यटरबियम: आणविक संख्या ७०, आणविक भार १७३.०४, यसको खोज स्थानबाट लिइएको तत्वको नाम। क्रस्टमा यटरबियमको मात्रा ०.०००२६६% छ, जुन मुख्यतया फस्फोराइट र कालो दुर्लभ सुनको निक्षेपमा पाइन्छ। मोनाजाइटमा यसको मात्रा ०.०३% छ, र ७ प्राकृतिक आइसोटोपहरू छन्।
पत्ता लगाइयो
लेखक: मारिनाक
समय: १८७८
स्थान: स्विट्जरल्याण्ड
१८७८ मा, स्विस रसायनशास्त्री जीन चार्ल्स र जी मारिन्ग्याकले "एर्बियम" मा एक नयाँ दुर्लभ पृथ्वी तत्व पत्ता लगाए। १९०७ मा, उल्बान र वेल्सले मारिग्न्याकले लुटेटियम अक्साइड र यटरबियम अक्साइडको मिश्रणलाई अलग गरेको औंल्याए। स्टकहोम नजिकैको यटरबी नामक सानो गाउँको सम्झनामा, जहाँ यट्रियम अयस्क पत्ता लागेको थियो, यो नयाँ तत्वलाई Yb प्रतीकको साथ यटरबियम नाम दिइएको थियो।
इलेक्ट्रोन कन्फिगरेसन
इलेक्ट्रोन कन्फिगरेसन
१s२ २s२ २p६ ३s२ ३p६ ४s२ ३d१० ४p६ ५s२ ४d१० ५p६ ६s२ ४f१४
धातु
धातुको यटरबियम चाँदीको खैरो, नरम र नरम बनावटको हुन्छ। कोठाको तापक्रममा, यटरबियमलाई हावा र पानीद्वारा बिस्तारै अक्सिडाइज गर्न सकिन्छ।
दुई क्रिस्टल संरचनाहरू छन्: α- प्रकार अनुहार केन्द्रित घन क्रिस्टल प्रणाली हो (कोठाको तापक्रम -७९८ ℃); β- प्रकार शरीर केन्द्रित घन (७९८ ℃ माथि) जाली हो। पग्लने बिन्दु ८२४ ℃, उम्लने बिन्दु १४२७ ℃, सापेक्षिक घनत्व ६.९७७（α- प्रकार), ६.५४（β- प्रकार)।
चिसो पानीमा अघुलनशील, एसिड र तरल अमोनियामा घुलनशील। यो हावामा धेरै स्थिर छ। समारियम र युरोपियम जस्तै, यटरबियम चर भ्यालेन्स दुर्लभ पृथ्वीसँग सम्बन्धित छ, र सामान्यतया त्रिसंयोजक हुनुको साथै सकारात्मक द्विसंयोजक अवस्थामा पनि हुन सक्छ।
यस परिवर्तनशील भ्यालेन्स विशेषताको कारणले गर्दा, धातुको यटरबियमको तयारी इलेक्ट्रोलाइसिसद्वारा होइन, तर तयारी र शुद्धीकरणको लागि रिडक्सन डिस्टिलेसन विधिद्वारा गरिनु पर्छ। सामान्यतया, ल्यान्थेनम धातुलाई रिडक्सन डिस्टिलेसनको लागि रिडक्सन एजेन्टको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, यटरबियम धातुको उच्च वाष्प चाप र ल्यान्थेनम धातुको कम वाष्प चाप बीचको भिन्नता प्रयोग गरेर। वैकल्पिक रूपमा,थुलियम, यटरबियम, रलुटेटियमसांद्रताहरू कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, रधातु ल्यान्थेनमरिड्युसिङ एजेन्टको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। ११०० ℃ र <०.