Ytterbium: Numéro atomique 70, poids atomique 173.04, nom d'élément dérivé de son emplacement de découverte. La teneur en ytterbium dans la croûte est de 0,000266%, principalement présente dans les dépôts d'or rare et noirs. Le contenu en monazite est de 0,03%, et il y a 7 isotopes naturels
Découvert
Par: Marinak
Temps: 1878
Lieu: Suisse
En 1878, les chimistes suisses Jean Charles et G Marignac ont découvert un nouvel élément de terres rares dans «Erbium». En 1907, Ulban et Weils ont souligné que Marignac séparait un mélange d'oxyde de lutétium et d'oxyde d'ytterbium. À la mémoire du petit village nommé Yteerby près de Stockholm, où le minerai de yttrium a été découvert, ce nouvel élément a été nommé Ytterbium avec le symbole YB.
Configuration d'électrons
Configuration d'électrons
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14
Métal
Ytterbium métallique est gris argenté, ductile et a une texture douce. À température ambiante, Ytterbium peut être lentement oxydé par l'air et l'eau.
Il existe deux structures cristallines: α- Le type est un système cristallin cube centré sur le visage (température ambiante -798 ℃); β- Le type est un réseau cubique centré sur le corps (au-dessus de 798 ℃). Point de fusion 824 ℃, point d'ébullition 1427 ℃, densité relative 6.977 （Type α), 6,54 （β-type).
Insoluble dans l'eau froide, soluble dans les acides et l'ammoniac liquide. Il est assez stable dans l'air. Semblable à Samarium et Europium, Ytterbium appartient à la Valence variable Rare Terre et peut également être dans un état divalent positif en plus d'être généralement trivalent.
En raison de cette caractéristique de valence variable, la préparation de Ytterbium métallique ne doit pas être effectuée par électrolyse, mais par la méthode de distillation de réduction pour la préparation et la purification. Habituellement, le métal lanthane est utilisé comme agent réducteur pour la distillation de réduction, en utilisant la différence entre la pression de vapeur élevée du métal Ytterbium et la faible pression de vapeur de Lanthanum métal. Alternativement,thulium, ytterbium, etlutétiumLes concentrés peuvent être utilisés comme matières premières etlanthane métalliquepeut être utilisé comme agent réducteur. Dans des conditions de vide à haute température de> 1100 ℃ et <0,133pa, le ytterbium métallique peut être directement extrait par distillation de réduction. Comme Samarium et Europium, Ytterbium peut également être séparé et purifié par réduction humide. Habituellement, les concentrés de thulium, ytterbium et lutetium sont utilisés comme matières premières. Après dissolution, Ytterbium est réduit à un état divalent, provoquant des différences significatives dans les propriétés, puis séparées des autres terres rares trivales. La production de haute puretéoxyde de ytterbiumest généralement réalisé par chromatographie d'extraction ou méthode d'échange d'ions。
Application
Utilisé pour la fabrication d'alliages spéciaux. Les alliages Ytterbium ont été appliqués en médecine dentaire pour des expériences métallurgiques et chimiques.
Ces dernières années, Ytterbium s'est émergé et s'est rapidement développé dans les domaines de la communication en fibre optique et de la technologie laser.
Avec la construction et le développement de «l'autoroute d'information», les réseaux informatiques et les systèmes de transmission de fibres optiques à longue distance ont des exigences de plus en plus élevées pour les performances des matériaux de fibre optique utilisés dans la communication optique. Les ions Ytterbium, en raison de leurs excellentes propriétés spectrales, peuvent être utilisés comme matériaux d'amplification des fibres pour la communication optique, tout comme l'erbium et le thulium. Bien que l'élément de terres rares ERBIUM soit toujours le principal acteur de la préparation des amplificateurs de fibres, les fibres de quartz dopées à l'erbium traditionnelles ont une bande passante à petit gain (30 nm), ce qui rend difficile la satisfaction des exigences de transmission d'informations à grande vitesse et à grande capacité. Les ions YB3 + ont une section transversale d'absorption beaucoup plus grande que les ions ER3 + autour de 980 nm. Grâce à l'effet de sensibilisation de YB3 + et du transfert d'énergie de l'erbium et de l'ytterbium, la lumière de 1530 nm peut être considérablement améliorée, améliorant ainsi considérablement l'efficacité d'amplification de la lumière.
Ces dernières années, le verre de phosphate erbium ytterbium co-dopé a été de plus en plus favorisé par les chercheurs. Les lunettes de phosphate et de fluorophosphate ont une bonne stabilité chimique et thermique, ainsi qu'une large transmittance infrarouge et de grandes caractéristiques d'élargissement non uniformes, ce qui en fait des matériaux idéaux pour la fibre d'amplification à large bande et à gain à gain à grande échelle. Les amplificateurs à fibres dopés YB3 + peuvent obtenir une amplification de puissance et une amplification de petite taille, ce qui les rend adaptés à des champs tels que des capteurs à fibre optique, une communication laser à espace libre et une amplification à impulsions ultra courte. La Chine a actuellement construit la plus grande capacité à canal unique au monde et le système de transmission optique à vitesse la plus rapide, et possède la plus large autoroute d'information au monde. Les amplificateurs de fibres dopés et les matériaux laser dopés à la Terre rare et d'autres matériaux laser jouent un rôle crucial et significatif.
