Iterbio: Atómico número 70, peso atómico 173.04, nombre del elemento derivado de su ubicación de descubrimiento. El contenido de Ytterbium en la corteza es de 0.000266%, principalmente presente en depósitos de oro raros de fosforita y negro. El contenido en la monazita es del 0.03%, y hay 7 isótopos naturales
Descubierto
Por: Marinak
Hora: 1878
Ubicación: Suiza
En 1878, los químicos suizos Jean Charles y G Marignac descubrieron un nuevo elemento de tierras raras en "Erbium". En 1907, Ulban y Weils señalaron que Marignac separaba una mezcla de óxido de lutetio y óxido de óxido de Ytterbium. En memoria del pequeño pueblo llamado Yteerby cerca de Estocolmo, donde se descubrió el mineral de Ytrio, este nuevo elemento se llamaba Ytterbium con el símbolo YB.
Configuración de electrones
Configuración de electrones
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14
Metal
El itterbium metálico es gris plateado, dúctil y tiene una textura suave. A temperatura ambiente, Ytterbium se puede oxidar lentamente por el aire y el agua.
Hay dos estructuras de cristal: α- El tipo es un sistema de cristal cúbico centrado en la cara (temperatura ambiente -798 ℃); β- El tipo es una red cúbica centrada en el cuerpo (por encima de 798 ℃). Punto de fusión 824 ℃, punto de ebullición 1427 ℃, densidad relativa 6.977 （α-type), 6.54 （β- tipo).
Insoluble en agua fría, soluble en ácidos y amoníaco líquido. Es bastante estable en el aire. Similar a Samario y Europium, Itterbium pertenece a la tierras raras de valencia variable, y también puede estar en un estado divalente positivo además de ser generalmente trivalente.
Debido a esta característica de valencia variable, la preparación de itterbium metálico no debe llevarse a cabo por electrólisis, sino mediante método de destilación de reducción para la preparación y purificación. Por lo general, el metal de lantano se usa como agente reductor para la destilación de reducción, utilizando la diferencia entre la alta presión de vapor del metal itterbium y la baja presión de vapor del metal de lantano. Alternativamente,tulio, iterbio, yLutetioLos concentrados se pueden usar como materias primas ylantano de metalse puede usar como agente reductor. Bajo condiciones de vacío de alta temperatura de> 1100 ℃ y <0.133PA, el itterbium metálico se puede extraer directamente mediante destilación de reducción. Al igual que Samario y Europium, el itterbium también se puede separar y purificar a través de la reducción húmeda. Por lo general, los concentrados de tulio, itterbium y lutetio se usan como materias primas. Después de la disolución, el itterbium se reduce a un estado divalente, causando diferencias significativas en las propiedades, y luego se separa de otras tierras raras trivalentes. La producción de alta purezaóxido de Ytterbiumgeneralmente se lleva a cabo por cromatografía de extracción o método de intercambio iónico。
Solicitud
Utilizado para fabricar aleaciones especiales. Las aleaciones de itterbium se han aplicado en medicina dental para experimentos metalúrgicos y químicos.
En los últimos años, Itterbium ha surgido y desarrollado rápidamente en los campos de la comunicación de fibra óptica y la tecnología láser.
Con la construcción y desarrollo de la "Carretera de información", las redes informáticas y los sistemas de transmisión de fibra óptica de larga distancia tienen requisitos cada vez más altos para el rendimiento de los materiales de fibra óptica utilizados en la comunicación óptica. Los iones de Ytterbium, debido a sus excelentes propiedades espectrales, pueden usarse como materiales de amplificación de fibra para la comunicación óptica, al igual que Erbium y Thulium. Aunque el elemento de tierras raras Erbium sigue siendo el jugador principal en la preparación de amplificadores de fibra, las fibras tradicionales de cuarzo dopadas con erbium tienen un pequeño ancho de banda de ganancia (30 nm), lo que dificulta cumplir con los requisitos de la transmisión de información de alta velocidad y alta capacidad. Los iones YB3+tienen una sección transversal de absorción mucho mayor que los iones ER3+alrededor de 980 nm. A través del efecto de sensibilización de YB3+y la transferencia de energía de Erbium e Ytterbium, la luz de 1530 nm puede mejorarse enormemente, mejorando en gran medida la eficiencia de amplificación de la luz.
En los últimos años, los investigadores han favorecido cada vez más el vidrio de fosfato dopado con CO de Erbium Ytterbium. Las gafas de fosfato y fluorofosfato tienen una buena estabilidad química y térmica, así como transmitancia infrarroja amplia y grandes características de ampliación no uniformes, lo que los convierte en materiales ideales para la banda ancha y el vidrio de fibra de amplificación dopada con erbio de alta ganancia. Los amplificadores de fibra dopados yb3+pueden lograr la amplificación de potencia y la amplificación de señal pequeña, haciéndolos adecuados para campos como sensores de fibra óptica, comunicación láser de espacio libre y amplificación de pulso ultra corto. Actualmente, China ha construido la capacidad de canal único más grande del mundo y el sistema de transmisión óptica de mayor velocidad, y tiene la carretera de información más amplia del mundo. Itterbium dopado y otros amplificadores de fibra dopados con tierras raras y materiales láser juegan un papel crucial y significativo en ellos.