१३३Pa को उच्च तापक्रम भ्याकुम अवस्थामा, धातु यटरबियमलाई रिडक्सन डिस्टिलेसनद्वारा सिधै निकाल्न सकिन्छ। समारियम र युरोपियम जस्तै, यटरबियमलाई पनि भिजेको रिडक्सन मार्फत अलग र शुद्ध गर्न सकिन्छ। सामान्यतया, थुलियम, यटरबियम, र लुटेटियम सांद्रताहरू कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। विघटन पछि, यटरबियमलाई द्विभाजित अवस्थामा घटाइन्छ, जसले गुणहरूमा महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू निम्त्याउँछ, र त्यसपछि अन्य त्रिभाजक दुर्लभ पृथ्वीहरूबाट अलग गरिन्छ। उच्च-शुद्धताको उत्पादनयटरबियम अक्साइडसामान्यतया निकासी क्रोमेटोग्राफी वा आयन विनिमय विधिद्वारा गरिन्छ।
आवेदन
विशेष मिश्र धातुहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ। धातुकर्म र रासायनिक प्रयोगहरूको लागि दन्त चिकित्सामा यटरबियम मिश्र धातुहरू प्रयोग गरिएको छ।
हालैका वर्षहरूमा, यटरबियम फाइबर अप्टिक सञ्चार र लेजर प्रविधिको क्षेत्रमा देखा परेको छ र द्रुत गतिमा विकसित भएको छ।
"सूचना राजमार्ग" को निर्माण र विकाससँगै, कम्प्युटर नेटवर्कहरू र लामो दूरीको अप्टिकल फाइबर प्रसारण प्रणालीहरूमा अप्टिकल सञ्चारमा प्रयोग हुने अप्टिकल फाइबर सामग्रीहरूको प्रदर्शनको लागि बढ्दो उच्च आवश्यकताहरू छन्। यटरबियम आयनहरू, तिनीहरूको उत्कृष्ट वर्णक्रमीय गुणहरूको कारणले गर्दा, एर्बियम र थुलियम जस्तै अप्टिकल सञ्चारको लागि फाइबर प्रवर्धन सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। यद्यपि दुर्लभ पृथ्वी तत्व एर्बियम अझै पनि फाइबर एम्पलीफायरहरूको तयारीमा मुख्य खेलाडी हो, परम्परागत एर्बियम-डोपेड क्वार्ट्ज फाइबरहरूमा सानो लाभ ब्यान्डविथ (30nm) हुन्छ, जसले गर्दा उच्च-गति र उच्च-क्षमता सूचना प्रसारणको आवश्यकताहरू पूरा गर्न गाह्रो हुन्छ। Yb3+ आयनहरूमा Er3+ आयनहरू भन्दा 980nm वरिपरि धेरै ठूलो अवशोषण क्रस-सेक्शन हुन्छ। Yb3+ को संवेदनशीलता प्रभाव र एर्बियम र यटरबियमको ऊर्जा स्थानान्तरण मार्फत, 1530nm प्रकाशलाई धेरै बढाउन सकिन्छ, जसले गर्दा प्रकाशको प्रवर्धन दक्षतामा धेरै सुधार हुन्छ।
हालैका वर्षहरूमा, एर्बियम यटरबियम को डोपेड फस्फेट गिलास अनुसन्धानकर्ताहरूले बढ्दो रूपमा मन पराउँदै आएका छन्। फस्फेट र फ्लोरोफोस्फेट गिलासमा राम्रो रासायनिक र थर्मल स्थिरता, साथै फराकिलो इन्फ्रारेड ट्रान्समिटेन्स र ठूलो गैर-एकरूप विस्तार विशेषताहरू छन्, जसले तिनीहरूलाई ब्रॉडब्यान्ड र उच्च लाभ एर्बियम-डोपेड प्रवर्धन फाइबर ग्लासको लागि आदर्श सामग्री बनाउँछ। Yb3+डोपेड फाइबर एम्पलीफायरहरूले पावर एम्पलीफायर र सानो सिग्नल एम्पलीफायर प्राप्त गर्न सक्छन्, जसले तिनीहरूलाई फाइबर अप्टिक सेन्सर, फ्री स्पेस लेजर कम्युनिकेशन, र अल्ट्रा छोटो पल्स एम्पलीफायर