ItterbiuNumeru atomicu 70, pesu atomicu 173,04, nome di l'elementu derivatu da u so locu di scuperta. U cuntenutu diitterbiuin a crosta hè 0,000266%, prisente principalmente in fosforite è dipositi d'oru neru raru, mentre chì u cuntenutu in monazite hè 0,03%, cù 7 isotopi naturali.
Scuprendu a Storia
Scupertu da: Marinak
Tempu: 1878
Locu: Svizzera
In u 1878, i chimichi svizzeri Jean Charles è G Marignac anu scupertu un novu elementu di terra rara in "erbium". In u 1907, Ulban è Weils anu signalatu chì Marignac separava una mistura d'ossidu di luteziu è d'ossidu d'itterbiu. In memoria di u picculu paese chjamatu Yteerby vicinu à Stoccolma, induve hè statu scupertu u minerale d'ittriu, questu novu elementu hè statu chjamatu Ytterbium cù u simbulu Yb.
Cunfigurazione elettronica
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
Metallu
Itterbiu metallicuhè grisgiu argentu, duttile, è hà una struttura dolce. À temperatura ambiente, l'itterbiu pò esse ossidatu lentamente da l'aria è l'acqua.
Ci sò duie strutture cristalline: α- U tipu hè un sistema cristallinu cubicu à facce centrate (temperatura ambiente -798 ℃); β- U tipu hè un reticolo cubicu à corpu centratu (sopra 798 ℃). Puntu di fusione 824 ℃, puntu d'ebullizione 1427 ℃, densità relativa 6,977 (Tipu α), 6,54 (Tipu β).
Insolubile in acqua fredda, solubile in acidi è ammonia liquida. Hè abbastanza stabile in aria. Simile à u samariu è l'europiu, l'itterbiu appartene à a terra rara di valenza variabile, è pò ancu esse in un statu bivalente pusitivu in più di esse generalmente trivalente.
A causa di sta caratteristica di valenza variabile, a preparazione di l'itterbiu metallicu ùn deve esse realizata per elettrolisi, ma per metudu di distillazione di riduzione per a preparazione è a purificazione. Di solitu,lantaniu metallicuhè adupratu cum'è agente riduttore per a distillazione di riduzione, utilizendu a differenza trà l'alta pressione di vapore di u metallu itterbiu è a bassa pressione di vapore di u metallu lantaniu. In alternativa,tuliu, itterbiu, èluteziuI cuncentrati ponu esse aduprati cum'è materie prime, è u lantaniu metallicu pò esse adupratu cum'è agente riduttore. Sottu cundizioni di vacuum à alta temperatura di >1100 ℃ è <0.133Pa, l'itterbiu metallicu pò esse estrattu direttamente per distillazione di riduzione. Cum'èsamariuèeuropiu,L'itterbiu pò ancu esse separatu è purificatu per via di a riduzione umida. Di solitu, i concentrati di tuliu, itterbiu è luteziu sò usati cum'è materie prime. Dopu a dissoluzione, l'itterbiu hè riduttu à un statu bivalente, causendu differenze significative in e proprietà, è dopu separatu da altre terre rare trivalenti. A pruduzzione di ossidu di itterbiu di alta purezza hè generalmente realizata per via di cromatografia d'estrazione o metudu di scambiu ionicu.
Applicazione
Adupratu per a fabricazione di leghe speciali.Leghe di itterbiusò stati applicati in medicina dentale per esperimenti metallurgichi è chimichi.
In l'ultimi anni, l'itterbiu hè apparsu è si hè sviluppatu rapidamente in i campi di a cumunicazione in fibra ottica è di a tecnulugia laser.
