Iterbij: atomsko število 70, atomska masa 173,04, ime elementa, izpeljano po kraju odkritja. VsebinaiterbijV skorji je 0,000266 %, prisoten je predvsem v nahajališčih fosforita in črnega redkega zlata, medtem ko je vsebnost v monazitu 0,03 %, s 7 naravnimi izotopi.
Odkrivanje zgodovine
Odkril/a: Marinak
Čas: 1878
Lokacija: Švica
Leta 1878 sta švicarska kemika Jean Charles in G. Marignac odkrila nov redkozemeljski element, "erbij". Leta 1907 sta Ulban in Weils poudarila, da je Marignac ločil mešanico lutecijevega oksida in iterbijevega oksida. V spomin na majhno vas Yteerby blizu Stockholma, kjer so odkrili itrijevo rudo, so ta novi element poimenovali iterbij s simbolom Yb.
Elektronska konfiguracija
1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d10 4p6 5s² 4d10 5p6 6s² 4f14
Kovina
Kovinski iterbijJe srebrno sive barve, duktilen in ima mehko teksturo. Pri sobni temperaturi lahko iterbij počasi oksidira z zrakom in vodo.
Obstajata dve kristalni strukturi: α - tip je ploskovno centriran kubični kristalni sistem (sobna temperatura -798 ℃); β - tip je prostorsko centrirana kubična kristalna mreža (nad 798 ℃). Tališče 824 ℃, vrelišče 1427 ℃, relativna gostota 6,977 (α-tip), 6,54 (β-tip).
Netopen v hladni vodi, topen v kislinah in tekočem amoniaku. Na zraku je precej stabilen. Podobno kot samarij in evropij spada tudi iterbij med redke zemeljne elemente s spremenljivo valenco in je lahko poleg tega, da je običajno trivalenten, tudi v pozitivnem dvovalentnem stanju.
Zaradi te spremenljive valenčne značilnosti se priprava kovinskega iterbija ne sme izvajati z elektrolizo, temveč z metodo redukcijske destilacije za pripravo in čiščenje. Običajno,kovinski lantanse uporablja kot redukcijsko sredstvo za redukcijsko destilacijo, pri čemer se izkorišča razlika med visokim parnim tlakom kovinskega iterbija in nizkim parnim tlakom kovinskega lantana. Druga možnost je,tulij, iterbijinlutecijKoncentrati se lahko uporabljajo kot surovine, kovinski lantan pa kot redukcijsko sredstvo. Pri visokotemperaturnem vakuumu > 1100 ℃ in < 0,133 Pa se lahko kovinski iterbij neposredno ekstrahira z redukcijsko destilacijo. Kot na primersamarijinevropij,Iterbij je mogoče ločiti in očistiti tudi z mokro redukcijo. Običajno se kot surovine uporabljajo koncentrati tulija, iterbija in lutecija. Po raztapljanju se iterbij reducira v dvovalentno stanje, kar povzroči znatne razlike v lastnostih, nato pa se loči od drugih trivalentnih redkih zemelj. Proizvodnja visoko čistega iterbijevega oksida se običajno izvaja z ekstrakcijsko kromatografijo ali ionsko izmenjevalno metodo.
Uporaba
Uporablja se za izdelavo posebnih zlitin.Iterbijeve zlitinese uporabljajo v zobozdravstvu za metalurške in kemijske poskuse.
V zadnjih letih se je iterbij pojavil in hitro razvil na področju optičnih komunikacij in laserske tehnologije.