Las características espectrales de Ytterbium también se usan como materiales láser de alta calidad, tanto como cristales láser, gafas láser y láseres de fibra. Como un material láser de alta potencia, los cristales láser dopados con Ytterbium han formado una serie enorme, que incluye la granate de aluminio Yttrium dopado de Ytterbium (YB: YAG), Gadolinio Gadolinium Gallium Gallium (YB: GGG), YTTERBIUM FLUROFOSO DELTERBIO fluorofosfato (YB: S-FAP), vanadato de ittrium dopado con itterbium (YB: YV04), borato dopado con itterbium y silicato. El láser semiconductor (LD) es un nuevo tipo de fuente de bomba para láseres de estado sólido. YB: YAG tiene muchas características adecuadas para el bombeo LD de alta potencia y se ha convertido en un material láser para el bombeo LD de alta potencia. YB: el cristal S-FAP puede usarse como material láser para la fusión nuclear láser en el futuro, que ha atraído la atención de las personas. En los cristales láser sintonizables, hay granate de aluminio de aluminio Holmium Holmium de cromo (CR, YB, HO: YAGG) con longitudes de onda que varían de 2.84 a 3.05 μ ajustables continuamente entre m. Según las estadísticas, la mayoría de las ojivas infrarrojas utilizadas en misiles en todo el mundo usan 3-5 μ Por lo tanto, el desarrollo de los láseres CR, YB, HO: YSGG puede proporcionar una interferencia efectiva para las contramedidas de armas guiadas infrarrojas medias, y tiene importancia militar importante. China ha logrado una serie de resultados innovadores con un nivel avanzado internacional en el campo de los cristales láser dopados con Ytterbium (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP, etc.), resolviendo tecnologías clave como el crecimiento de cristales y la salida láser rápida, pulso, continua y ajustable. Los resultados de la investigación se han aplicado en la defensa nacional, la industria y la ingeniería científica, y los productos de cristal dopados con itterbium se han exportado a múltiples países y regiones como Estados Unidos y Japón.
Otra categoría importante de materiales láser de Itterbium es el vidrio láser. Se han desarrollado varias gafas con láser de sección transversal de alta emisión, que incluyen telurito de germanio, niobato de silicio, borato y fosfato. Debido a la facilidad de moldeo de vidrio, se puede hacer en tamaños grandes y tiene características como la transmitancia de alta luz y la alta uniformidad, lo que permite producir láseres de alta potencia. El conocido vidrio láser de tierras raras solía ser principalmente vidrio de neodimio, que tiene un historial de desarrollo de más de 40 años y tecnología madura de producción y aplicación. Siempre ha sido el material preferido para dispositivos láser de alta potencia y se ha utilizado en dispositivos experimentales de fusión nuclear y armas láser. Los dispositivos láser de alta potencia construidos en China, que consisten en vidrio de neodimio láser como medio láser principal, han alcanzado el nivel avanzado del mundo. Pero el vidrio de neodimio láser ahora enfrenta un poderoso desafío del vidrio láser Ytterbium.
En los últimos años, una gran cantidad de estudios han demostrado que muchas propiedades del vidrio láser Ytterbium exceden las del vidrio de neodimio. Debido al hecho de que la luminiscencia dopada con itterbium solo tiene dos niveles de energía, la eficiencia de almacenamiento de energía es alta. Con la misma ganancia, el vidrio de itterbium tiene una eficiencia de almacenamiento de energía 16 veces mayor que el vidrio de neodimio, y una vida útil de fluorescencia 3 veces que la de vidrio de neodimio. También tiene ventajas, como la alta concentración de dopaje, el ancho de banda de absorción, y puede ser bombeado directamente por semiconductores, lo que lo hace muy adecuado para láseres de alta potencia. Sin embargo, la aplicación práctica del vidrio láser de Itterbium a menudo se basa en la asistencia de neodimio, como el uso de ND3+como un sensibilizador para hacer que el vidrio láser de itterbium funcione a temperatura ambiente y la emisión de láser μ se logra a la longitud de onda M. Entonces, Ytterbium y Neodimio son competidores y socios colaborativos en el campo del vidrio láser.
Al ajustar la composición del vidrio, se pueden mejorar muchas propiedades luminiscentes del vidrio láser itterbium. Con el desarrollo de los láseres de alta potencia como la dirección principal, los láseres hechos de vidrio láser de Itterbium se utilizan cada vez más en la industria moderna, la agricultura, la medicina, la investigación científica y las aplicaciones militares.
