ჯადოსნური იშვიათი დედამიწის ელემენტი: ytterbium

Ytterbium: ატომური ნომერი 70, ატომური წონა 173.04, მისი აღმოჩენის ადგილიდან მიღებული ელემენტის სახელი. ქერქში Ytterbium- ის შინაარსი არის 0.000266%, ძირითადად გვხვდება ფოსფორიტისა და შავი იშვიათი ოქროს საბადოებში. მონაზიტში არსებული შინაარსი არის 0.03%, და არსებობს 7 ბუნებრივი იზოტოპი

აღმოჩენილი

ავტორი: მარინაკი

დრო: 1878

ადგილმდებარეობა: შვეიცარია

1878 წელს შვეიცარიელმა ქიმიკოსებმა ჟან ჩარლზმა და G Marignac- მა აღმოაჩინეს ახალი იშვიათი დედამიწის ელემენტი "ერბიუმში". 1907 წელს ულბანმა და ვეილსმა აღნიშნეს, რომ Marignac- მა გამოყო ლუთეტიუმის ოქსიდის და Ytterbium ოქსიდის ნაზავი. პატარა სოფლის ხსოვნისას, სახელად Yteerby, სტოკჰოლმთან ახლოს, სადაც აღმოაჩინეს Yttrium Ore, ამ ახალ ელემენტს დაასახელა Ytterbium სიმბოლო YB.

ელექტრონის კონფიგურაცია

ელექტრონის კონფიგურაცია
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14

ლითონი

მეტალიური ytterbium არის ვერცხლისფერი ნაცრისფერი, ductile და აქვს რბილი ტექსტურა. ოთახის ტემპერატურაზე, ytterbium შეიძლება ნელა დაჟანგული იყოს ჰაერით და წყლით.

არსებობს ორი ბროლის სტრუქტურა: α- ტიპი არის სახის ორიენტირებული კუბური ბროლის სისტემა (ოთახის ტემპერატურა -798 ℃); β- ტიპი არის სხეულის ორიენტირებული კუბური (798 ℃ ზემოთ) lattice. დნობის წერტილი 824 ℃, დუღილის წერტილი 1427 ℃, ფარდობითი სიმკვრივე 6.977 （α- ტიპი), 6.54 （β- ტიპი).

ხსნადი ცივ წყალში, მჟავებით ხსნადი და თხევადი ამიაკი. ის საკმაოდ სტაბილურია ჰაერში. სამარიუმისა და ევროპის მსგავსად, ytterbium მიეკუთვნება ცვალებად ვალენტურობას იშვიათ დედამიწას და ასევე შეიძლება იყოს დადებით დივალენტურ მდგომარეობაში, გარდა იმისა, რომ ჩვეულებრივ ტრივალენტია.

ამ ცვლადი ვალენტურობის მახასიათებლის გამო, მეტალური ytterbium– ის მომზადება არ უნდა განხორციელდეს ელექტროლიზით, არამედ შემცირების დისტილაციის მეთოდით მომზადებისა და გაწმენდის მიზნით. ჩვეულებრივ, Lanthanum ლითონი გამოიყენება როგორც შემცირების აგენტი შემცირების დისტილაციისთვის, იყენებს განსხვავებას Ytterbium ლითონის მაღალ ორთქლის წნევასა და Lanthanum ლითონის დაბალი ორთქლის წნევას შორის. გარდა ამისა,ტულიუმი, ytterbiumდალუტეტიუმიკონცენტრატები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ნედლეული დალითონის ლანტანუმიშეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც შემცირების აგენტი. მაღალი ტემპერატურის ვაკუუმის პირობებში> 1100 ℃ და <0.133pa, ლითონის ytterbium შეიძლება პირდაპირ ამოიღონ შემცირების დისტილაციით. სამარიუმისა და ევროპის მსგავსად, Ytterbium ასევე შეიძლება გამოყოფილი და გაწმენდილი სველი შემცირების გზით. ჩვეულებრივ, Thulium, Ytterbium და Lutetium კონცენტრატები გამოიყენება როგორც ნედლეული. დაშლის შემდეგ, ytterbium მცირდება დივალენტურ მდგომარეობაში, რაც იწვევს მნიშვნელოვან განსხვავებებს თვისებებში, შემდეგ კი განცალკევებულია სხვა ტრივალენტური იშვიათი დედამიწებისგან. მაღალი სიწმინდის წარმოებაytterbium ოქსიდიჩვეულებრივ ხორციელდება მოპოვების ქრომატოგრაფიის ან იონის გაცვლის მეთოდით。