जस्ता क्षेत्रहरूको लागि उपयुक्त बनाउँछ। चीनले हाल विश्वको सबैभन्दा ठूलो एकल च्यानल क्षमता र सबैभन्दा छिटो गति अप्टिकल ट्रान्समिशन प्रणाली निर्माण गरेको छ, र विश्वको सबैभन्दा फराकिलो सूचना राजमार्ग छ। यटरबियम डोपेड र अन्य दुर्लभ पृथ्वी डोपेड फाइबर एम्पलीफायर र लेजर सामग्रीहरूले तिनीहरूमा महत्त्वपूर्ण र महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्।
यटरबियमको वर्णक्रमीय विशेषताहरू लेजर क्रिस्टल, लेजर चश्मा र फाइबर लेजर दुवैको रूपमा उच्च-गुणस्तरको लेजर सामग्रीको रूपमा पनि प्रयोग गरिन्छ। उच्च-शक्ति लेजर सामग्रीको रूपमा, यटरबियम डोपेड लेजर क्रिस्टलहरूले एक विशाल श्रृंखला बनाएका छन्, जसमा यटरबियम डोपेड यट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट (Yb: YAG), यटरबियम डोपेड ग्याडोलिनियम ग्यालियम गार्नेट (Yb: GGG), यटरबियम डोपेड क्याल्सियम फ्लोरोफोस्फेट (Yb: FAP), यटरबियम डोपेड स्ट्रन्टियम फ्लोरोफोस्फेट (Yb: S-FAP), यटरबियम डोपेड यट्रियम भानाडेट (Yb: YV04), यटरबियम डोपेड बोरेट, र सिलिकेट समावेश छन्। अर्धचालक लेजर (LD) ठोस-अवस्था लेजरहरूको लागि पम्प स्रोतको एक नयाँ प्रकार हो। Yb: YAG मा उच्च-शक्ति LD पम्पिङको लागि उपयुक्त धेरै विशेषताहरू छन् र उच्च-शक्ति LD पम्पिङको लागि लेजर सामग्री बनेको छ। भविष्यमा लेजर न्यूक्लियर फ्युजनको लागि लेजर सामग्रीको रूपमा Yb: S-FAP क्रिस्टल प्रयोग गर्न सकिन्छ, जसले मानिसहरूको ध्यान आकर्षित गरेको छ। ट्युनेबल लेजर क्रिस्टलहरूमा, क्रोमियम यटरबियम होल्मियम यट्रियम एल्युमिनियम ग्यालियम गार्नेट (Cr, Yb, Ho: YAGG) हुन्छ जसको तरंगदैर्ध्य २.८४ देखि ३.०५ μ सम्म हुन्छ। m बीच निरन्तर समायोज्य। तथ्याङ्क अनुसार, विश्वभरका मिसाइलहरूमा प्रयोग हुने अधिकांश इन्फ्रारेड वारहेडहरूले ३-५ μ प्रयोग गर्छन् त्यसैले, Cr, Yb, Ho: YSGG लेजरहरूको विकासले मध्य इन्फ्रारेड निर्देशित हतियार प्रतिमेजरहरूको लागि प्रभावकारी हस्तक्षेप प्रदान गर्न सक्छ, र यसको महत्त्वपूर्ण सैन्य महत्त्व छ। चीनले यटरबियम डोपेड लेजर क्रिस्टल (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, आदि) को क्षेत्रमा अन्तर्राष्ट्रिय उन्नत स्तरको साथ नवीन परिणामहरूको श्रृंखला हासिल गरेको छ, जसले क्रिस्टल वृद्धि र लेजर द्रुत, पल्स, निरन्तर, र समायोज्य आउटपुट जस्ता प्रमुख प्रविधिहरू समाधान गर्दछ। अनुसन्धान परिणामहरू राष्ट्रिय रक्षा, उद्योग र वैज्ञानिक इन्जिनियरिङमा लागू गरिएको छ, र यटरबियम डोपेड क्रिस्टल उत्पादनहरू संयुक्त राज्य अमेरिका र जापान जस्ता धेरै देशहरू र क्षेत्रहरूमा निर्यात गरिएको छ।
