यटरबियम: परमाणु संख्या 70, परमाणु वजन 173.04, तत्व नाम यसको खोज स्थानबाट व्युत्पन्न।को सामग्रीytterbiumक्रस्टमा 0.000266% छ, मुख्यतया फस्फोराइट र कालो दुर्लभ सुनको भण्डारमा अवस्थित छ, जबकि मोनाजाइटमा 0.03% छ, 7 प्राकृतिक आइसोटोपहरू सहित।
इतिहास खोज्दै
द्वारा खोज: Marinak
समय: 1878
स्थान: स्विजरल्याण्ड
1878 मा, स्विस रसायनशास्त्री जीन चार्ल्स र जी मारिग्नाकले "एर्बियम" मा एउटा नयाँ दुर्लभ पृथ्वी तत्व पत्ता लगाए।1907 मा, उल्बान र वेल्सले मारिग्नाकले लुटेटियम अक्साइड र यटरबियम अक्साइडको मिश्रणलाई अलग गरेको कुरा औंल्याए।स्टकहोम नजिकैको Yteerby नामको सानो गाउँको सम्झनामा, जहाँ yttrium अयस्क पत्ता लगाइएको थियो, यो नयाँ तत्व Yb प्रतीकको साथ Ytterbium नाम दिइएको थियो।
इलेक्ट्रोन कन्फिगरेसन
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
धातु
मेटालिक यटरबियमचाँदीको खैरो, नरम छ, र नरम बनावट छ।कोठाको तापक्रममा, ytterbium बिस्तारै हावा र पानी द्वारा अक्सिडाइज गर्न सकिन्छ।
त्यहाँ दुई क्रिस्टल संरचनाहरू छन्: α- प्रकार अनुहार केन्द्रित घन क्रिस्टल प्रणाली हो (कोठा तापमान -798 ℃);β- प्रकार शरीर केन्द्रित घन (798 ℃ माथि) जाली हो।पिघलने बिन्दु 824 ℃, उम्लने बिन्दु 1427 ℃, सापेक्ष घनत्व 6.977（ α- प्रकार), 6.54（ β- प्रकार)।
चिसो पानीमा अघुलनशील, अम्ल र तरल अमोनियामा घुलनशील।यो हावा मा एकदम स्थिर छ।samarium र Europium जस्तै, ytterbium चर भ्यालेन्स दुर्लभ पृथ्वी को हो, र यो सामान्यतया त्रिभाली हुनुको अतिरिक्त एक सकारात्मक divalent अवस्थामा पनि हुन सक्छ।
यो चर भ्यालेन्स विशेषताको कारणले गर्दा, धातुको यटरबियमको तयारी इलेक्ट्रोलाइसिसद्वारा गरिनु हुँदैन, तर तयारी र शुद्धीकरणको लागि घटाउने आसवन विधिद्वारा।सामान्यतया,ल्यान्थेनम धातुयटरबियम धातुको उच्च वाष्प चाप र ल्यान्थेनम धातुको कम वाष्प चाप बीचको भिन्नतालाई प्रयोग गर्दै, घटाउने आसवनको लागि घटाउने एजेन्टको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।वैकल्पिक रूपमा,थ्युलियम, ytterbium, रलुटेटियमध्यान कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, र धातु ल्यान्थेनम एक घटाउने एजेन्ट रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।1100 ℃ र <0.133Pa को उच्च तापमान भ्याकुम अवस्थाहरूमा, धातु ytterbium सीधा कटौती आसवन द्वारा निकाल्न सकिन्छ।लाइकsamariumरयुरोपियम,ytterbium लाई भिजेको कमी मार्फत अलग र शुद्ध गर्न सकिन्छ।