გამოყენება

გამოიყენება სპეციალური შენადნობების წარმოებისთვის. Ytterbium შენადნობები გამოყენებულია სტომატოლოგიურ მედიცინაში მეტალურგიული და ქიმიური ექსპერიმენტებისთვის.

ბოლო წლების განმავლობაში, Ytterbium გაჩნდა და სწრაფად განვითარდა ბოჭკოვანი კომუნიკაციისა და ლაზერული ტექნოლოგიის სფეროებში.

"ინფორმაციის გზატკეცილის" მშენებლობითა და განვითარებით, კომპიუტერულ ქსელებსა და საქალაქთაშორისო ბოჭკოვანი გადაცემის სისტემებს უფრო მაღალი მოთხოვნები აქვთ ოპტიკური ბოჭკოვანი მასალების შესრულებისთვის, რომლებიც გამოიყენება ოპტიკურ კომუნიკაციაში. Ytterbium იონები, მათი შესანიშნავი სპექტრული თვისებების გამო, შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი მასალები ოპტიკური კომუნიკაციისთვის, ისევე, როგორც ერბიუმი და ტულიუმი. მიუხედავად იმისა, რომ იშვიათი დედამიწის ელემენტი Erbium კვლავ მთავარი მოთამაშეა ბოჭკოვანი გამაძლიერებლების მომზადებაში, ტრადიციულ ერბიუმის დოპ-კვარცის ბოჭკოებს აქვთ მცირე ზომის სიჩქარე (30 ნმ), რაც ართულებს მაღალი სიჩქარის და მაღალი სიმძლავრის ინფორმაციის გადაცემის მოთხოვნებს. YB3+იონებს აქვთ ბევრად უფრო დიდი შთანთქმის ჯვარი, ვიდრე ER3+იონები 980 ნმ. YB3+ - ის სენსიტიზაციის ეფექტის საშუალებით და ერბიუმისა და ytterbium– ის ენერგიის გადაცემის საშუალებით, 1530 ნმ სინათლე შეიძლება მნიშვნელოვნად გაძლიერდეს, რითაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს შუქის გამაძლიერებელ ეფექტურობას.

ბოლო წლების განმავლობაში, Erbium ytterbium Co Doped ფოსფატის მინა მკვლევარებმა უფრო მეტად ემხრობოდნენ მკვლევარებს. ფოსფატსა და ფლუოროფოსფატის სათვალეებს აქვთ კარგი ქიმიური და თერმული სტაბილურობა, ასევე ფართო ინფრაწითელი გადამცემი და დიდი არაორდინალური გაფართოების მახასიათებლები, რაც მათ იდეალურ მასალებს გახდის ფართოზოლოვანი და მაღალი მომატება erbium doped გამაძლიერებელი ბოჭკოვანი მინისათვის. YB3+დოპედის ბოჭკოვანი გამაძლიერებლებს შეუძლიათ მიაღწიონ ენერგიის გამაძლიერებელს და მცირე სიგნალის გამაძლიერებელს, რაც მათ შესაფერისი გახდება ისეთი ველებისთვის, როგორიცაა ბოჭკოვანი სენსორები, თავისუფალი სივრცის ლაზერული კომუნიკაცია და ულტრა მოკლე პულსის გამაძლიერებელი. ამჟამად ჩინეთმა ააშენა მსოფლიოს უმსხვილესი ერთჯერადი არხის სიმძლავრე და სწრაფი სიჩქარის ოპტიკური გადაცემის სისტემა და აქვს ფართო ინფორმაციის მაგისტრალი მსოფლიოში. Ytterbium doped და სხვა იშვიათი დედამიწის დოპედის ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები და ლაზერული მასალები მნიშვნელოვან და მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მათში.