यटरबियम लेजर सामग्रीहरूको अर्को प्रमुख वर्ग लेजर गिलास हो। जर्मेनियम टेलुराइट, सिलिकन निओबेट, बोरेट र फस्फेट सहित विभिन्न उच्च उत्सर्जन क्रस-सेक्शन लेजर गिलासहरू विकास गरिएको छ। गिलास मोल्डिङको सहजताको कारण, यसलाई ठूला आकारमा बनाउन सकिन्छ र उच्च प्रकाश प्रसारण र उच्च एकरूपता जस्ता विशेषताहरू छन्, जसले गर्दा उच्च-शक्ति लेजरहरू उत्पादन गर्न सम्भव हुन्छ। परिचित दुर्लभ पृथ्वी लेजर गिलास मुख्यतया नियोडिमियम गिलास हुन्थ्यो, जसको ४० वर्ष भन्दा बढीको विकास इतिहास र परिपक्व उत्पादन र अनुप्रयोग प्रविधि छ। यो सधैं उच्च-शक्ति लेजर उपकरणहरूको लागि मनपर्ने सामग्री भएको छ र आणविक फ्युजन प्रयोगात्मक उपकरणहरू र लेजर हतियारहरूमा प्रयोग गरिएको छ। चीनमा निर्मित उच्च-शक्ति लेजर उपकरणहरू, जसमा मुख्य लेजर माध्यमको रूपमा लेजर नियोडिमियम गिलास समावेश छ, विश्वको उन्नत स्तरमा पुगेको छ। तर लेजर नियोडिमियम गिलासले अब लेजर यटरबियम गिलासबाट शक्तिशाली चुनौतीको सामना गरिरहेको छ।
हालैका वर्षहरूमा, धेरै अध्ययनहरूले देखाएका छन् कि लेजर यटरबियम गिलासका धेरै गुणहरू नियोडिमियम गिलासभन्दा बढी छन्। यटरबियम डोपेड ल्युमिनेसेन्समा केवल दुई ऊर्जा स्तरहरू हुने भएकाले, ऊर्जा भण्डारण दक्षता उच्च छ। एउटै लाभमा, यटरबियम गिलासमा नियोडिमियम गिलास भन्दा १६ गुणा बढी ऊर्जा भण्डारण दक्षता र नियोडिमियम गिलासको भन्दा ३ गुणा बढी फ्लोरोसेन्स जीवनकाल छ। यसमा उच्च डोपिङ सांद्रता, अवशोषण ब्यान्डविथ जस्ता फाइदाहरू पनि छन्, र यसलाई सेमीकन्डक्टरहरूद्वारा सिधै पम्प गर्न सकिन्छ, जसले गर्दा यो उच्च-शक्ति लेजरहरूको लागि धेरै उपयुक्त हुन्छ। यद्यपि, यटरबियम लेजर गिलासको व्यावहारिक प्रयोग प्रायः नियोडिमियमको सहयोगमा निर्भर गर्दछ, जस्तै कोठाको तापक्रममा यटरबियम लेजर गिलास सञ्चालन गर्न Nd3+ लाई सेन्सिटाइजरको रूपमा प्रयोग गर्नु र μ लेजर उत्सर्जन m तरंगदैर्ध्यमा प्राप्त हुन्छ। त्यसैले, यटरबियम र नियोडिमियम लेजर गिलासको क्षेत्रमा प्रतिस्पर्धी र सहयोगी साझेदार दुवै हुन्।
गिलासको संरचना समायोजन गरेर, यटरबियम लेजर गिलासका धेरै चम्किला गुणहरू सुधार गर्न सकिन्छ। मुख्य दिशाको रूपमा उच्च-शक्ति लेजरहरूको विकाससँगै, यटरबियम लेजर गिलासबाट बनेका लेजरहरू आधुनिक उद्योग, कृषि, चिकित्सा, वैज्ञानिक अनुसन्धान र सैन्य अनुप्रयोगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग भइरहेका छन्।