सामान्यतया, थुलियम, यटरबियम, र लुटेटियम सांद्रता कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।विघटन पछि, ytterbium एक divalent राज्य मा घटाइन्छ, गुण मा महत्वपूर्ण भिन्नता को कारण, र त्यसपछि अन्य trivalent दुर्लभ पृथ्वी देखि अलग।उच्च शुद्धता ytterbium अक्साइड को उत्पादन सामान्यतया निष्कर्षण क्रोमेटोग्राफी वा आयन विनिमय विधि द्वारा गरिन्छ।
आवेदन
विशेष मिश्र धातु निर्माण को लागी प्रयोग गरिन्छ।Ytterbium मिश्र धातुमेटलर्जिकल र रासायनिक प्रयोगहरूको लागि दन्त चिकित्सामा लागू गरिएको छ।
हालका वर्षहरूमा, ytterbium उभिएको छ र फाइबर अप्टिक संचार र लेजर प्रविधिको क्षेत्रमा द्रुत रूपमा विकसित भएको छ।
"सूचना राजमार्ग" को निर्माण र विकास संग, कम्प्यूटर नेटवर्क र लामो दूरीको अप्टिकल फाइबर प्रसारण प्रणालीहरु लाई अप्टिकल संचार मा प्रयोग हुने अप्टिकल फाइबर सामाग्री को प्रदर्शन को लागी बढ्दो उच्च आवश्यकताहरु छन्।यटरबियम आयनहरू, तिनीहरूको उत्कृष्ट वर्णक्रमीय गुणहरूको कारण, अप्टिकल संचारको लागि फाइबर प्रवर्धन सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, जस्तैएर्बियमरथ्युलियम।यद्यपि दुर्लभ पृथ्वी तत्व एर्बियम अझै पनि फाइबर एम्पलीफायरहरूको तयारीमा मुख्य खेलाडी हो, परम्परागत एर्बियम-डोपेड क्वार्ट्ज फाइबरको सानो लाभ ब्यान्डविथ (30nm) हुन्छ, यसले उच्च-गति र उच्च-क्षमता सूचना प्रसारणको आवश्यकताहरू पूरा गर्न गाह्रो बनाउँछ।Yb3+ आयनहरूको 980nm वरिपरि Er3+ आयनहरू भन्दा धेरै ठूलो अवशोषण क्रस-सेक्शन छ।Yb3+ को संवेदीकरण प्रभाव र erbium र ytterbium को ऊर्जा स्थानान्तरण मार्फत, 1530nm प्रकाश धेरै बृद्धि गर्न सकिन्छ, जसले गर्दा प्रकाशको प्रवर्धन दक्षतामा धेरै सुधार हुन्छ।
हालका वर्षहरूमा, erbium ytterbium co doped phosphate गिलास अनुसन्धानकर्ताहरू द्वारा बढ्दो रूपमा मनपराइएको छ।फस्फेट र फ्लोरोफोस्फेट चश्मामा राम्रो रासायनिक र थर्मल स्थिरता छ, साथै फराकिलो इन्फ्रारेड ट्रान्समिटेन्स र ठूलो गैर-एकसमान फराकिलो विशेषताहरू छन्, जसले तिनीहरूलाई ब्रोडब्यान्ड र उच्च लाभ एर्बियम-डोपड एम्प्लीफिकेशन फाइबर ग्लासको लागि आदर्श सामग्री बनाउँछ।Yb3+ doped फाइबर एम्प्लीफायरहरूले पावर एम्प्लीफिकेशन र सानो सिग्नल एम्प्लीफिकेशन हासिल गर्न सक्छन्, जसले तिनीहरूलाई फाइबर अप्टिक सेन्सरहरू, फ्री स्पेस लेजर कम्युनिकेशन, र अल्ट्रा छोटो पल्स एम्प्लीफिकेशन जस्ता क्षेत्रहरूको लागि उपयुक्त बनाउँछ।चीनले हाल विश्वको सबैभन्दा ठूलो एकल च्यानल क्षमता र द्रुत गतिको अप्टिकल प्रसारण प्रणाली निर्माण गरेको छ, र विश्वको सबैभन्दा फराकिलो सूचना राजमार्ग छ।यटरबियम डोपेड र अन्य दुर्लभ अर्थ डोपेड फाइबर एम्पलीफायरहरू र लेजर सामग्रीहरूले तिनीहरूमा महत्त्वपूर्ण र महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्।