Ytterbium- ის სპექტრული მახასიათებლები ასევე გამოიყენება როგორც მაღალი ხარისხის ლაზერული მასალები, როგორც ლაზერული კრისტალები, ლაზერული სათვალეები და ბოჭკოვანი ლაზერები. როგორც მაღალი სიმძლავრის ლაზერული მასალა, Ytterbium doped ლაზერული კრისტალები ჩამოაყალიბეს უზარმაზარი სერია, მათ შორის Ytterbium doped yttrium aluminum garnet (yb: yag), ytterbium doped gadolinium gallium gallium garnet (yb: ggg), ytterbium dopter calbium calbium fluorophate (yb) ფლუოროფოსფატი (YB: S-FAP), ytterbium doped yttrium vanadate (YB: YV04), Ytterbium doped borate და silicate. ნახევარგამტარული ლაზერი (LD) არის ახალი ტიპის ტუმბოს წყარო მყარი მდგომარეობის ლაზერებისთვის. YB: YAG– ს აქვს მრავალი მახასიათებელი, რომელიც შესაფერისია მაღალი სიმძლავრის LD ტუმბოსთვის და გახდა ლაზერული მასალა მაღალი სიმძლავრის LD ტუმბოსთვის. YB: S-FAP კრისტალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ლაზერული მასალა ლაზერული ბირთვული შერწყმის მომავალში, რამაც ხალხის ყურადღება მიიპყრო. ლაზერული კრისტალებში, არსებობს Chromium ytterbium holmium yttrium aluminum gallium garnet (Cr, yb, ho: yagg) ტალღების სიგრძით, 2.84 -დან 3.05 μ- მდე, მუდმივად რეგულირებადი მ. სტატისტიკის თანახმად, მსოფლიოს მასშტაბით რაკეტებში გამოყენებული ინფრაწითელი საბრძოლო მოქმედებების უმეტესი ნაწილი 3-5 μ- ს იყენებს, ამიტომ CR, YB, HO: YSGG ლაზერებს შეუძლიათ ეფექტური ჩარევა შუა ინფრაწითელ იარაღის საპირისპიროდ და აქვთ მნიშვნელოვანი სამხედრო მნიშვნელობა. ჩინეთმა მიაღწია ინოვაციური შედეგების სერიას საერთაშორისო მოწინავე დონით Ytterbium doped ლაზერული კრისტალების სფეროში (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP და ა.შ.), გადაჭრის საკვანძო ტექნოლოგიებს, როგორიცაა ბროლის ზრდა და ლაზერული სწრაფი, პულსი, უწყვეტი და რეგულირებადი გამომავალი. კვლევის შედეგები იქნა გამოყენებული ეროვნული თავდაცვის, ინდუსტრიისა და სამეცნიერო ინჟინერიაში, ხოლო Ytterbium Doped ბროლის პროდუქტები ექსპორტზე იქნა ექსპორტზე მრავალ ქვეყანაში და რეგიონებში, როგორიცაა შეერთებული შტატები და იაპონია.