सैन्य प्रयोग: आणविक फ्युजनबाट उत्पन्न हुने ऊर्जालाई ऊर्जाको रूपमा प्रयोग गर्नु सधैं अपेक्षित लक्ष्य रहेको छ, र नियन्त्रित आणविक फ्युजन प्राप्त गर्नु मानवताको लागि ऊर्जा समस्याहरू समाधान गर्ने एक महत्त्वपूर्ण माध्यम हुनेछ। उत्कृष्ट लेजर प्रदर्शनको कारण २१ औं शताब्दीमा इनर्शियल कन्फिनेमेन्ट फ्युजन (ICF) अपग्रेडहरू प्राप्त गर्न यटरबियम डोपेड लेजर गिलास रुचाइएको सामग्री बन्दै गइरहेको छ।
लेजर हतियारहरूले लेजर बीमको विशाल ऊर्जा प्रयोग गरेर लक्ष्यहरूलाई प्रहार र नष्ट गर्छन्, अरबौं डिग्री सेल्सियसको तापक्रम उत्पन्न गर्छन् र प्रकाशको गतिमा सिधै आक्रमण गर्छन्। तिनीहरूलाई नाडाना भनेर चिन्न सकिन्छ र तिनीहरूमा ठूलो घातकता छ, विशेष गरी युद्धमा आधुनिक वायु रक्षा हतियार प्रणालीहरूको लागि उपयुक्त। यटरबियम डोपेड लेजर गिलासको उत्कृष्ट प्रदर्शनले यसलाई उच्च-शक्ति र उच्च-प्रदर्शन लेजर हतियारहरू निर्माणको लागि एक महत्त्वपूर्ण आधारभूत सामग्री बनाएको छ।
फाइबर लेजर द्रुत गतिमा विकास भइरहेको नयाँ प्रविधि हो र यो लेजर गिलास अनुप्रयोगहरूको क्षेत्रसँग पनि सम्बन्धित छ। फाइबर लेजर भनेको लेजर माध्यमको रूपमा फाइबर प्रयोग गर्ने लेजर हो, जुन फाइबर र लेजर प्रविधिको संयोजनको उत्पादन हो। यो एर्बियम डोपेड फाइबर एम्पलीफायर (EDFA) प्रविधिको आधारमा विकसित गरिएको नयाँ लेजर प्रविधि हो। फाइबर लेजर पम्प स्रोतको रूपमा अर्धचालक लेजर डायोड, फाइबर अप्टिक वेभगाइड र लाभ माध्यम, र ग्रेटिंग फाइबर र कप्लर जस्ता अप्टिकल घटकहरू मिलेर बनेको हुन्छ। यसलाई अप्टिकल मार्गको मेकानिकल समायोजन आवश्यक पर्दैन, र संयन्त्र कम्प्याक्ट र एकीकृत गर्न सजिलो छ। परम्परागत ठोस-अवस्था लेजरहरू र अर्धचालक लेजरहरूको तुलनामा, यसमा उच्च बीम गुणस्तर, राम्रो स्थिरता, वातावरणीय हस्तक्षेपको लागि बलियो प्रतिरोध, कुनै समायोजन, कुनै मर्मतसम्भार, र कम्प्याक्ट संरचना जस्ता प्राविधिक र प्रदर्शन फाइदाहरू छन्। डोपेड आयनहरू मुख्यतया Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3 भएका कारणले गर्दा, ती सबैले लाभ माध्यमको रूपमा दुर्लभ पृथ्वी फाइबरहरू प्रयोग गर्छन्, कम्पनीद्वारा विकसित फाइबर लेजरलाई दुर्लभ पृथ्वी फाइबर लेजर पनि भन्न सकिन्छ।