ytterbium को वर्णक्रमीय विशेषताहरु लेजर क्रिस्टल, लेजर चश्मा, र फाइबर लेजरहरु को रूप मा उच्च गुणवत्ता लेजर सामग्री को रूप मा पनि प्रयोग गरिन्छ।उच्च-शक्ति लेजर सामग्रीको रूपमा, ytterbium doped लेजर क्रिस्टलहरूले ytterbium doped सहित एक विशाल श्रृंखला बनाएको छ।yttrium एल्युमिनियमगार्नेट (Yb: YAG), ytterbium dopedgadoliniumग्यालियम गार्नेट (Yb: GGG), ytterbium डोपेड क्याल्सियम फ्लोरोफोस्फेट (Yb: FAP), ytterbium डोपेड strontium fluorophosphate (Yb: S-FAP), ytterbium डोपेड yttrium vanadate (Yb: YV04), ytterbium doped, ytterbium and bolate doped.सेमीकन्डक्टर लेजर (LD) ठोस-राज्य लेजरहरूको लागि पम्प स्रोतको नयाँ प्रकार हो।Yb: YAG सँग उच्च-शक्ति LD पम्पिङको लागि उपयुक्त धेरै विशेषताहरू छन् र उच्च-शक्ति LD पम्पिङको लागि लेजर सामग्री भएको छ।Yb: S-FAP क्रिस्टल भविष्यमा लेजर आणविक फ्युजनको लागि लेजर सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, जसले मानिसहरूको ध्यान आकर्षित गरेको छ।ट्युनेबल लेजर क्रिस्टलहरूमा, त्यहाँ क्रोमियम ytterbium होल्मियम yttrium एल्युमिनियम ग्यालियम गार्नेट (Cr, Yb, Ho: YAGG) 2.84 देखि 3.05 μ सम्मको तरंग लम्बाइको बीचमा लगातार समायोजन गर्न सकिन्छ।तथ्याङ्कका अनुसार, विश्वभरका मिसाइलहरूमा प्रयोग हुने अधिकांश इन्फ्रारेड वारहेडहरूले 3-5 μ प्रयोग गर्दछ, त्यसैले, Cr, Yb, Ho: YSGG लेजरहरूको विकासले मध्य इन्फ्रारेड निर्देशित हतियार काउन्टरमेजरहरूको लागि प्रभावकारी हस्तक्षेप प्रदान गर्न सक्छ, र महत्त्वपूर्ण सैन्य महत्त्व छ।चीनले ytterbium doped लेजर क्रिस्टल (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, इत्यादि) को क्षेत्रमा अन्तर्राष्ट्रिय उन्नत स्तरको साथ, क्रिस्टल वृद्धि र लेजर छिटो, पल्स, जस्ता प्रमुख प्रविधिहरू समाधान गर्दै नवीन परिणामहरूको श्रृंखला हासिल गरेको छ। निरन्तर, र समायोज्य आउटपुट।अनुसन्धान परिणामहरू राष्ट्रिय रक्षा, उद्योग, र वैज्ञानिक इन्जिनियरिङमा लागू गरिएको छ, र ytterbium डोपेड क्रिस्टल उत्पादनहरू संयुक्त राज्य र जापान जस्ता धेरै देशहरू र क्षेत्रहरूमा निर्यात गरिएको छ।
