Sehrli Nadir Yer Elementi: İtterbium

İtterbium: atom nömrəsi 70, atom çəkisi 173.04, elementin adı kəşf yerindən götürülüb. Yer qabığında iterbiumun miqdarı 0,000266% təşkil edir, əsasən fosforit və qara nadir qızıl yataqlarında olur. Monazitin tərkibi 0,03% təşkil edir və 7 təbii izotop var

Kəşf olundu

Müəllif: Marinak

Vaxt: 1878

Məkan: İsveçrə

1878-ci ildə isveçrəli kimyaçılar Jean Charles və G Marignac "erbium"da yeni nadir torpaq elementi kəşf etdilər. 1907-ci ildə Ulban və Weils Marignacın lutetium oksidi və iterbium oksidinin qarışığını ayırdığını qeyd etdilər. İtrium filizinin aşkar edildiyi Stokholm yaxınlığındakı Yteerby adlı kiçik kəndin xatirəsinə bu yeni element Yb simvolu ilə İtterbium adlandırıldı.

Elektron konfiqurasiyası

Elektron konfiqurasiyası
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14

Metal

Metal iterbium gümüşü boz rəngdədir, elastikdir və yumşaq bir quruluşa malikdir. Otaq temperaturunda iterbium hava və su ilə yavaş-yavaş oksidləşə bilər.

İki kristal quruluş var: α- Növ üz mərkəzli kub kristal sistemidir (otaq temperaturu -798 ℃); β- Növ, bədən mərkəzli kubik (798 ℃-dən yuxarı) qəfəsdir. Ərimə temperaturu 824 ℃, qaynama temperaturu 1427 ℃, nisbi sıxlıq 6.977（ α- Tip), 6.54（ β- Tip).

Soyuq suda həll olunmur, turşularda və maye ammonyakda həll olunur. Havada olduqca sabitdir. Samarium və europium kimi, iterbium dəyişən valent nadir torpaq növünə aiddir və adətən üçvalent olmaqla yanaşı, müsbət ikivalent vəziyyətdə də ola bilər.

Bu dəyişkən valentlik xarakteristikasına görə, metal iterbiumun hazırlanması elektrolizlə deyil, hazırlanması və təmizlənməsi üçün reduksiya distillə üsulu ilə aparılmalıdır. Adətən, lantan metalı iterbium metalının yüksək buxar təzyiqi ilə lantan metalının aşağı buxar təzyiqi arasındakı fərqdən istifadə edərək reduksiya distilləsi üçün azaldıcı vasitə kimi istifadə olunur. Alternativ olaraq,tulium, iterbium, vəlutetiumkonsentratlardan xammal kimi istifadə oluna bilər vəmetal lantanazaldıcı vasitə kimi istifadə edilə bilər. >1100 ℃ və <0,133Pa yüksək temperaturlu vakuum şəraitində metal iterbium reduksiya distilləsi ilə birbaşa çıxarıla bilər. Samarium və europium kimi, iterbium da yaş reduksiya yolu ilə ayrıla və təmizlənə bilər. Adətən, tulium, iterbium və lutetium konsentratları xammal kimi istifadə olunur. Həll edildikdən sonra iterbium ikivalent vəziyyətə düşür, xassələrdə əhəmiyyətli fərqlərə səbəb olur və sonra digər üçvalentli nadir torpaqlardan ayrılır. Yüksək təmizlikdə istehsaliterbium oksidiadətən ekstraksiya xromatoqrafiyası və ya ion mübadiləsi üsulu ilə aparılır.

Ərizə

Xüsusi ərintilərin istehsalı üçün istifadə olunur. İtterbium ərintiləri stomatologiyada metallurgiya və kimyəvi təcrübələr üçün tətbiq edilmişdir.

Son illərdə iterbium fiber-optik rabitə və lazer texnologiyası sahələrində yaranıb və sürətlə inkişaf edib.

"İnformasiya magistralının" tikintisi və inkişafı ilə kompüter şəbəkələri və uzun məsafəli optik lif ötürmə sistemləri optik rabitədə istifadə olunan fiber optik materialların performansına getdikcə daha yüksək tələblərə malikdir. İtterbium ionları, əla spektral xüsusiyyətlərinə görə, erbium və tulium kimi optik rabitə üçün lif gücləndirici materiallar kimi istifadə edilə bilər. Nadir torpaq elementi erbium hələ də lif gücləndiricilərinin hazırlanmasında əsas oyunçu olsa da, ənənəvi erbium qatqılı kvars lifləri kiçik qazanc bant genişliyinə (30nm) malikdir və bu, yüksək sürətli və yüksək tutumlu məlumat ötürülməsi tələblərini yerinə yetirməyi çətinləşdirir. Yb3+ionları 980nm ətrafında Er3+ionlarından daha böyük udulma kəsiyinə malikdir. Yb3+ sensibilizasiya effekti və erbium və itterbiumun enerji ötürülməsi sayəsində 1530nm işıq böyük ölçüdə gücləndirilə bilər və bununla da işığın gücləndirmə effektivliyini xeyli yaxşılaşdırmaq olar.