Ytterbium ლაზერული მასალების კიდევ ერთი ძირითადი კატეგორიაა ლაზერული მინა. შემუშავებულია სხვადასხვა მაღალი ემისიის ჯვარედინი ლაზერული სათვალე, მათ შორის გერმანიუმის თელურიტი, სილიკონის ნიობატი, ბორატი და ფოსფატი. მინის ჩამოსხმის სიმარტივის გამო, იგი შეიძლება გაკეთდეს დიდ ზომებში და გააჩნია ისეთი მახასიათებლები, როგორიცაა მაღალი შუქის გადაცემა და მაღალი ერთგვაროვნება, რაც შესაძლებელს გახდის მაღალი ენერგიის ლაზერების წარმოებას. ნაცნობი იშვიათი დედამიწის ლაზერული შუშა იყო ძირითადად ნეოდიმიის მინის, რომელსაც აქვს 40 წელზე მეტი ხნის განვითარების ისტორია და სექსუალურ წარმოებისა და აპლიკაციების ტექნოლოგია. ეს ყოველთვის იყო სასურველი მასალა მაღალი სიმძლავრის ლაზერული მოწყობილობებისთვის და იგი გამოიყენება ბირთვული შერწყმის ექსპერიმენტულ მოწყობილობებსა და ლაზერულ იარაღებში. ჩინეთში აშენებული მაღალი სიმძლავრის ლაზერული მოწყობილობები, რომლებიც შედგება ლაზერული ნეოდიმიის მინისგან, როგორც მთავარი ლაზერული საშუალებები, მიაღწია მსოფლიოს მოწინავე დონეს. მაგრამ ლაზერული Neodymium მინის ახლა ძლიერი გამოწვევაა ლაზერული ytterbium მინისგან.

ბოლო წლების განმავლობაში, უამრავმა კვლევამ აჩვენა, რომ ლაზერული ytterbium მინის მრავალი თვისება აღემატება ნეოდიმიის შუშის შედეგებს. გამომდინარე იქიდან, რომ Ytterbium doped luminescence მხოლოდ ორი ენერგიის დონეა, ენერგიის შენახვის ეფექტურობა მაღალია. იმავე მოგების დროს, Ytterbium Glass- ს აქვს ენერგიის შენახვის ეფექტურობა 16 -ჯერ მეტი, ვიდრე ნეოდიმიის მინის, ხოლო ფლუორესცენტული სიცოცხლის ხანგრძლივობა 3 -ჯერ მეტი ნეოდიმიის შუშის ვიდრე. მას ასევე აქვს უპირატესობა, როგორიცაა მაღალი დოპინგის კონცენტრაცია, შთანთქმის გამტარობა და შეიძლება პირდაპირ ტუმბოს ნახევარგამტარებით, რაც მას ძალიან შესაფერისია მაღალი ენერგიის ლაზერებისთვის. ამასთან, ytterbium ლაზერული მინის პრაქტიკული გამოყენება ხშირად ეყრდნობა ნეოდიმიის დახმარებას, მაგალითად, ND3+, როგორც სენსიტიზატორის გამოყენებას, ytterbium ლაზერული მინის ფუნქციონირებას ოთახის ტემპერატურაზე და μ ლაზერული ემისია მიიღწევა m ტალღის სიგრძეზე. ასე რომ, Ytterbium და Neodymium არიან როგორც კონკურენტები, ასევე თანამშრომლობითი პარტნიორები ლაზერული მინის სფეროში.

მინის შემადგენლობის რეგულირებით, შეიძლება გაუმჯობესდეს Ytterbium ლაზერული მინის მრავალი luminescent თვისება. მაღალი სიმძლავრის ლაზერების განვითარებით, როგორც მთავარი მიმართულება, Ytterbium ლაზერული მინისგან დამზადებული ლაზერები უფრო ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე ინდუსტრიაში, სოფლის მეურნეობაში, მედიცინაში, სამეცნიერო კვლევებში და სამხედრო პროგრამებში.

სამხედრო გამოყენება: ბირთვული შერწყმის შედეგად წარმოქმნილი ენერგიის გამოყენებით ყოველთვის მოსალოდნელი მიზანი იყო, ხოლო კონტროლირებადი ბირთვული შერწყმის მიღწევა კაცობრიობისთვის მნიშვნელოვანი საშუალება იქნება ენერგიის პრობლემების გადასაჭრელად. Ytterbium doped ლაზერული მინა ხდება სასურველი მასალა ინერტული ჩაკეტვის შერწყმის (ICF) განახლებების მისაღწევად, 21 -ე საუკუნეში, მისი შესანიშნავი ლაზერული შესრულების გამო.