Z gradnjo in razvojem »informacijske avtoceste« imajo računalniška omrežja in sistemi za prenos optičnih vlaken na dolge razdalje vse višje zahteve glede zmogljivosti materialov optičnih vlaken, ki se uporabljajo v optični komunikaciji. Iterbijevi ioni se zaradi svojih odličnih spektralnih lastnosti lahko uporabljajo kot materiali za ojačanje vlaken za optično komunikacijo, tako koterbijintulijČeprav je redkozemeljski element erbij še vedno glavni akter pri izdelavi vlakenskih ojačevalnikov, imajo tradicionalna z erbijem dopirana kremenova vlakna majhno pasovno širino ojačanja (30 nm), zaradi česar je težko izpolniti zahteve za visokohitrostni in visokozmogljiv prenos informacij. Ioni Yb3+ imajo okoli 980 nm veliko večji absorpcijski presek kot ioni Er3+. Zaradi senzibilizacijskega učinka Yb3+ in prenosa energije erbija in iterbija se lahko svetloba pri 1530 nm močno izboljša, s čimer se močno izboljša učinkovitost ojačanja svetlobe.
V zadnjih letih raziskovalci vse bolj dajejo prednost fosfatnemu steklu, dopiranemu z erbijem in iterbijem. Fosfatna in fluorofosfatna stekla imajo dobro kemijsko in toplotno stabilnost, široko infrardečo prepustnost in velike neenakomerne širitvene lastnosti, zaradi česar so idealni materiali za širokopasovna in visoko ojačana ojačevalna steklena vlakna, dopirana z erbijem. Ojačevalniki z vlakni, dopirani z Yb3+, lahko dosežejo ojačanje moči in ojačanje majhnih signalov, zaradi česar so primerni za področja, kot so optični senzorji, laserska komunikacija v prostem prostoru in ojačanje ultra kratkih impulzov. Kitajska je trenutno zgradila največji enokanalni sistem z največjo zmogljivostjo in najhitrejšo hitrostjo optičnega prenosa na svetu ter ima najširšo informacijsko avtocesto na svetu. Ojačevalniki z vlakni in laserski materiali, dopirani z iterbijem in drugimi redkimi zemeljami, igrajo pri tem ključno in pomembno vlogo.
Spektralne značilnosti iterbija se uporabljajo tudi kot visokokakovostni laserski materiali, tako kot laserski kristali, laserska stekla kot vlaknasti laserji. Kot visokozmogljiv laserski material so laserski kristali, dopirani z iterbijem, tvorili ogromno serijo, vključno z iterbijem dopiranimi kristali.itrij aluminijgranat (Yb: YAG), dopiran z iterbijemgadolinijgalijev granat (Yb: GGG), z iterbijem dopiran kalcijev fluorofosfat (Yb: FAP), z iterbijem dopiran stroncijev fluorofosfat (Yb: S-FAP), z iterbijem dopiran itrijev vanadat (Yb: YV04), z iterbijem dopiran borat in silikat. Polprevodniški laser (LD) je nova vrsta črpalnega vira za trdne laserje. Yb: YAG ima številne značilnosti, primerne za visokozmogljivo črpanje LD, in je postal laserski material za visokozmogljivo črpanje LD. Kristal Yb: S-FAP se lahko v prihodnosti uporablja kot laserski material za lasersko jedrsko fuzijo, kar je pritegnilo pozornost ljudi. V nastavljivih laserskih kristalih je kromov iterbij, holmij, itrij, aluminijev galijev granat (Cr, Yb, Ho: YAGG) z valovnimi dolžinami od 2,84 do 3,05 μ. Neprekinjeno nastavljiv med m. Glede na statistiko večina infrardečih bojnih glav, ki se uporabljajo v raketah po vsem svetu, uporablja 3-5 μ. Zato lahko razvoj laserjev Cr, Yb, Ho:YSGG zagotovi učinkovito interferenco za protiukrepe vodenega orožja v srednjem infrardečem območju in ima pomemben vojaški pomen. Kitajska je dosegla vrsto inovativnih rezultatov z mednarodno napredno ravnijo na področju laserskih kristalov, dopiranih z iterbijem (Yb:YAG, Yb:FAP, Yb:SFAP itd.), s čimer je rešila ključne tehnologije, kot sta rast kristalov in hiter, impulzni, neprekinjen in nastavljiv laserski izhod. Rezultati raziskav so bili uporabljeni v nacionalni obrambi, industriji in znanstvenem inženirstvu, izdelki iz kristalov, dopiranih z iterbijem, pa so bili izvoženi v številne države in regije, kot sta Združene države Amerike in Japonska.