Les caractéristiques spectrales de Ytterbium sont également utilisées comme matériaux laser de haute qualité, à la fois comme cristaux laser, verres laser et lasers en fibre. As a high-power laser material, ytterbium doped laser crystals have formed a huge series, including ytterbium doped yttrium aluminum garnet (Yb: YAG), ytterbium doped gadolinium gallium garnet (Yb: GGG), ytterbium doped calcium fluorophosphate (Yb: FAP), ytterbium doped strontium Fluorophosphate (YB: S-FAP), Vanadate d'yttrium dopé à Ytterbium (YB: YV04), borate dopé à Ytterbium et silicate. Le laser semi-conducteur (LD) est un nouveau type de source de pompe pour les lasers à semi-conducteurs. YB: YAG a de nombreuses caractéristiques adaptées au pompage LD de haute puissance et est devenu un matériau laser pour le pompage LD de haute puissance. YB: S-Fap Crystal peut être utilisé comme matériau laser pour la fusion nucléaire laser à l'avenir, ce qui a attiré l'attention des gens. Dans les cristaux laser réglables, il y a du chrome ytterbium holmium yttrium aluminium gallium grennet (cr, yb, ho: yagg) avec des longueurs d'onde allant de 2,84 à 3,05 μ en continu réglable entre m. Selon les statistiques, la plupart des ogives infrarouges utilisées dans des missiles du monde entier utilisent 3 à 5 μ, le développement des lasers CR, YB, HO: YSGG peut fournir des interférences efficaces pour les contre-mesures d'armes guidées par l'infrarouge moyen et a une importance militaire importante. La Chine a obtenu une série de résultats innovants avec un niveau avancé international dans le domaine des cristaux laser dopés Ytterbium (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP, etc.), en résolvant des technologies clés telles que la croissance des cristaux et le laser rapide, impulsion, continu et de sortie réglable. Les résultats de la recherche ont été appliqués dans la défense nationale, l'industrie et l'ingénierie scientifique, et des produits cristallins dopés Ytterbium ont été exportés vers plusieurs pays et régions tels que les États-Unis et le Japon.
Une autre catégorie majeure de matériaux laser Ytterbium est le verre laser. Diverses lunettes laser à section transversale à haute émission ont été développées, notamment le tellurite germanium, le niobate de silicium, le borate et le phosphate. En raison de la facilité de moulage en verre, il peut être transformé en grandes tailles et a des caractéristiques telles qu'une transmittance à haute lumière et une uniformité élevée, ce qui permet de produire des lasers haute puissance. Le verre laser familier en terres rares était principalement du verre néodyme, qui a des antécédents de développement de plus de 40 ans et une technologie de production et d'application mature. Il a toujours été le matériau préféré des dispositifs laser de haute puissance et a été utilisé dans les dispositifs expérimentaux de fusion nucléaire et les armes laser. Les dispositifs laser de haute puissance construits en Chine, composés de verre néodyme laser comme principal médium laser, ont atteint le niveau avancé du monde. Mais le verre au néodyme laser fait maintenant face à un puissant défi du verre laser ytterbium.
Ces dernières années, un grand nombre d'études ont montré que de nombreuses propriétés du verre laser ytterbium dépassent celles du verre néodyme. En raison du fait que la luminescence dopée à Ytterbium n'a que deux niveaux d'énergie, l'efficacité de stockage d'énergie est élevée. Au même gain, le verre Ytterbium a une efficacité de stockage d'énergie 16 fois plus élevé que le verre néodyme et une durée de vie de fluorescence 3 fois celle du verre néodyme. Il présente également des avantages tels qu'une concentration de dopage élevée, une bande passante d'absorption et peut être directement pompé par des semi-conducteurs, ce qui le rend très adapté aux lasers de haute puissance. Cependant, l'application pratique du verre laser Ytterbium repose souvent sur l'assistance du néodyme, comme l'utilisation de ND3 + comme sensibilisation pour faire fonctionner le verre laser Ytterbium à température ambiante et l'émission laser μ est obtenue à la longueur d'onde M. Ainsi, Ytterbium et Neodymium sont à la fois des concurrents et des partenaires collaboratifs dans le domaine du verre laser.
En ajustant la composition du verre, de nombreuses propriétés luminescentes du verre laser Ytterbium peuvent être améliorées. Avec le développement de lasers de haute puissance comme direction principale, les lasers en verre laser Ytterbium sont de plus en plus largement utilisés dans l'industrie moderne, l'agriculture, la médecine, la recherche scientifique et les applications militaires.