ytterbium लेजर सामग्री को अर्को प्रमुख वर्ग लेजर ग्लास हो।विभिन्न उच्च उत्सर्जन क्रस-सेक्शन लेजर चश्मा विकसित गरिएको छ, जसमा जर्मेनियम टेलुराइट, सिलिकन निओबेट, बोरेट र फस्फेट समावेश छ।गिलास मोल्डिङको सहजताको कारण, यसलाई ठूलो आकारमा बनाउन सकिन्छ र उच्च प्रकाश प्रसारण र उच्च एकरूपता जस्ता विशेषताहरू छन्, यसले उच्च-शक्ति लेजरहरू उत्पादन गर्न सम्भव बनाउँछ।परिचित दुर्लभ पृथ्वी लेजर गिलास मुख्य रूपमा हुन्थ्योneodymiumगिलास, जसको 40 वर्ष भन्दा बढीको विकास इतिहास र परिपक्व उत्पादन र अनुप्रयोग प्रविधि छ।यो सधैं उच्च-शक्ति लेजर उपकरणहरूको लागि रुचाइएको सामग्री भएको छ र परमाणु फ्यूजन प्रयोगात्मक उपकरणहरू र लेजर हतियारहरूमा प्रयोग गरिएको छ।चीनमा निर्मित उच्च शक्ति लेजर उपकरण, लेजर समावेशneodymiumमुख्य लेजर माध्यमको रूपमा गिलास, विश्वको उन्नत स्तरमा पुगेको छ।तर लेजर neodymium ग्लास लेजर ytterbium गिलास बाट अब एक शक्तिशाली चुनौती सामना गर्दछ।
हालैका वर्षहरूमा, ठूलो संख्यामा अध्ययनहरूले देखाएको छ कि लेजर यटरबियम गिलासका धेरै गुणहरू भन्दा बढी छन्।neodymiumगिलास।यटरबियम डोपेड ल्युमिनेसेन्समा केवल दुई ऊर्जा स्तरहरू छन् भन्ने तथ्यको कारणले, ऊर्जा भण्डारण दक्षता उच्च छ।उही लाभमा, यटरबियम गिलासको ऊर्जा भण्डारण क्षमता नियोडियमियम गिलासको तुलनामा 16 गुणा बढी छ, र फ्लोरोसेन्स लाइफटाइम नियोडियमियम गिलासको भन्दा 3 गुणा बढी छ।यसमा उच्च डोपिङ एकाग्रता, अवशोषण ब्यान्डविथ जस्ता फाइदाहरू पनि छन्, र यसलाई उच्च-शक्ति लेजरहरूको लागि धेरै उपयुक्त बनाउँदै, अर्धचालकहरूद्वारा सीधा पम्प गर्न सकिन्छ।जे होस्, यटरबियम लेजर गिलासको व्यावहारिक प्रयोग प्रायः नियोडिमियमको सहयोगमा निर्भर हुन्छ, जस्तै एनडी३+ को सेन्सिटाइजरको रूपमा प्रयोग गरी ytterbium लेजर गिलासलाई कोठाको तापक्रममा सञ्चालन गर्न र μ लेजर उत्सर्जन m तरंगदैर्ध्यमा प्राप्त हुन्छ।त्यसैले, ytterbium र neodymium लेजर गिलासको क्षेत्रमा प्रतिस्पर्धी र सहयोगी साझेदारहरू हुन्।
गिलास संरचना समायोजन गरेर, ytterbium लेजर गिलास को धेरै luminescent गुण सुधार गर्न सकिन्छ।मुख्य दिशाको रूपमा उच्च-शक्ति लेजरहरूको विकासको साथ, यटरबियम लेजर गिलासबाट बनेका लेजरहरू आधुनिक उद्योग, कृषि, चिकित्सा, वैज्ञानिक अनुसन्धान, र सैन्य अनुप्रयोगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग भइरहेका छन्।
