium telah menjadikannya bahan dasar yang penting untuk memproduksi senjata laser berkinerja tinggi dan berkinerja tinggi.

Fiber Laser adalah teknologi baru yang berkembang pesat dan juga termasuk dalam bidang aplikasi kaca laser. Fiber Laser adalah laser yang menggunakan serat sebagai media laser, yang merupakan produk dari kombinasi teknologi serat dan laser. Ini adalah teknologi laser baru yang dikembangkan berdasarkan teknologi ERBIUM Doped Fiber Amplifier (EDFA). Laser serat terdiri dari dioda laser semikonduktor sebagai sumber pompa, pandu gelombang serat optik dan media penguatan, dan komponen optik seperti serat kisi dan skrup. Itu tidak memerlukan penyesuaian mekanis jalur optik, dan mekanismenya kompak dan mudah diintegrasikan. Dibandingkan dengan laser solid-state tradisional dan laser semikonduktor, ia memiliki keunggulan teknologi dan kinerja seperti kualitas balok tinggi, stabilitas yang baik, resistensi yang kuat terhadap gangguan lingkungan, tidak ada penyesuaian, tidak ada pemeliharaan, dan struktur yang ringkas. Karena fakta bahwa ion yang didoping terutama adalah ND+3, YB+3, ER+3, TM+3, HO+3, yang semuanya menggunakan serat tanah jarang sebagai media gain, laser serat yang dikembangkan oleh perusahaan juga dapat disebut laser serat tanah jarang.

Aplikasi Laser: Laser serat ganda Doube Doube Douch Power High telah menjadi bidang panas dalam teknologi laser solid-state secara internasional dalam beberapa tahun terakhir. Ini memiliki keunggulan kualitas balok yang baik, struktur kompak, dan efisiensi konversi yang tinggi, dan memiliki prospek aplikasi yang luas dalam pemrosesan industri dan bidang lainnya. Serat yang didoping ytterbium ganda cocok untuk pemompaan laser semikonduktor, dengan efisiensi kopling tinggi dan daya output laser yang tinggi, dan merupakan arah pengembangan utama serat doped Ytterbium. Teknologi serat doped doped ganda China tidak lagi setara dengan tingkat negara asing yang maju. Serat doped ytterbium, serat doped ytterbium ganda, dan serat koperasi Erbium Ytterbium yang dikembangkan di Cina telah mencapai tingkat canggih produk asing serupa dalam hal kinerja dan keandalan, memiliki keunggulan biaya, dan memiliki teknologi inti yang dipatenkan untuk berbagai produk dan metode.

Perusahaan Laser IPG Jerman yang terkenal di dunia baru-baru ini mengumumkan bahwa sistem laser serat doped Ytterbium yang baru diluncurkan memiliki karakteristik balok yang sangat baik, masa pakai pompa lebih dari 50000 jam, panjang gelombang emisi pusat 1070NM-1080Nm, dan daya output hingga 20kW. Ini telah diterapkan dalam pengelasan, pemotongan, dan pengeboran batu yang halus.

Bahan laser adalah inti dan fondasi untuk pengembangan teknologi laser. Selalu ada pepatah dalam industri laser bahwa 'satu generasi materi, satu generasi perangkat'. Untuk mengembangkan perangkat laser yang canggih dan praktis, perlu pertama-tama memiliki bahan laser berkinerja tinggi dan mengintegrasikan teknologi terkait lainnya. Kristal laser yang didoping ytterbium dan kaca laser, sebagai kekuatan baru bahan laser padat, mempromosikan pengembangan inovatif komunikasi serat optik dan teknologi laser, terutama dalam teknologi laser mutakhir seperti laser fusi nuklir berdaya tinggi, laser laser yang berkecat-high dengan laser.

Selain itu, ytterbium juga digunakan sebagai aktivator bubuk fluorescent, keramik radio, aditif untuk komponen memori komputer elektronik (gelembung magnetik), dan aditif kaca optik. Harus ditunjukkan bahwa yttrium dan yttrium keduanya adalah elemen tanah jarang. Meskipun ada perbedaan yang signifikan dalam nama dan simbol elemen bahasa Inggris, alfabet fonetik Cina memiliki suku kata yang sama. Dalam beberapa terjemahan Cina, Yttrium kadang -kadang secara keliru disebut sebagai yttrium. Dalam hal ini, kita perlu melacak teks asli dan menggabungkan simbol elemen untuk mengonfirmasi.