Son illərdə erbium ytterbium co qatqılı fosfat şüşəsi tədqiqatçılar tərəfindən getdikcə daha çox bəyənilir. Fosfat və flüorofosfat şüşələri yaxşı kimyəvi və istilik sabitliyinə, həmçinin geniş infraqırmızı keçiriciliyə və böyük qeyri-bərabər genişlənmə xüsusiyyətlərinə malikdir, bu da onları genişzolaqlı və yüksək qazanclı erbium qatqılı gücləndirici fiber şüşə üçün ideal materiallar edir. Yb3+ qatqılı lif gücləndiriciləri gücün gücləndirilməsinə və kiçik siqnal gücləndirilməsinə nail ola bilər ki, bu da onları fiber optik sensorlar, boş kosmik lazer rabitəsi və ultra qısa impuls gücləndirilməsi kimi sahələr üçün uyğun edir. Çin hazırda dünyanın ən böyük tək kanal tutumu və ən sürətli optik ötürmə sistemini inşa edib və dünyada ən geniş məlumat magistralına malikdir. İtterbium qatqılı və digər nadir torpaq qatqılı lif gücləndiriciləri və lazer materialları onlarda həlledici və əhəmiyyətli rol oynayır.

İtterbiumun spektral xüsusiyyətləri həm də lazer kristalları, lazer şüşələri və fiber lazerlər kimi yüksək keyfiyyətli lazer materialları kimi istifadə olunur. Yüksək güclü lazer materialı olaraq, iterbium qatqılı lazer kristalları, iterbium qatqılı itrium alüminium qranat (Yb: YAG), iterbium qatqılı gadolinium qallium qranat (Yb: GGG), iterbium qatqılı kalsium florofosfat (Yb: GGG) daxil olmaqla böyük bir sıra meydana gətirmişdir. , iterbium qatqılı stronsium florofosfat (Yb: S-FAP), iterbiy qatqılı itrium vanadat (Yb: YV04), iterbiy qatqılı borat və silikat. Yarımkeçirici lazer (LD) bərk vəziyyətdə olan lazerlər üçün nasos mənbəyinin yeni növüdür. Yb: YAG yüksək güclü LD nasosu üçün uyğun bir çox xüsusiyyətlərə malikdir və yüksək güclü LD nasosu üçün lazer materialına çevrilmişdir. Yb: S-FAP kristalı gələcəkdə lazer nüvə sintezi üçün lazer materialı kimi istifadə oluna bilər ki, bu da insanların diqqətini cəlb edib. Tənzimlənən lazer kristallarında dalğa uzunluqları 2,84 ilə 3,05 μ arasında dəyişən xrom itterbium holmium itrium alüminium qallium qranatı (Cr, Yb, Ho: YAGG) var, m arasında davamlı olaraq tənzimlənir. Statistikaya görə, bütün dünyada raketlərdə istifadə olunan infraqırmızı döyüş başlıqlarının əksəriyyəti 3-5 μ istifadə edir. Buna görə də Cr, Yb, Ho: YSGG lazerlərinin inkişafı orta infraqırmızı idarə olunan silahların əks tədbirləri üçün effektiv müdaxiləni təmin edə bilir və mühüm hərbi əhəmiyyətə malikdir. Çin, kristal böyüməsi və lazer sürəti, nəbz, nəbz kimi əsas texnologiyaları həll edərək, iterbium qatqılı lazer kristalları (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP və s.) sahəsində beynəlxalq qabaqcıl səviyyəyə malik bir sıra innovativ nəticələr əldə etmişdir. davamlı və tənzimlənən çıxış. Tədqiqatın nəticələri milli müdafiə, sənaye və elmi mühəndislikdə tətbiq edilib və iterbium qatqılı kristal məhsulları ABŞ və Yaponiya kimi bir çox ölkə və regionlara ixrac edilib.