Utilisation militaire: L'utilisation de l'énergie générée par la fusion nucléaire car l'énergie a toujours été un objectif attendu, et atteindre la fusion nucléaire contrôlée sera un moyen important pour l'humanité de résoudre des problèmes d'énergie. Le verre laser dopé Ytterbium devient le matériau préféré pour atteindre les mises à niveau de fusion de confinement inertiel (ICF) au 21e siècle en raison de ses excellentes performances laser.
Les armes laser utilisent l'énergie énorme d'un faisceau laser pour frapper et détruire des cibles, générant des températures de milliards de degrés Celsius et attaquant directement à la vitesse de la lumière. Ils peuvent être appelés Nadana et ont une grande létalité, particulièrement adapté aux systèmes d'armes de défense aérienne modernes dans la guerre. L'excellente performance du verre laser dopé Ytterbium en a fait un matériau de base important pour fabriquer des armes laser haute puissance et haute performance.
Le laser en fibre est une nouvelle technologie en développement rapide et appartient également au domaine des applications de verre laser. Le laser en fibre est un laser qui utilise la fibre comme milieu laser, qui est un produit de la combinaison de la technologie des fibres et du laser. Il s'agit d'une nouvelle technologie laser développée sur la base de la technologie des amplificateurs à fibres dopés Erbium (EDFA). Un laser à fibre est composé d'une diode laser semi-conductrice comme source de pompe, un guide d'onde à fibre optique et un milieu de gain, et des composants optiques tels que les fibres de réseau et les coupleurs. Il ne nécessite pas de réglage mécanique du chemin optique, et le mécanisme est compact et facile à intégrer. Par rapport aux lasers à l'état solide traditionnels et aux lasers semi-conducteurs, il présente des avantages technologiques et de performance tels que la qualité des faisceaux routiers, une bonne stabilité, une forte résistance à l'ingérence environnementale, aucun ajustement, pas de maintenance et une structure compacte. En raison du fait que les ions dopés sont principalement nd + 3, yb + 3, er + 3, tm + 3, ho + 3, qui utilisent tous des fibres de terres rares comme support de gain, le laser fibre développé par la société peut également être appelé laser en fibre de terre rare.
Application laser: le laser à fibre double revêtement dopé à haute puissance Ytterbium est devenu un champ chaud de la technologie laser à l'état solide à l'échelle internationale ces dernières années. Il présente les avantages d'une bonne qualité de faisceau, d'une structure compacte et d'une efficacité de conversion élevée, et a de larges perspectives d'application dans le traitement industriel et d'autres domaines. Les fibres dopées à double revêtement Ytterbium conviennent au pompage laser semi-conducteur, avec une efficacité de couplage élevée et une puissance de sortie laser élevée, et sont la principale direction de développement des fibres dopées Ytterbium. La technologie de fibres dopées à double cradbium à double vêtu de la Chine n'est plus à égalité avec le niveau avancé des pays étrangers. La fibre dopée Ytterbium, la fibre dopée à double revêtement et la fibre dopée Erbium Ytterbium développée en Chine ont atteint le niveau avancé de produits étrangers similaires en termes de performances et de fiabilité, ont des avantages coûteux et ont des technologies de base brevetées pour plusieurs produits et méthodes.
La société laser allemande iPG de renommée mondiale a récemment annoncé que leur système laser à fibres dopés Ytterbium nouvellement lancé avait d'excellentes caractéristiques du faisceau, une durée de vie de pompe de plus de 50000 heures, une longueur d'onde d'émission centrale de 1070 nm-1080 nm et une puissance de sortie jusqu'à 20 kW. Il a été appliqué dans un soudage fin, une coupe et un forage rocheux.
Les matériaux laser sont le cœur et le fondement du développement de la technologie laser. Il y a toujours eu un dicton dans l'industrie laser que «une génération de matériaux, une génération d'appareils». Pour développer des dispositifs laser avancés et pratiques, il est nécessaire de posséder d'abord des matériaux laser haute performance et d'intégrer d'autres technologies pertinentes. Les cristaux laser dopés Ytterbium et le verre laser, en tant que nouvelle force de matériaux laser solides, favorisent le développement innovant de la communication à fibre optique et de la technologie laser, en particulier dans les technologies laser de pointe telles que les lasers de fusion nucléaire haute puissance, les lasers d'armes à haute énergie.
De plus, Ytterbium est également utilisé comme activateur de poudre fluorescent, céramique radio, additifs pour les composants électroniques de la mémoire informatique (bulles magnétiques) et additifs en verre optique. Il convient de souligner que Yttrium et Yttrium sont tous deux des éléments de terres rares. Bien qu'il existe des différences significatives dans les noms anglais et les symboles d'élément, l'alphabet phonétique chinois a les mêmes syllabes. Dans certaines traductions chinoises, Yttrium est parfois appelé à tort yttrium. Dans ce cas, nous devons tracer le texte d'origine et combiner les symboles de l'élément pour confirmer.
Heure du poste: 30 août-2023