Cù a custruzzione è u sviluppu di l'"autostrada di l'infurmazione", e rete informatiche è i sistemi di trasmissione in fibra ottica à longa distanza anu esigenze sempre più elevate per e prestazioni di i materiali in fibra ottica utilizati in a cumunicazione ottica. L'ioni di itterbiu, per via di e so eccellenti proprietà spettrali, ponu esse aduprati cum'è materiali di amplificazione di fibre per a cumunicazione ottica, cum'èerbiuètuliuAncu s'è l'erbiu, un elementu di terra rara, hè sempre u principale attore in a preparazione di amplificatori di fibra, e fibre tradiziunali di quarzu dopate cù erbiu anu una larghezza di banda di guadagnu ridotta (30 nm), ciò chì rende difficiule di risponde à i requisiti di trasmissione d'infurmazioni à alta velocità è alta capacità. L'ioni Yb3+ anu una sezione trasversale d'assorbimentu assai più grande chè l'ioni Er3+ intornu à 980 nm. Attraversu l'effettu di sensibilizazione di Yb3+ è u trasferimentu d'energia di erbiu è itterbiu, a luce di 1530 nm pò esse assai migliorata, migliorandu cusì assai l'efficienza di amplificazione di a luce.
In l'ultimi anni, u vetru fosfatu co-dopatu cù erbiu itterbiu hè statu sempre più favuritu da i circadori. I vetri fosfatati è fluorofosfatati anu una bona stabilità chimica è termica, è ancu una larga trasmittanza infrarossa è grandi caratteristiche di allargamentu non uniforme, chì li rendenu materiali ideali per a banda larga è u vetru in fibra di amplificazione dopatu cù erbiu à altu guadagnu. L'amplificatori in fibra dopata Yb3+ ponu ottene amplificazione di putenza è amplificazione di segnale chjucu, rendenduli adatti per campi cum'è sensori in fibra ottica, cumunicazione laser in spaziu liberu è amplificazione di impulsi ultra corti. A Cina hà attualmente custruitu u più grande sistema di trasmissione ottica di capacità di canale unicu è a più rapida velocità di u mondu, è hà l'autostrada di l'infurmazione più larga di u mondu. L'amplificatori in fibra dopati cù itterbiu è altre terre rare è i materiali laser ghjocanu un rolu cruciale è significativu in elli.
E caratteristiche spettrali di l'itterbiu sò ancu aduprate cum'è materiali laser di alta qualità, sia cum'è cristalli laser, vetri laser è laser in fibra. Cum'è materiale laser di alta putenza, i cristalli laser dopati cù itterbiu anu furmatu una vasta serie, cumprese i dopati cù itterbiu.ittriu aluminiugranatu (Yb: YAG), dopatu cù itterbiugadoliniuGranatu di galliu (Yb: GGG), fluorofosfatu di calciu dopatu à l'itterbiu (Yb: FAP), fluorofosfatu di stronziu dopatu à l'itterbiu (Yb: S-FAP), vanadatu d'itriu dopatu à l'itterbiu (Yb: YV04), boratu dopatu à l'itterbiu è silicatu. U laser à semiconduttore (LD) hè un novu tipu di fonte di pompa per i laser à statu solidu. Yb: YAG hà parechje caratteristiche adatte per u pompaggio LD d'alta putenza è hè diventatu un materiale laser per u pompaggio LD d'alta putenza. U cristallu Yb: S-FAP pò esse adupratu cum'è materiale laser per a fusione nucleare laser in u futuru, ciò chì hà attiratu l'attenzione di a ghjente. In i cristalli laser sintonizabili, ci hè u granatu di galliu d'aluminiu, itterbiu, olmiu, itriu è cromu (Cr, Yb, Ho: YAGG) cù lunghezze d'onda chì varianu da 2,84 à 3,05 μ. Ajustabile continuamente trà m. Sicondu e statistiche, a maiò parte di e teste infrarosse aduprate in i missili in u mondu sanu utilizanu 3-5 μ. Dunque, u sviluppu di laser Cr, Yb, Ho: YSGG pò furnisce interferenze efficaci per e contromisure di armi guidate à l'infrarossu mediu, è hà un significatu militare impurtante. A Cina hà ottenutu una seria di risultati innovativi cù un livellu avanzatu internaziunale in u campu di i cristalli laser drogati cù itterbiu (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, ecc.), risolvendu tecnulugie chjave cum'è a crescita di cristalli è a pruduzzione laser rapida, impulsiva, cuntinua è regulabile. I risultati di a ricerca sò stati applicati in a difesa naziunale, l'industria è l'ingegneria scientifica, è i prudutti di cristalli drogati cù itterbiu sò stati esportati in parechji paesi è regioni cum'è i Stati Uniti è u Giappone.