İtterbium lazer materiallarının başqa bir əsas kateqoriyası lazer şüşəsidir. Müxtəlif yüksək emissiyalı kəsikli lazer eynəkləri, o cümlədən germanium tellurit, silisium niobat, borat və fosfat hazırlanmışdır. Şüşə qəlibləmə asanlığına görə, böyük ölçülərdə hazırlana bilər və yüksək işıq keçiriciliyi və yüksək vahidlik kimi xüsusiyyətlərə malikdir, yüksək güclü lazerlər istehsal etməyə imkan verir. Tanış nadir torpaq lazer şüşəsi, əsasən, 40 ildən çox inkişaf tarixinə və yetkin istehsal və tətbiq texnologiyasına malik olan neodimium şüşəsi idi. O, həmişə yüksək güclü lazer cihazları üçün üstünlük təşkil edən material olub və nüvə sintezi üzrə eksperimental cihazlarda və lazer silahlarında istifadə olunub. Əsas lazer mühiti kimi lazer neodim şüşəsindən ibarət Çində qurulan yüksək güclü lazer cihazları dünyanın qabaqcıl səviyyəsinə çatmışdır. Lakin lazer neodim şüşəsi indi lazer iterbiy şüşəsinin güclü problemi ilə üzləşir.

Son illərdə çoxlu sayda tədqiqatlar göstərdi ki, lazer iterbium şüşəsinin bir çox xüsusiyyətləri neodim şüşəsinin xüsusiyyətlərini üstələyir. İtterbium qatqılı lüminesans yalnız iki enerji səviyyəsinə malik olduğuna görə enerji saxlama səmərəliliyi yüksəkdir. Eyni zamanda, iterbium şüşəsi neodim şüşədən 16 dəfə yüksək enerji saxlama səmərəliliyinə və neodim şüşəsindən 3 dəfə flüoresans ömrünə malikdir. O, həmçinin yüksək dopinq konsentrasiyası, udma bant genişliyi kimi üstünlüklərə malikdir və birbaşa yarımkeçiricilər tərəfindən pompalana bilər, bu da onu yüksək güclü lazerlər üçün çox uyğun edir. Bununla belə, iterbium lazer şüşəsinin praktik tətbiqi tez-tez neodimiumun köməyinə əsaslanır, məsələn, iterbium lazer şüşəsinin otaq temperaturunda işləməsi və μ Lazer emissiyasının m dalğa uzunluğunda əldə edilməsi üçün həssaslaşdırıcı kimi Nd3+ istifadə olunur. Beləliklə, ytterbium və neodimium lazer şüşəsi sahəsində həm rəqiblər, həm də əməkdaşlıq tərəfdaşlarıdır.

Şüşə tərkibini tənzimləməklə, iterbium lazer şüşəsinin bir çox luminescent xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq olar. Əsas istiqamət kimi yüksək güclü lazerlərin inkişafı ilə iterbium lazer şüşəsindən hazırlanmış lazerlər müasir sənaye, kənd təsərrüfatı, tibb, elmi tədqiqatlar və hərbi tətbiqlərdə getdikcə daha çox istifadə olunur.

Hərbi istifadə: Nüvə sintezi nəticəsində yaranan enerjinin enerji kimi istifadə edilməsi həmişə gözlənilən məqsəd olub və idarə olunan nüvə sintezinə nail olmaq bəşəriyyət üçün enerji problemlərini həll etmək üçün mühüm vasitə olacaq. İtterbium qatqılı lazer şüşəsi, əla lazer performansına görə 21-ci əsrdə inertial qapalı birləşmə (ICF) təkmilləşdirmələrinə nail olmaq üçün üstünlük verilən materiala çevrilir.

Lazer silahları hədəfləri vurmaq və məhv etmək üçün lazer şüasının nəhəng enerjisindən istifadə edir, milyardlarla dərəcə Selsi temperaturu yaradır və birbaşa işıq sürəti ilə hücum edir. Onlar Nadana adlandırıla bilər və böyük ölümcül xüsusiyyətlərə malikdir, xüsusilə də müharibədə müasir hava hücumundan müdafiə silah sistemləri üçün uyğundur. İtterbium qatqılı lazer şüşəsinin əla performansı onu yüksək güclü və yüksək performanslı lazer silahlarının istehsalı üçün mühüm əsas materiala çevirmişdir.