Druga pomembna kategorija iterbijevih laserskih materialov je lasersko steklo. Razvita so bila različna laserska stekla z visokim presekom emisij, vključno z germanijevim teluritom, silicijevim niobatom, boratom in fosfatom. Zaradi enostavnosti oblikovanja stekla ga je mogoče izdelati v velikih velikostih in ima lastnosti, kot sta visoka prepustnost svetlobe in visoka enakomernost, kar omogoča izdelavo laserjev z veliko močjo. Znano lasersko steklo iz redkih zemelj se je prej uporabljalo predvsemneodimsteklo, ki ima več kot 40 let zgodovine razvoja ter zrelo tehnologijo proizvodnje in uporabe. Vedno je bil prednostni material za visokozmogljive laserske naprave in se je uporabljal v eksperimentalnih napravah za jedrsko fuzijo in laserskem orožju. Visokozmogljive laserske naprave, izdelane na Kitajskem, so sestavljene iz laserjaneodimSteklo kot glavni laserski medij je doseglo svetovno napredno raven. Vendar se lasersko neodimsko steklo zdaj sooča z močnim izzivom laserskega iterbijevega stekla.
V zadnjih letih je veliko število študij pokazalo, da številne lastnosti laserskega iterbijevega stekla presegajo lastnosti ...neodimsteklo. Ker ima luminiscenca, dopirana z iterbijem, le dve energijski ravni, je učinkovitost shranjevanja energije visoka. Ob enakem ojačanju ima iterbijevo steklo 16-krat večjo učinkovitost shranjevanja energije kot neodimovo steklo in 3-krat večjo življenjsko dobo fluorescence kot neodimovo steklo. Ima tudi prednosti, kot so visoka koncentracija dopiranja, absorpcijska pasovna širina in možnost neposrednega črpanja s polprevodniki, zaradi česar je zelo primerno za visokozmogljive laserje. Vendar pa praktična uporaba iterbijevega laserskega stekla pogosto temelji na pomoči neodima, na primer uporaba Nd3+ kot senzibilizatorja, da iterbijevo lasersko steklo deluje pri sobni temperaturi, emisija μ laserja pa se doseže pri valovni dolžini m. Torej sta iterbij in neodim tako konkurenta kot tudi sodelujoča partnerja na področju laserskega stekla.
Z prilagoditvijo sestave stekla je mogoče izboljšati številne luminiscenčne lastnosti iterbijevega laserskega stekla. Z razvojem visokozmogljivih laserjev kot glavne smeri se laserji iz iterbijevega laserskega stekla vse bolj uporabljajo v sodobni industriji, kmetijstvu, medicini, znanstvenih raziskavah in vojaških aplikacijah.
Vojaška uporaba: Uporaba energije, ki jo ustvarja jedrska fuzija, je bila vedno pričakovani cilj, doseganje nadzorovane jedrske fuzije pa bo pomembno sredstvo za človeštvo pri reševanju energetskih problemov. Z iterbijem dopirano lasersko steklo postaja v 21. stoletju zaradi odlične laserske zmogljivosti prednostni material za doseganje nadgradenj inercialne konfinirane fuzije (ICF).
Lasersko orožje uporablja ogromno energijo laserskega žarka za zadetek in uničenje ciljev, pri čemer ustvarja temperature v višini milijard stopinj Celzija in neposredno napada s svetlobno hitrostjo. Imenujemo ga Nadana in ima veliko smrtonosnost, še posebej primerno za sodobne sisteme zračne obrambe v vojskovanju. Odlična zmogljivost laserskega stekla, dopiranega z iterbijem, ga je naredila za pomemben osnovni material za izdelavo visokozmogljivega laserskega orožja.