सैन्य प्रयोग: परमाणु संलयन द्वारा उत्पन्न ऊर्जा को ऊर्जा को रूप मा सधैं एक अपेक्षित लक्ष्य भएको छ, र नियन्त्रित आणविक संलयन प्राप्त गर्न को लागी ऊर्जा समस्याहरु को समाधान को लागी मानवता को लागी एक महत्वपूर्ण माध्यम हुनेछ।Ytterbium डोपेड लेजर ग्लास यसको उत्कृष्ट लेजर प्रदर्शनको कारण 21 औं शताब्दीमा इनर्टियल कन्फिमेन्ट फ्युजन (ICF) अपग्रेडहरू प्राप्त गर्नको लागि रुचाइएको सामग्री बनिरहेको छ।
लेजर हतियारहरूले लक्ष्यहरू प्रहार गर्न र नष्ट गर्न लेजर किरणको विशाल ऊर्जा प्रयोग गर्दछ, अरबौं डिग्री सेल्सियसको तापक्रम उत्पन्न गर्दछ र प्रकाशको गतिमा प्रत्यक्ष आक्रमण गर्दछ।तिनीहरूलाई नाडाना भनिन्छ र ठूलो घातकता छ, विशेष गरी युद्धमा आधुनिक वायु रक्षा हतियार प्रणालीहरूको लागि उपयुक्त।यटरबियम डोपेड लेजर ग्लासको उत्कृष्ट प्रदर्शनले यसलाई उच्च-शक्ति र उच्च-प्रदर्शन लेजर हतियारहरू निर्माणको लागि महत्त्वपूर्ण आधारभूत सामग्री बनाएको छ।
फाइबर लेजर द्रुत रूपमा विकास भइरहेको नयाँ प्रविधि हो र लेजर ग्लास अनुप्रयोगहरूको क्षेत्रसँग सम्बन्धित छ।फाइबर लेजर एक लेजर हो जसले फाइबरलाई लेजर माध्यमको रूपमा प्रयोग गर्दछ, जुन फाइबर र लेजर प्रविधिको संयोजनको उत्पादन हो।यो एर्बियम डोपेड फाइबर एम्पलीफायर (EDFA) प्रविधिको आधारमा विकसित गरिएको नयाँ लेजर प्रविधि हो।एक फाइबर लेजर अर्धचालक लेजर डायोड पम्प स्रोत, एक फाइबर अप्टिक वेभगाइड र एक लाभ मध्यम, र ग्रेटिंग फाइबर र कप्लरहरू जस्तै अप्टिकल कम्पोनेन्टहरूबाट बनेको हुन्छ।यसलाई अप्टिकल मार्गको मेकानिकल समायोजन आवश्यक पर्दैन, र संयन्त्र कम्प्याक्ट र एकीकृत गर्न सजिलो छ।परम्परागत ठोस-राज्य लेजरहरू र अर्धचालक लेजरहरूसँग तुलना गर्दा, यसमा उच्च बीम गुणस्तर, राम्रो स्थिरता, वातावरणीय हस्तक्षेपको लागि बलियो प्रतिरोध, कुनै समायोजन, कुनै मर्मत, र कम्प्याक्ट संरचना जस्ता प्राविधिक र प्रदर्शन फाइदाहरू छन्।डोपड आयनहरू मुख्यतया Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3 हुन् भन्ने तथ्यका कारण, ती सबैले दुर्लभ पृथ्वीका फाइबरलाई गेन मिडियाको रूपमा प्रयोग गर्छन्, कम्पनीले विकास गरेको फाइबर लेजरले पनि यसलाई दुर्लभ पृथ्वी फाइबर लेजर भनिन्छ।