Fiber lazer sürətlə inkişaf edən yeni texnologiyadır və eyni zamanda lazer şüşəsi tətbiqləri sahəsinə aiddir. Fiber lazer, lif və lazer texnologiyasının birləşməsinin məhsulu olan lazer mühiti kimi lifdən istifadə edən bir lazerdir. Bu, erbium qatqılı fiber gücləndirici (EDFA) texnologiyası əsasında hazırlanmış yeni lazer texnologiyasıdır. Fiber lazer nasos mənbəyi kimi yarımkeçirici lazer diodundan, fiber optik dalğa ötürücüsünün və qazanc mühitindən və ızgara lifləri və bağlayıcılar kimi optik komponentlərdən ibarətdir. Optik yolun mexaniki tənzimlənməsini tələb etmir və mexanizm yığcamdır və inteqrasiya etmək asandır. Ənənəvi bərk cisimli lazerlər və yarımkeçirici lazerlərlə müqayisədə yüksək şüa keyfiyyəti, yaxşı sabitlik, ətraf mühitə müdaxiləyə güclü müqavimət, heç bir tənzimləmə, texniki xidmət tələb olunmaması və yığcam struktur kimi texnoloji və performans üstünlüklərinə malikdir. Tərkibli ionların əsasən Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3 olması səbəbindən nadir torpaq liflərindən qazanc mühiti kimi istifadə edildiyi üçün şirkət tərəfindən hazırlanmış fiber lazer də nadir torpaq lifli lazer adlandırıla bilər.

Lazer tətbiqi: Yüksək güclü iterbium qatqılı ikiqat örtüklü fiber lazer son illərdə beynəlxalq miqyasda bərk cisim lazer texnologiyasında isti sahəyə çevrilmişdir. O, yaxşı şüa keyfiyyəti, yığcam struktur və yüksək konversiya səmərəliliyinin üstünlüklərinə malikdir və sənaye emalında və digər sahələrdə geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir. İkiqat örtüklü iterbium qatqılı liflər yüksək birləşmə səmərəliliyi və yüksək lazer çıxış gücü ilə yarımkeçirici lazer nasosu üçün uyğundur və ytterbium qatqılı liflərin əsas inkişaf istiqamətidir. Çinin ikiqat örtüklü iterbium qatqılı lif texnologiyası artıq xarici ölkələrin qabaqcıl səviyyəsi ilə eyni səviyyədə deyil. Çində hazırlanmış iterbium qatqılı lif, ikiqat örtüklü iterbium qatqılı lif və erbium iterbium qatqılı lif performans və etibarlılıq baxımından oxşar xarici məhsulların qabaqcıl səviyyəsinə çatmışdır, qiymət üstünlüklərinə malikdir və bir çox məhsul və üsullar üçün əsas patentləşdirilmiş texnologiyalara malikdir. .

Dünya şöhrətli Alman IPG lazer şirkəti bu yaxınlarda elan etdi ki, onların yeni buraxılmış iterbium qatqılı fiber lazer sistemi əla şüa xüsusiyyətlərinə, 50000 saatdan çox nasos ömrünə, 1070nm-1080nm mərkəzi emissiya dalğasına və 20KW-a qədər çıxış gücünə malikdir. İncə qaynaq, kəsmə və qaya qazmada tətbiq edilmişdir.

Lazer materialları lazer texnologiyasının inkişafı üçün əsas və əsasdır. Lazer sənayesində həmişə “bir nəsil materiallar, bir nəsil cihazlar” deyimi olub. Qabaqcıl və praktik lazer cihazlarını inkişaf etdirmək üçün ilk növbədə yüksək performanslı lazer materiallarına sahib olmaq və digər müvafiq texnologiyalara inteqrasiya etmək lazımdır. İtterbium qatqılı lazer kristalları və lazer şüşəsi, bərk lazer materiallarının yeni qüvvəsi olaraq, fiber-optik rabitə və lazer texnologiyasının innovativ inkişafını təşviq edir, xüsusən də yüksək güclü nüvə birləşmə lazerləri, yüksək enerjili vuruşlar kimi qabaqcıl lazer texnologiyalarında kafel lazerləri və yüksək enerjili silah lazerləri.

Bundan əlavə, iterbium flüoresan toz aktivatoru, radio keramika, elektron kompüter yaddaş komponentləri üçün əlavələr (maqnit qabarcıqları) və optik şüşə əlavələri kimi də istifadə olunur. Qeyd etmək lazımdır ki, itrium və itrium nadir torpaq elementləridir. İngilis adları və element simvollarında əhəmiyyətli fərqlər olsa da, Çin fonetik əlifbası eyni hecalara malikdir. Bəzi Çin tərcümələrində itrium bəzən səhvən itrium olaraq adlandırılır. Bu halda, təsdiq etmək üçün orijinal mətni izləməli və element simvollarını birləşdirməliyik.