ლაზერული იარაღი იყენებს ლაზერული სხივის უზარმაზარ ენერგიას, რათა გააფუჭოს და გაანადგუროს სამიზნეები, წარმოქმნის მილიარდობით გრადუსიან ტემპერატურას და პირდაპირ შეტევაა სინათლის სიჩქარით. მათ შეიძლება მოიხსენიებოდეს როგორც ნადანა და ჰქონდეს დიდი ლეტალურობა, განსაკუთრებით შესაფერისი საჰაერო თავდაცვის იარაღის თანამედროვე სისტემებისთვის ომში. Ytterbium doped ლაზერული მინის შესანიშნავი შესრულებამ მას მნიშვნელოვანი ძირითადი მასალა გახადა მაღალი ენერგიის და მაღალი ხარისხის ლაზერული იარაღის წარმოებისთვის.

ბოჭკოვანი ლაზერი არის სწრაფად განვითარებადი ახალი ტექნოლოგია და ასევე მიეკუთვნება ლაზერული მინის პროგრამების სფეროს. ბოჭკოვანი ლაზერი არის ლაზერი, რომელიც იყენებს ბოჭკოს, როგორც ლაზერულ საშუალებებს, რაც ბოჭკოვანი და ლაზერული ტექნოლოგიის ერთობლიობის პროდუქტია. ეს არის ახალი ლაზერული ტექნოლოგია, რომელიც შემუშავებულია Erbium Doped ბოჭკოვანი გამაძლიერებლის (EDFA) ტექნოლოგიის საფუძველზე. ბოჭკოვანი ლაზერი შედგება ნახევარგამტარული ლაზერული დიოდისაგან, როგორც ტუმბოს წყარო, ბოჭკოვანი ტალღოვანი და მომატება საშუალო და ოპტიკური კომპონენტები, როგორიცაა ჯაგრისის ბოჭკოები და წყვილები. იგი არ საჭიროებს ოპტიკური ბილიკის მექანიკურ კორექტირებას, ხოლო მექანიზმი არის კომპაქტური და მარტივი ინტეგრაცია. მყარი მდგომარეობის ტრადიციულ ლაზერებთან და ნახევარგამტარული ლაზერებთან შედარებით, მას აქვს ტექნოლოგიური და შესრულების უპირატესობები, როგორიცაა სხივის მაღალი ხარისხი, კარგი სტაბილურობა, გარემოსდაცვითი ჩარევის ძლიერი წინააღმდეგობა, არანაირი კორექტირება, შენარჩუნება და კომპაქტური სტრუქტურა. გამომდინარე იქიდან, რომ დოპედური იონები ძირითადად ND+3, YB+3, ER+3, TM+3, HO+3, ყველა მათგანი იშვიათ დედამიწის ბოჭკოებს იყენებს, როგორც მოპოვების მედია, კომპანიის მიერ შემუშავებული ბოჭკოვანი ლაზერი ასევე შეიძლება ეწოდოს იშვიათ დედამიწის ბოჭკოს ლაზერს.