लेजर अनुप्रयोग: उच्च शक्ति यटरबियम डोपेड डबल क्ल्याड फाइबर लेजर हालैका वर्षहरूमा अन्तर्राष्ट्रिय रूपमा ठोस-अवस्था लेजर प्रविधिमा तातो क्षेत्र बनेको छ। यसमा राम्रो बीम गुणस्तर, कम्प्याक्ट संरचना, र उच्च रूपान्तरण दक्षताका फाइदाहरू छन्, र औद्योगिक प्रशोधन र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक अनुप्रयोग सम्भावनाहरू छन्। डबल क्ल्याड यटरबियम डोपेड फाइबरहरू अर्धचालक लेजर पम्पिङको लागि उपयुक्त छन्, उच्च युग्मन दक्षता र उच्च लेजर आउटपुट पावरको साथ, र यटरबियम डोपेड फाइबरहरूको मुख्य विकास दिशा हो। चीनको डबल क्ल्याड यटरबियम डोपेड फाइबर प्रविधि अब विदेशी देशहरूको उन्नत स्तरको बराबरीमा छैन। चीनमा विकसित यटरबियम डोपेड फाइबर, डबल क्ल्याड यटरबियम डोपेड फाइबर, र एर्बियम यटरबियम को डोपेड फाइबर प्रदर्शन र विश्वसनीयताको सन्दर्भमा समान विदेशी उत्पादनहरूको उन्नत स्तरमा पुगेका छन्, लागत फाइदाहरू छन्, र धेरै उत्पादनहरू र विधिहरूको लागि कोर पेटेन्ट गरिएका प्रविधिहरू छन्।
विश्व प्रसिद्ध जर्मन IPG लेजर कम्पनीले हालै घोषणा गरेको छ कि उनीहरूको भर्खरै सुरु गरिएको यटरबियम डोपेड फाइबर लेजर प्रणालीमा उत्कृष्ट बीम विशेषताहरू, ५०००० घण्टा भन्दा बढीको पम्प जीवन, १०७०nm-१०८०nm को केन्द्रीय उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य, र २० किलोवाट सम्मको आउटपुट पावर छ। यो फाइन वेल्डिंग, काट्ने र रक ड्रिलिंगमा लागू गरिएको छ।
लेजर सामग्रीहरू लेजर प्रविधिको विकासको लागि मूल र आधार हुन्। लेजर उद्योगमा सधैं एउटा भनाइ रहेको छ कि 'सामग्रीको एक पुस्ता, उपकरणहरूको एक पुस्ता'। उन्नत र व्यावहारिक लेजर उपकरणहरू विकास गर्न, पहिले उच्च-प्रदर्शन लेजर सामग्रीहरू राख्नु र अन्य सान्दर्भिक प्रविधिहरू एकीकृत गर्नु आवश्यक छ। ठोस लेजर सामग्रीहरूको नयाँ शक्तिको रूपमा यटरबियम डोपेड लेजर क्रिस्टल र लेजर गिलासले फाइबर अप्टिक सञ्चार र लेजर प्रविधिको नवीन विकासलाई प्रवर्द्धन गरिरहेका छन्, विशेष गरी उच्च-शक्ति आणविक फ्युजन लेजरहरू, उच्च-ऊर्जा बिट टाइल लेजरहरू, र उच्च-ऊर्जा हतियार लेजरहरू जस्ता अत्याधुनिक लेजर प्रविधिहरूमा।
यसको अतिरिक्त, यटरबियमलाई फ्लोरोसेन्ट पाउडर एक्टिभेटर, रेडियो सिरेमिक, इलेक्ट्रोनिक कम्प्युटर मेमोरी कम्पोनेन्टहरू (चुम्बकीय बुलबुले) को लागि एडिटिभ र अप्टिकल गिलास एडिटिभको रूपमा पनि प्रयोग गरिन्छ। यो कुरा औंल्याउनुपर्छ कि यट्रियम र यट्रियम दुवै दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू हुन्। यद्यपि अंग्रेजी नामहरू र तत्व प्रतीकहरूमा महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू छन्, चिनियाँ ध्वन्यात्मक वर्णमालामा समान अक्षरहरू छन्। केही चिनियाँ अनुवादहरूमा, यट्रियमलाई कहिलेकाहीं गलत रूपमा यट्रियम भनिन्छ। यस अवस्थामा, हामीले मूल पाठ ट्रेस गर्न र पुष्टि गर्न तत्व प्रतीकहरू संयोजन गर्न आवश्यक छ।
पोस्ट समय: अगस्ट-३०-२०२३