लेजर अनुप्रयोग: उच्च शक्ति ytterbium डोपड डबल क्लेड फाइबर लेजर हालका वर्षहरूमा अन्तर्राष्ट्रिय रूपमा ठोस-राज्य लेजर प्रविधिमा तातो क्षेत्र भएको छ।यसमा राम्रो बीम गुणस्तर, कम्प्याक्ट संरचना, र उच्च रूपान्तरण दक्षताको फाइदाहरू छन्, र औद्योगिक प्रशोधन र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक आवेदन सम्भावनाहरू छन्।उच्च युग्मन दक्षता र उच्च लेजर आउटपुट पावरको साथ, डबल क्लेड ytterbium डोपेड फाइबर अर्धचालक लेजर पम्पिङको लागि उपयुक्त छन्, र ytterbium डोपड फाइबर को मुख्य विकास दिशा हो।चीनको डबल क्लेड यटरबियम डोपेड फाइबर टेक्नोलोजी अब विदेशी देशहरूको उन्नत स्तरसँग बराबर छैन।चीनमा विकसित ytterbium डोपेड फाइबर, डबल क्लेड ytterbium डोपेड फाइबर, र erbium ytterbium co doped फाइबर प्रदर्शन र विश्वसनीयता को मामला मा समान विदेशी उत्पादनहरु को उन्नत स्तर मा पुगेको छ, लागत लाभ छ, र धेरै उत्पादनहरु र विधिहरु को लागी कोर पेटेंट टेक्नोलोजीहरु छन्। ।
विश्व प्रसिद्ध जर्मन IPG लेजर कम्पनीले भर्खरै घोषणा गरेको कि तिनीहरूको भर्खरै सुरु गरिएको ytterbium doped फाइबर लेजर प्रणालीमा उत्कृष्ट बीम विशेषताहरू, 50000 घण्टा भन्दा बढीको पम्प जीवन, 1070nm-1080nm को केन्द्रीय उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य, र 20KW सम्मको उत्पादन शक्ति छ।यो राम्रो वेल्डिंग, काटन, र चट्टान ड्रिलिंग मा लागू गरिएको छ।
लेजर सामग्री लेजर प्रविधिको विकासको लागि मूल र आधार हो।लेजर उद्योगमा सधैं भनाइ रहेको छ कि 'सामग्रीको एक पुस्ता, उपकरणहरूको एक पुस्ता'।उन्नत र व्यावहारिक लेजर उपकरणहरू विकास गर्न, यो पहिले उच्च प्रदर्शन लेजर सामग्री स्वामित्व र अन्य सान्दर्भिक प्रविधिहरू एकीकृत गर्न आवश्यक छ।Ytterbium डोपेड लेजर क्रिस्टल र लेजर ग्लास, ठोस लेजर सामग्रीको नयाँ शक्तिको रूपमा, फाइबर अप्टिक संचार र लेजर प्रविधिको नवीन विकासलाई बढावा दिइरहेको छ, विशेष गरी अत्याधुनिक लेजर प्रविधिहरूमा जस्तै उच्च-शक्ति परमाणु फ्यूजन लेजरहरू, उच्च-ऊर्जा बीट। टाइल लेजरहरू, र उच्च-ऊर्जा हतियार लेजरहरू।
थप रूपमा, ytterbium लाई फ्लोरोसेन्ट पाउडर एक्टिभेटर, रेडियो सिरेमिक, इलेक्ट्रोनिक कम्प्युटर मेमोरी कम्पोनेन्टहरू (चुम्बकीय बबलहरू), र अप्टिकल ग्लास additives को लागि additives को रूपमा पनि प्रयोग गरिन्छ।यो उल्लेख गर्नुपर्छ कि yttrium र yttrium दुवै दुर्लभ पृथ्वी तत्व हो।यद्यपि अंग्रेजी नामहरू र तत्व प्रतीकहरूमा महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू छन्, चिनियाँ फोनेटिक वर्णमालामा समान अक्षरहरू छन्।केही चिनियाँ अनुवादहरूमा, yttrium लाई कहिलेकाहीं गलत रूपमा yttrium भनिन्छ।यस अवस्थामा, हामीले मूल पाठ ट्रेस गर्न र पुष्टि गर्न तत्व प्रतीकहरू संयोजन गर्न आवश्यक छ।
पोस्ट समय: सेप्टेम्बर-13-2023