Vlaknasti laser je hitro razvijajoča se nova tehnologija in spada tudi na področje uporabe laserskega stekla. Vlaknasti laser je laser, ki uporablja vlakna kot laserski medij, ki je produkt kombinacije vlaken in laserske tehnologije. Gre za novo lasersko tehnologijo, razvito na osnovi tehnologije erbijevega vlaknastega ojačevalnika (EDFA). Vlaknasti laser je sestavljen iz polprevodniške laserske diode kot črpalnega vira, optičnega valovoda in ojačevalnega medija ter optičnih komponent, kot so mrežasta vlakna in spojniki. Ne potrebuje mehanskega prilagajanja optične poti, mehanizem pa je kompakten in enostaven za integracijo. V primerjavi s tradicionalnimi trdnimi in polprevodniškimi laserji ima tehnološke in zmogljivostne prednosti, kot so visoka kakovost žarka, dobra stabilnost, močna odpornost na okoljske motnje, brez prilagajanja, brez vzdrževanja in kompaktna struktura. Ker so dopirani ioni predvsem Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3, ki vsi uporabljajo vlakna redkih zemelj kot ojačevalni medij, lahko vlaknasti laser, ki ga je razvilo podjetje, imenujemo tudi vlaknasti laser redkih zemelj.
Uporaba laserja: Visokozmogljivi dvojno prevlečeni vlakenski laser, dopiran z iterbijem, je v zadnjih letih postal mednarodno vroče področje tehnologije trdnih laserjev. Ima prednosti dobre kakovosti žarka, kompaktne strukture in visoke učinkovitosti pretvorbe ter ima široke možnosti uporabe v industrijski predelavi in na drugih področjih. Dvojno prevlečena vlakna, dopirana z iterbijem, so primerna za črpanje s polprevodniškim laserjem, imajo visoko učinkovitost sklopitve in visoko izhodno moč laserja ter so glavna smer razvoja vlaken, dopiranih z iterbijem. Kitajska tehnologija dvojno prevlečenih vlaken, dopiranih z iterbijem, ni več na ravni napredne ravni tujih držav. Vlakna, dopirana z iterbijem, dvojno prevlečena vlakna, dopirana z iterbijem, in vlakna, so-dopirana z erbijem in iterbijem, razvita na Kitajskem, so dosegla napredno raven podobnih tujih izdelkov v smislu zmogljivosti in zanesljivosti, imajo stroškovne prednosti in imajo temeljne patentirane tehnologije za več izdelkov in metod.
Svetovno znano nemško podjetje za IPG laserje je nedavno objavilo, da ima njihov novo predstavljeni sistem vlakenskega laserja, dopiranega z iterbijem, odlične lastnosti žarka, življenjsko dobo črpalke več kot 50.000 ur, centralno valovno dolžino emisije 1070 nm–1080 nm in izhodno moč do 20 kW. Uporablja se pri finem varjenju, rezanju in vrtanju kamnin.
Laserski materiali so jedro in temelj razvoja laserske tehnologije. V laserski industriji je vedno veljal rek, da je »ena generacija materialov, ena generacija naprav«. Za razvoj naprednih in praktičnih laserskih naprav je treba najprej imeti visokozmogljive laserske materiale in integrirati druge ustrezne tehnologije. Z iterbijem dopirani laserski kristali in lasersko steklo kot nova sila trdnih laserskih materialov spodbujajo inovativen razvoj optičnih komunikacijskih vlaken in laserske tehnologije, zlasti pri najsodobnejših laserskih tehnologijah, kot so visokozmogljivi jedrski fuzijski laserji, visokoenergijski laserji z utripajočimi ploščicami in visokoenergijski orožni laserji.
Poleg tega se iterbij uporablja tudi kot aktivator fluorescentnega prahu, radiokeramika, dodatki za elektronske računalniške pomnilniške komponente (magnetni mehurčki) in dodatki za optično steklo. Treba je poudariti, da sta itrij in itrij oba redkozemeljska elementa. Čeprav obstajajo znatne razlike v angleških imenih in simbolih elementov, ima kitajska fonetična abeceda enake zloge. V nekaterih kitajskih prevodih se itrij včasih pomotoma imenuje itrij. V tem primeru moramo slediti izvirnemu besedilu in združiti simbole elementov, da to potrdimo.
Čas objave: 13. september 2023