Uso militar: el uso de la energía generada por la fusión nuclear como energía siempre ha sido un objetivo esperado, y lograr la fusión nuclear controlada será un medio importante para que la humanidad resuelva los problemas de energía. El vidrio láser dopado con itterbium se está convirtiendo en el material preferido para lograr actualizaciones de fusión de confinamiento inercial (ICF) en el siglo XXI debido a su excelente rendimiento láser.
Las armas láser usan la enorme energía de un haz láser para atacar y destruir objetivos, generando temperaturas de miles de millones de grados centígrados y atacando directamente a la velocidad de la luz. Se les puede referir como Nadana y tienen una gran letalidad, especialmente adecuada para los sistemas modernos de armas de defensa aérea en la guerra. El excelente rendimiento del vidrio láser dopado de Itterbium lo ha convertido en un material básico importante para fabricar armas láser de alta potencia y alto rendimiento.
El láser de fibra es una nueva tecnología en rápido desarrollo y también pertenece al campo de las aplicaciones de vidrio láser. El láser de fibra es un láser que utiliza fibra como medio láser, que es un producto de la combinación de fibra y tecnología láser. Es una nueva tecnología láser desarrollada sobre la base de la tecnología de amplificador de fibra dopada de Erbium (EDFA). Un láser de fibra está compuesto por un diodo láser semiconductor como fuente de bomba, una guía de onda de fibra óptica y un medio de ganancia, y componentes ópticos, como fibras de rejilla y acopladores. No requiere un ajuste mecánico de la ruta óptica, y el mecanismo es compacto y fácil de integrar. En comparación con los láseres tradicionales de estado sólido y los láseres de semiconductores, tiene ventajas tecnológicas y de rendimiento, como alta calidad de haz, buena estabilidad, fuerte resistencia a la interferencia ambiental, sin ajuste, sin mantenimiento y estructura compacta. Debido al hecho de que los iones dopados son principalmente nd+3, yb+3, er+3, tm+3, ho+3, todos los cuales usan fibras de tierras raras como medios de ganancia, el láser de fibra desarrollado por la compañía también puede llamarse un láser de fibra de tierras raras.
Aplicación láser: el láser de fibra doble dopado con dopaje dopado con alta potencia se ha convertido en un campo caliente en la tecnología láser de estado sólido a nivel internacional en los últimos años. Tiene las ventajas de la buena calidad del haz, la estructura compacta y la alta eficiencia de conversión, y tiene amplias perspectivas de aplicaciones en procesamiento industrial y otros campos. Las fibras dopadas con doble revestimiento de Ytterbium son adecuados para el bombeo láser de semiconductores, con alta eficiencia de acoplamiento y alta potencia de salida de láser, y son la principal dirección de desarrollo de las fibras dopadas de Ytterbium. La tecnología de fibra dopada con doble revestimiento de China ya no está a la par del nivel avanzado de países extranjeros. La fibra dopada con itterbium, la fibra dopada con itterbio doble revestido y la fibra dopada con icterbium de Erbium desarrollada en China han alcanzado el nivel avanzado de productos extranjeros similares en términos de rendimiento y confiabilidad, tienen ventajas de costos y tienen tecnologías patentadas centrales para múltiples productos y métodos.
La mundialmente de renombre, la compañía de láser IPG de renombre mundial anunció recientemente que su sistema láser de fibra dopado de itterbium recientemente lanzado tiene excelentes características de haz, una vida útil de más de 50000 horas, una longitud de onda de emisión central de 1070NM-1080NM y una potencia de salida de hasta 20kW. Se ha aplicado en soldadura fina, corte y perforación de rocas.
Los materiales láser son el núcleo y la base para el desarrollo de la tecnología láser. Siempre ha habido un dicho en la industria láser que "una generación de materiales, una generación de dispositivos". Para desarrollar dispositivos láser avanzados y prácticos, es necesario poseer primero materiales láser de alto rendimiento e integrar otras tecnologías relevantes. Los cristales láser dopados con itterbium y el vidrio láser, como la nueva fuerza de los materiales láser sólidos, están promoviendo el desarrollo innovador de la comunicación de fibra óptica y la tecnología de láser, especialmente en tecnologías láser de vanguardia, como los láseres de fusión nuclear de alta potencia, láser de alta energía y láser de matrimonio de alta energía y armaduras de alta energía.
Además, Ytterbium también se usa como activador de polvo fluorescente, cerámica de radio, aditivos para componentes electrónicos de memoria de la computadora (burbujas magnéticas) y aditivos de vidrio óptico. Cabe señalar que el itrio y el itrio son elementos de tierras raras. Aunque existen diferencias significativas en los nombres y símbolos de elementos en inglés, el alfabeto fonético chino tiene las mismas sílabas. En algunas traducciones chinas, el itrio a veces se conoce erróneamente como ittrium. En este caso, necesitamos rastrear el texto original y combinar los símbolos del elemento para confirmar.
Tiempo de publicación: agosto-30-2023