Iterbio: número atómico 70, peso atómico 173,04, nome do elemento derivado da súa localización de descubrimento. O contido deiterbiona codia é do 0,000266 %, presente principalmente en depósitos de fosforita e ouro negro raro, mentres que o contido na monacita é do 0,03 %, con 7 isótopos naturais.
Descubrindo a historia
Descuberto por: Marinak
Tempo: 1878
Localización: Suíza
En 1878, os químicos suízos Jean Charles e G. Marignac descubriron un novo elemento de terras raras chamado "erbio". En 1907, Ulban e Weils sinalaron que Marignac separaba unha mestura de óxido de lutecio e óxido de iterbio. En memoria da pequena aldea chamada Yteerby preto de Estocolmo, onde se descubriu o mineral de itrio, este novo elemento foi chamado iterbio co símbolo Yb.
Configuración electrónica
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
Metal
Iterbio metálicoé de cor gris prateada, dúctil e ten unha textura branda. Á temperatura ambiente, o iterbio pode oxidarse lentamente co aire e a auga.
Existen dúas estruturas cristalinas: o tipo α é un sistema cristalino cúbico centrado nas caras (temperatura ambiente -798 ℃); o tipo β é unha rede cúbica centrada no corpo (por riba de 798 ℃). Punto de fusión 824 ℃, punto de ebulición 1427 ℃, densidade relativa 6,977 (tipo α), 6,54 (tipo β).
Insoluble en auga fría, soluble en ácidos e amoníaco líquido. É bastante estable no aire. Do mesmo xeito que o samario e o europio, o iterbio pertence ás terras raras de valencia variable e tamén pode estar nun estado divalente positivo ademais de ser normalmente trivalente.
Debido a esta característica de valencia variable, a preparación do iterbio metálico non debe levarse a cabo por electrólise, senón mediante o método de destilación por redución para a súa preparación e purificación. Normalmente,lantano metálicoúsase como axente redutor para a destilación por redución, aproveitando a diferenza entre a alta presión de vapor do iterbio metálico e a baixa presión de vapor do lantano metálico. Alternativamente,tulio, iterbio, elutecioOs concentrados pódense usar como materias primas e o lantano metálico pódese usar como axente redutor. En condicións de baleiro a alta temperatura de >1100 ℃ e <0,133 Pa, o iterbio metálico pódese extraer directamente por destilación por redución. Do mesmo xeito quesamarioeeuropio,O iterbio tamén se pode separar e purificar mediante redución húmida. Normalmente, utilízanse concentrados de tulio, iterbio e lutecio como materias primas. Despois da disolución, o iterbio redúcese a un estado divalente, o que causa diferenzas significativas nas propiedades, e logo sepárase doutras terras raras trivalentes. A produción de óxido de iterbio de alta pureza adoita levarse a cabo mediante cromatografía de extracción ou método de intercambio iónico.
Aplicación
Úsase para a fabricación de aliaxes especiais.aliaxes de iterbioforon aplicados en odontoloxía para experimentos metalúrxicos e químicos.
Nos últimos anos, o iterbio xurdiu e desenvolveuse rapidamente nos campos da comunicación por fibra óptica e da tecnoloxía láser.
Coa construción e o desenvolvemento da "autoestrada da información", as redes informáticas e os sistemas de transmisión de fibra óptica de longa distancia teñen requisitos cada vez máis elevados para o rendemento dos materiais de fibra óptica empregados na comunicación óptica. Os ións de iterbio, debido ás súas excelentes propiedades espectrais, pódense empregar como materiais de amplificación de fibra para a comunicación óptica, do mesmo xeito queerbioetulioAínda que o elemento de terras raras erbio segue a ser o principal elemento na preparación de amplificadores de fibra, as fibras tradicionais de cuarzo dopadas con erbio teñen unha pequena largura de banda de ganancia (30 nm), o que dificulta o cumprimento dos requisitos de transmisión de información de alta velocidade e alta capacidade. Os ións Yb3+ teñen unha sección transversal de absorción moito maior que os ións Er3+, arredor de 980 nm. Mediante o efecto de sensibilización do Yb3+ e a transferencia de enerxía do erbio e o iterbio, a luz de 1530 nm pode mellorarse considerablemente, mellorando así enormemente a eficiencia de amplificación da luz.
Nos últimos anos, o vidro de fosfato codopado con erbio-iterbio foi cada vez máis favorecido polos investigadores. Os vidro de fosfato e fluorofosfato teñen unha boa estabilidade química e térmica, así como unha ampla transmitancia infravermella e grandes características de ensanchamento non uniforme, o que os converte en materiais ideais para fibra de vidro de amplificación dopada con erbio de banda ancha e de alta ganancia. Os amplificadores de fibra dopada con Yb3+ poden lograr unha amplificación de potencia e unha pequena amplificación de sinal, o que os fai axeitados para campos como sensores de fibra óptica, comunicación láser en espazo libre e amplificación de pulsos ultracurtos. China construíu actualmente o sistema de transmisión óptica de maior capacidade e velocidade de canal único do mundo, e ten a autoestrada da información máis ampla do mundo. Os amplificadores de fibra dopados con iterbio e outras terras raras e os materiais láser desempeñan un papel crucial e significativo neles.