ლაზერული განაცხადი: მაღალი ენერგიის Ytterbium Doped Double Clad Fiber Laser გახდა ცხელი ველი მყარი მდგომარეობის ლაზერული ტექნოლოგიაში, ბოლო წლებში საერთაშორისო დონეზე. მას აქვს სხივის კარგი ხარისხის, კომპაქტური სტრუქტურის და კონვერტაციის მაღალი ეფექტურობის უპირატესობა და აქვს ფართო გამოყენების პერსპექტივები სამრეწველო დამუშავებასა და სხვა სფეროებში. ორმაგი ჩაცმული ytterbium doped ბოჭკოები შესაფერისია ნახევარგამტარული ლაზერული ტუმბოსთვის, მაღალი დაწყვილების ეფექტურობით და მაღალი ლაზერული გამომავალი ენერგიით და წარმოადგენს Ytterbium დოპედის ბოჭკოების ძირითადი განვითარების მიმართულებას. ჩინეთის ორმაგი ჩაცმული ytterbium doped ბოჭკოვანი ტექნოლოგია აღარ არის უცხო ქვეყნების მოწინავე დონესთან. Ytterbium doped ბოჭკოვანი, ორმაგი ჩაცმული ytterbium doped ბოჭკოვანი და Erbium ytterbium co დოპედის ბოჭკოვანი, რომელიც განვითარებულია ჩინეთში, მიაღწია მსგავსი უცხოური პროდუქტების მოწინავე დონეს, შესრულებისა და საიმედოობის თვალსაზრისით, აქვს ფასების უპირატესობები და აქვს ძირითადი დაპატენტებული ტექნოლოგიები მრავალჯერადი პროდუქტებისა და მეთოდებისთვის.

მსოფლიოში ცნობილმა გერმანულმა IPG ლაზერულმა კომპანიამ ცოტა ხნის წინ გამოაცხადა, რომ მათ ახლად დაწყებულ Ytterbium Doped Fiber Laser- ის სისტემას აქვს სხივის შესანიშნავი მახასიათებლები, ტუმბოს სიცოცხლე 50000 საათზე მეტი ხნის განმავლობაში, ემისიის ტალღის სიგრძე 1070nm-1080nm და გამომავალი სიმძლავრე 20 კმ-მდე. იგი გამოყენებულია მშვენიერი შედუღების, ჭრის და კლდის ბურღვის დროს.

ლაზერული მასალები არის ძირითადი და საფუძველი ლაზერული ტექნოლოგიის განვითარებისათვის. ლაზერული ინდუსტრიაში ყოველთვის იყო ნათქვამი, რომ ”ერთი თაობის მასალები, ერთი თაობის მოწყობილობა”. მოწინავე და პრაქტიკული ლაზერული მოწყობილობების შესაქმნელად, აუცილებელია პირველ რიგში ჰქონდეს მაღალი ხარისხის ლაზერული მასალები და სხვა შესაბამისი ტექნოლოგიების ინტეგრირება. Ytterbium doped ლაზერული კრისტალები და ლაზერული მინის, როგორც მყარი ლაზერული მასალების ახალი ძალა, ხელს უწყობს ბოჭკოვანი კომუნიკაციისა და ლაზერული ტექნოლოგიის ინოვაციურ განვითარებას, განსაკუთრებით ლაზერულ ტექნოლოგიებში, როგორიცაა მაღალი ენერგიის ბირთვული შერწყმის ლაზერები, მაღალი ენერგიის ლაზერებისა და მაღალი ენერგეტიკული იარაღის ლაზერები.

გარდა ამისა, ytterbium ასევე გამოიყენება როგორც ფლუორესცენტული ფხვნილის აქტივატორი, რადიო კერამიკა, ელექტრონული კომპიუტერის მეხსიერების კომპონენტების დანამატები (მაგნიტური ბუშტები) და ოპტიკური მინის დანამატები. უნდა აღინიშნოს, რომ yttrium და yttrium ორივე იშვიათი დედამიწის ელემენტია. მიუხედავად იმისა, რომ ინგლისურ სახელებსა და ელემენტების სიმბოლოებში მნიშვნელოვანი განსხვავებებია, ჩინურ ფონეტიკურ ანბანს აქვს იგივე შრიფტები. ზოგიერთ ჩინურ თარგმანში, yttrium ზოგჯერ შეცდომით მოიხსენიება, როგორც yttrium. ამ შემთხვევაში, ჩვენ უნდა დავადგინოთ ორიგინალური ტექსტი და დავადასტუროთ ელემენტების სიმბოლოები.