Un'altra categuria maiò di materiali laser à l'itterbiu hè u vetru laser. Diversi vetri laser à sezione trasversale d'alta emissione sò stati sviluppati, cumpresi u tellurite di germaniu, u niobatu di siliciu, u boratu è u fosfatu. A causa di a facilità di stampaggio di u vetru, pò esse fattu in grandi dimensioni è hà caratteristiche cum'è alta trasmittanza di luce è alta uniformità, chì rendenu pussibule a pruduzzione di laser d'alta putenza. U vetru laser di terre rare cunnisciutu era principalmente...neodimiuvetru, chì hà una storia di sviluppu di più di 40 anni è una tecnulugia di pruduzzione è applicazione matura. Hè sempre statu u materiale preferitu per i dispositivi laser di alta putenza è hè statu utilizatu in dispositivi sperimentali di fusione nucleare è armi laser. I dispositivi laser di alta putenza custruiti in Cina, custituiti da laserneodimiuU vetru cum'è u principale mediu laser, hà righjuntu u livellu avanzatu di u mondu. Ma u vetru laser à neodimiu hè avà di fronte à una sfida putente da u vetru laser à itterbiu.
In l'ultimi anni, un gran numeru di studii anu dimustratu chì parechje proprietà di u vetru laser itterbium superanu quelle dineodimiuvetru. A causa di u fattu chì a luminescenza drogata à l'itterbiu hà solu dui livelli d'energia, l'efficienza di almacenamiento d'energia hè alta. À u listessu guadagnu, u vetru d'itterbiu hà un'efficienza di almacenamiento d'energia 16 volte più alta di u vetru di neodimiu, è una durata di vita di fluorescenza 3 volte quella di u vetru di neodimiu. Hà ancu vantaghji cum'è una alta concentrazione di doping, una larghezza di banda d'assorbimentu, è pò esse pompato direttamente da semiconduttori, rendendulu assai adattatu per i laser d'alta putenza. Tuttavia, l'applicazione pratica di u vetru laser à l'itterbiu si basa spessu nantu à l'assistenza di u neodimiu, cum'è l'usu di Nd3+ cum'è sensibilizatore per fà chì u vetru laser à l'itterbiu operi à temperatura ambiente è l'emissione laser μ hè ottenuta à a lunghezza d'onda m. Cusì, l'itterbiu è u neodimiu sò tramindui cuncurrenti è partenarii collaborativi in u campu di u vetru laser.
Aghjustendu a cumpusizione di u vetru, parechje proprietà luminescenti di u vetru laser à l'itterbiu ponu esse migliurate. Cù u sviluppu di laser d'alta putenza cum'è direzzione principale, i laser fatti di vetru laser à l'itterbiu sò sempre più largamente aduprati in l'industria muderna, l'agricultura, a medicina, a ricerca scientifica è l'applicazioni militari.
Usu militare: L'usu di l'energia generata da a fusione nucleare cum'è energia hè sempre statu un scopu previstu, è ottene una fusione nucleare cuntrullata serà un mezzu impurtante per l'umanità per risolve i prublemi energetichi. U vetru laser drogatu cù itterbiu hè diventatu u materiale preferitu per ottene l'aghjurnamenti di a fusione per cunfinamentu inerziale (ICF) in u XXI seculu per via di e so eccellenti prestazioni laser.
L'arme laser utilizanu l'enorme energia di un raghju laser per colpisce è distrughje bersagli, generendu temperature di miliardi di gradi Celsius è attaccendu direttamente à a velocità di a luce. Ponu esse chjamate Nadana è anu una grande letalità, particularmente adatta per i sistemi d'arme di difesa aerea muderni in guerra. L'eccellente prestazione di u vetru laser drogatu cù itterbiu l'hà fattu un materiale di basa impurtante per a fabricazione d'arme laser di alta putenza è alte prestazioni.