As características espectrais do iterbio tamén se empregan como materiais láser de alta calidade, tanto como cristais láser, vidro láser e láseres de fibra. Como material láser de alta potencia, os cristais láser dopados con iterbio formaron unha enorme serie, incluíndo dopados con iterbioitrio e aluminiogranate (Yb: YAG), dopado con iterbiogadoliniogranate de galio (Yb: GGG), fluorofosfato de calcio dopado con iterbio (Yb: FAP), fluorofosfato de estroncio dopado con iterbio (Yb: S-FAP), vanadato de itrio dopado con iterbio (Yb: YV04), borato dopado con iterbio e silicato. O láser semicondutor (LD) é un novo tipo de fonte de bombeo para láseres de estado sólido. O Yb: YAG ten moitas características axeitadas para o bombeo LD de alta potencia e converteuse nun material láser para o bombeo LD de alta potencia. O cristal Yb: S-FAP pode usarse como material láser para a fusión nuclear láser no futuro, o que chamou a atención da xente. Nos cristais láser sintonizables, hai granate de cromo, iterbio, holmio, itrio, aluminio e galio (Cr, Yb, Ho: YAGG) con lonxitudes de onda que oscilan entre 2,84 e 3,05 μ. Axustable continuamente entre m. Segundo as estatísticas, a maioría das ogivas infravermellas empregadas en mísiles de todo o mundo empregan de 3 a 5 μ. Polo tanto, o desenvolvemento de láseres Cr, Yb, Ho: YSGG pode proporcionar unha interferencia eficaz para as contramedidas de armas guiadas por infravermellos medios e ten unha importante importancia militar. China acadou unha serie de resultados innovadores a nivel avanzado internacional no campo dos cristais láser dopados con iterbio (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, etc.), resolvendo tecnoloxías clave como o crecemento de cristais e a saída láser rápida, pulsada, continua e axustable. Os resultados da investigación aplicáronse na defensa nacional, na industria e na enxeñaría científica, e os produtos de cristal dopado con iterbio exportáronse a múltiples países e rexións como Estados Unidos e Xapón.
Outra categoría importante de materiais láser de iterbio é o vidro láser. Desenvolvéronse varios vidro láser de sección transversal de alta emisión, incluíndo telurito de xermanio, niobato de silicio, borato e fosfato. Debido á facilidade de moldeo do vidro, pódese fabricar en grandes tamaños e ten características como unha alta transmitancia de luz e unha alta uniformidade, o que fai posible producir láseres de alta potencia. O coñecido vidro láser de terras raras adoitaba ser principalmente...neodimiovidro, que ten un historial de desenvolvemento de máis de 40 anos e unha tecnoloxía de produción e aplicación madura. Sempre foi o material preferido para dispositivos láser de alta potencia e utilizouse en dispositivos experimentais de fusión nuclear e armas láser. Os dispositivos láser de alta potencia construídos na China, que consisten en láserneodimioo vidro como principal medio láser, alcanzaron o nivel avanzado do mundo. Pero o vidro de neodimio láser agora enfróntase a un poderoso desafío por parte do vidro de iterbio láser.
Nos últimos anos, un gran número de estudos demostraron que moitas propiedades do vidro de iterbio láser superan as doneodimiovidro. Debido a que a luminescencia dopada con iterbio só ten dous niveis de enerxía, a eficiencia de almacenamento de enerxía é alta. Coa mesma ganancia, o vidro de iterbio ten unha eficiencia de almacenamento de enerxía 16 veces maior que o vidro de neodimio e unha vida útil de fluorescencia 3 veces maior que a do vidro de neodimio. Tamén ten vantaxes como unha alta concentración de dopaxe, ancho de banda de absorción e pode ser bombeado directamente por semicondutores, o que o fai moi axeitado para láseres de alta potencia. Non obstante, a aplicación práctica do vidro láser de iterbio adoita depender da axuda do neodimio, como o uso de Nd3+ como sensibilizador para facer que o vidro láser de iterbio funcione a temperatura ambiente e a emisión do láser μ consígase a unha lonxitude de onda m. Polo tanto, o iterbio e o neodimio son competidores e socios colaboradores no campo do vidro láser.
Axustando a composición do vidro, pódense mellorar moitas propiedades luminescentes do vidro láser de iterbio. Co desenvolvemento de láseres de alta potencia como dirección principal, os láseres feitos de vidro láser de iterbio úsanse cada vez máis na industria moderna, a agricultura, a medicina, a investigación científica e as aplicacións militares.
Uso militar: Empregar a enerxía xerada pola fusión nuclear como enerxía sempre foi un obxectivo esperado, e lograr a fusión nuclear controlada será un medio importante para que a humanidade resolva os problemas enerxéticos. O vidro láser dopado con iterbio está a converterse no material preferido para lograr melloras na fusión por confinamento inercial (ICF) no século XXI debido ao seu excelente rendemento láser.
As armas láser empregan a enorme enerxía dun raio láser para golpear e destruír obxectivos, xerando temperaturas de miles de millóns de graos Celsius e atacando directamente á velocidade da luz. Pódense denominar Nadana e teñen unha gran letalidade, especialmente axeitadas para os sistemas de armas de defensa aérea modernos na guerra. O excelente rendemento do vidro láser dopado con iterbio converteuno nun importante material básico para a fabricación de armas láser de alta potencia e alto rendemento.
O láser de fibra é unha nova tecnoloxía en rápido desenvolvemento e tamén pertence ao campo das aplicacións de vidro láser. O láser de fibra é un láser que usa fibra como medio láser, que é un produto da combinación da tecnoloxía de fibra e láser. É unha nova tecnoloxía láser desenvolvida sobre a base da tecnoloxía de amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA). Un láser de fibra está composto por un díodo láser semicondutor como fonte de bombeo, unha guía de ondas de fibra óptica e un medio de ganancia, e compoñentes ópticos como fibras de reixa e acopladores. Non require axuste mecánico da traxectoria óptica e o mecanismo é compacto e fácil de integrar. En comparación cos láseres de estado sólido e os láseres semicondutores tradicionais, ten vantaxes tecnolóxicas e de rendemento como alta calidade do feixe, boa estabilidade, forte resistencia ás interferencias ambientais, sen axuste, sen mantemento e estrutura compacta. Debido a que os ións dopados son principalmente Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3, todos os cales usan fibras de terras raras como medios de ganancia, o láser de fibra desenvolvido pola empresa tamén se pode chamar láser de fibra de terras raras.
Aplicación láser: O láser de fibra dobre revestimento dopado con iterbio de alta potencia converteuse nun campo candente na tecnoloxía láser de estado sólido a nivel internacional nos últimos anos. Ten as vantaxes dunha boa calidade de feixe, estrutura compacta e alta eficiencia de conversión, e ten amplas perspectivas de aplicación no procesamento industrial e outros campos. As fibras dopadas con iterbio dobre revestimento son axeitadas para o bombeo de láseres de semicondutores, con alta eficiencia de acoplamento e alta potencia de saída láser, e son a principal dirección de desenvolvemento das fibras dopadas con iterbio. A tecnoloxía de fibra dopada con iterbio dobre revestimento de China xa non está á par co nivel avanzado dos países estranxeiros. A fibra dopada con iterbio, a fibra dopada con iterbio dobre revestimento e a fibra codopada con erbio e iterbio desenvolvidas en China alcanzaron o nivel avanzado de produtos estranxeiros similares en termos de rendemento e fiabilidade, teñen vantaxes de custos e contan con tecnoloxías patentadas básicas para múltiples produtos e métodos.
A mundialmente recoñecida empresa alemá de láseres IPG anunciou recentemente que o seu sistema láser de fibra dopada con iterbio recentemente lanzado ten excelentes características de feixe, unha vida útil da bomba de máis de 50.000 horas, unha lonxitude de onda de emisión central de 1070 nm-1080 nm e unha potencia de saída de ata 20 kW. Utilizouse en soldadura fina, corte e perforación de rochas.
Os materiais láser son o núcleo e a base para o desenvolvemento da tecnoloxía láser. Sempre houbo un dito na industria do láser que di "unha xeración de materiais, unha xeración de dispositivos". Para desenvolver dispositivos láser avanzados e prácticos, é necesario primeiro posuír materiais láser de alto rendemento e integrar outras tecnoloxías relevantes. Os cristais láser dopados con iterbio e o vidro láser, como a nova forza dos materiais láser sólidos, están a promover o desenvolvemento innovador da comunicación por fibra óptica e a tecnoloxía láser, especialmente en tecnoloxías láser de vangarda como os láseres de fusión nuclear de alta potencia, os láseres de teselas de alta enerxía e os láseres de armas de alta enerxía.
Ademais, o iterbio tamén se emprega como activador de po fluorescente, radiocerámica, aditivos para compoñentes de memoria de ordenadores electrónicos (burbullas magnéticas) e aditivos para vidro óptico. Cómpre sinalar que o itrio e o itrio son elementos de terras raras. Aínda que existen diferenzas significativas nos nomes e símbolos dos elementos en inglés, o alfabeto fonético chinés ten as mesmas sílabas. Nalgunhas traducións ao chinés, o itrio ás veces denomínase erroneamente itrio. Neste caso, necesitamos rastrexar o texto orixinal e combinar os símbolos dos elementos para confirmalo.
Data de publicación: 13 de setembro de 2023