U laser à fibra hè una nova tecnulugia in rapidu sviluppu è appartene ancu à u campu di l'applicazioni di u vetru laser. U laser à fibra hè un laser chì usa a fibra cum'è mezu laser, chì hè un pruduttu di a cumbinazione di a tecnulugia di fibra è laser. Hè una nova tecnulugia laser sviluppata nantu à a basa di a tecnulugia di l'amplificatore di fibra drogatu cù erbiu (EDFA). Un laser à fibra hè cumpostu da un diodu laser à semiconduttore cum'è fonte di pompa, una guida d'onda in fibra ottica è un mezu di guadagnu, è cumpunenti ottici cum'è fibre à reticolo è accoppiatori. Ùn richiede micca aghjustamentu meccanicu di u percorsu otticu, è u mecanismu hè compactu è faciule da integrà. In paragone cù i laser tradiziunali à statu solidu è i laser à semiconduttore, hà vantaghji tecnologichi è di prestazione cum'è alta qualità di u fasciu, bona stabilità, forte resistenza à l'interferenze ambientali, nisuna aghjustamentu, nisuna manutenzione è una struttura compacta. A causa di u fattu chì l'ioni drogati sò principalmente Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3, chì utilizanu tutti fibre di terre rare cum'è mezu di guadagnu, u laser à fibra sviluppatu da a cumpagnia pò ancu esse chjamatu laser à fibra di terre rare.
Applicazione laser: U laser à fibra à doppia rivestitura drogatu à l'itterbiu d'alta putenza hè diventatu un campu caldu in a tecnulugia laser à statu solidu à livellu internaziunale in l'ultimi anni. Hà i vantaghji di una bona qualità di u fasciu, una struttura compatta è una alta efficienza di cunversione, è hà ampie prospettive d'applicazione in u trattamentu industriale è altri campi. E fibre drogate à doppia rivestitura di l'itterbiu sò adatte per u pompaggio laser à semiconduttori, cù alta efficienza di accoppiamentu è alta putenza di uscita laser, è sò a principale direzzione di sviluppu di e fibre drogate à l'itterbiu. A tecnulugia di e fibre drogate à doppia rivestitura di l'itterbiu di a Cina ùn hè più à parità cù u livellu avanzatu di i paesi stranieri. A fibra drogata à l'itterbiu, a fibra drogata à doppia rivestitura di l'itterbiu è a fibra co-dopata à l'erbiu itterbiu sviluppata in Cina hà righjuntu u livellu avanzatu di prudutti stranieri simili in termini di prestazioni è affidabilità, hà vantaghji di costi è hà tecnulugie brevettate core per parechji prudutti è metudi.
A cumpagnia tedesca di laser IPG, di fama mundiale, hà annunziatu pocu fà chì u so sistema laser à fibra drogata à l'itterbiu, appena lanciatu, hà eccellenti caratteristiche di fasciu, una durata di vita di a pompa di più di 50000 ore, una lunghezza d'onda d'emissione cintrale di 1070nm-1080nm è una putenza di uscita finu à 20KW. Hè statu applicatu in a saldatura fine, u tagliu è a perforazione di roccia.
I materiali laser sò u core è a basa per u sviluppu di a tecnulugia laser. Ci hè sempre statu un dettu in l'industria laser chì "una generazione di materiali, una generazione di dispositivi". Per sviluppà dispositivi laser avanzati è pratichi, hè necessariu prima pussede materiali laser d'altu rendimentu è integrà altre tecnulugie pertinenti. I cristalli laser drogati cù itterbiu è u vetru laser, cum'è a nova forza di i materiali laser solidi, stanu prumove u sviluppu innovativu di a cumunicazione in fibra ottica è di a tecnulugia laser, in particulare in e tecnulugie laser d'avanguardia cum'è i laser à fusione nucleare d'alta putenza, i laser à piastrelle di battuta d'alta energia è i laser d'armi d'alta energia.
Inoltre, l'itterbiu hè ancu adupratu cum'è attivatore di polvere fluorescente, radioceramica, additivi per cumpunenti di memoria elettronica di l'urdinatore (bulle magnetiche) è additivi di vetru otticu. Ci vole à signalà chì l'ittriu è l'ittriu sò tramindui elementi di terre rare. Ancu s'ellu ci sò differenze significative in i nomi inglesi è i simboli di l'elementi, l'alfabetu foneticu cinese hà e stesse sillabe. In alcune traduzioni cinesi, l'ittriu hè qualchì volta chjamatu erroneamente ittriu. In questu casu, ci vole à traccià u testu originale è cumminà i simboli di l'elementi per cunfirmà.
Data di publicazione: 13 di settembre di u 2023