जादुई दुर्लभ पृथ्वी तत्व: ytterbium

Ytterbium: परमाणु संख्या 70, परमाणु वजन 173.04, तत्व नाम इसके खोज स्थान से प्राप्त। की सामग्रीytterbiumक्रस्ट में 0.000266%है, जो मुख्य रूप से फॉस्फोराइट और काले दुर्लभ सोने की जमा राशि में मौजूद है, जबकि मोनज़ाइट में सामग्री 0.03%है, जिसमें 7 प्राकृतिक आइसोटोप हैं।

इतिहास की खोज

द्वारा खोजा गया: मारिनक

समय: 1878

स्थान: स्विट्जरलैंड 

1878 में, स्विस केमिस्ट जीन चार्ल्स और जी मारिग्नैक ने "एर्बियम" में एक नए दुर्लभ पृथ्वी तत्व की खोज की। 1907 में, उलबन और वेइल्स ने बताया कि Marignac ने लुटेटियम ऑक्साइड और Ytterbium ऑक्साइड के मिश्रण को अलग कर दिया। स्टॉकहोम के पास yterby नाम के छोटे गाँव की याद में, जहाँ yttrium ore की खोज की गई थी, इस नए तत्व को प्रतीक yb के साथ ytterbium नाम दिया गया था।

इलेक्ट्रॉन विन्यास

1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14

धातु

धातु -वित्बियमसिल्वर ग्रे, डक्टाइल है, और एक नरम बनावट है। कमरे के तापमान पर, ytterbium को धीरे -धीरे हवा और पानी से ऑक्सीकरण किया जा सकता है।

दो क्रिस्टल संरचनाएं हैं: α- प्रकार एक चेहरा केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल सिस्टम (कमरे का तापमान -798 ℃) है; β- प्रकार एक शरीर केंद्रित क्यूबिक (798 ℃ ℃ से ऊपर) जाली है। मेल्टिंग पॉइंट 824 ℃, क्वथनांक 1427 ℃, सापेक्ष घनत्व 6.977 α α- प्रकार), 6.54 β β- प्रकार)।

ठंडे पानी में अघुलनशील, एसिड और तरल अमोनिया में घुलनशील। यह हवा में काफी स्थिर है। सामरी और यूरोपियम के समान, Ytterbium चर वैलेंस दुर्लभ पृथ्वी से संबंधित है, और आमतौर पर त्रस्त होने के अलावा एक सकारात्मक विभाजित स्थिति में भी हो सकता है।

इस परिवर्तनशील वैलेंस विशेषता के कारण, मेटालिक ytterbium की तैयारी को इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा नहीं किया जाना चाहिए, लेकिन तैयारी और शुद्धिकरण के लिए आसवन विधि में कमी करके। आम तौर पर,लैंथेनम मेटलकमी आसवन के लिए एक कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, ytterbium धातु के उच्च वाष्प दबाव और लैंथेनम धातु के कम वाष्प दबाव के बीच अंतर का उपयोग करता है। वैकल्पिक रूप से,थ्यूलियम, ytterbium, औरल्यूटेशियमकच्चे माल के रूप में ध्यान केंद्रित किया जा सकता है, और धातु लैंथेनम को एक कम करने वाले एजेंट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। > 1100 ℃ और <0.133pa के उच्च तापमान वैक्यूम स्थितियों के तहत, धातु ytterbium को सीधे कमी के द्वारा सीधे निकाला जा सकता है। पसंदसमैरियमऔरयूरोपियम,Ytterbium को भी गीली कमी के माध्यम से अलग और शुद्ध किया जा सकता है। आमतौर पर, थ्यूलियम, ytterbium, और lutetium constrates का उपयोग कच्चे माल के रूप में किया जाता है। विघटन के बाद, Ytterbium एक विभाजक अवस्था में कम हो जाता है, जिससे गुणों में महत्वपूर्ण अंतर होता है, और फिर अन्य दुर्लभ दुर्लभ पृथ्वी से अलग हो जाता है। उच्च शुद्धता ytterbium ऑक्साइड का उत्पादन आमतौर पर निष्कर्षण क्रोमैटोग्राफी या आयन विनिमय विधि द्वारा किया जाता है

आवेदन

विशेष मिश्र धातुओं के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है।यूटेरबियम मिश्र धातुमेटालर्जिकल और रासायनिक प्रयोगों के लिए दंत चिकित्सा में लागू किया गया है।

हाल के वर्षों में, Ytterbium उभरा है और तेजी से फाइबर ऑप्टिक संचार और लेजर प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में विकसित हुआ है।

"सूचना राजमार्ग" के निर्माण और विकास के साथ, कंप्यूटर नेटवर्क और लंबी दूरी की ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन सिस्टम में ऑप्टिकल संचार में उपयोग किए जाने वाले ऑप्टिकल फाइबर सामग्री के प्रदर्शन के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं। Ytterbium आयनों, उनके उत्कृष्ट वर्णक्रमीय गुणों के कारण, ऑप्टिकल संचार के लिए फाइबर प्रवर्धन सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है, जैसेएर्बियमऔरथ्यूलियम। यद्यपि दुर्लभ पृथ्वी तत्व एर्बियम अभी भी फाइबर एम्पलीफायरों की तैयारी में मुख्य खिलाड़ी है, पारंपरिक एर्बियम-डोपेड क्वार्ट्ज फाइबर में एक छोटा लाभ बैंडविड्थ (30NM) होता है, जिससे उच्च गति और उच्च-क्षमता सूचना संचरण की आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल हो जाता है। YB3+आयनों में 980nm के आसपास ER3+आयनों की तुलना में बहुत बड़ा अवशोषण क्रॉस-सेक्शन होता है। YB3+के संवेदीकरण प्रभाव और एर्बियम और Ytterbium के ऊर्जा हस्तांतरण के माध्यम से, 1530nm प्रकाश को बहुत बढ़ाया जा सकता है, जिससे प्रकाश की प्रवर्धन दक्षता में बहुत सुधार होता है।

हाल के वर्षों में, एर्बियम Ytterbium Co डोपेड फॉस्फेट ग्लास शोधकर्ताओं द्वारा तेजी से इष्ट किया गया है। फॉस्फेट और फ्लोरोफॉस्फेट के गिलास में अच्छे रासायनिक और थर्मल स्थिरता होती है, साथ ही साथ व्यापक अवरक्त प्रसारण और बड़े गैर-समान रूप से चौड़ीकरण विशेषताएं होती हैं, जिससे वे ब्रॉडबैंड और उच्च लाभ एरबियम-डोपेड प्रवर्धन फाइबर ग्लास के लिए आदर्श सामग्री बन जाते हैं। YB3+DOPED फाइबर एम्पलीफायरों को पावर प्रवर्धन और छोटे सिग्नल प्रवर्धन प्राप्त हो सकता है, जिससे वे फाइबर ऑप्टिक सेंसर, फ्री स्पेस लेजर संचार और अल्ट्रा शॉर्ट पल्स प्रवर्धन जैसे क्षेत्रों के लिए उपयुक्त हो सकते हैं। चीन ने वर्तमान में दुनिया की सबसे बड़ी एकल चैनल क्षमता और सबसे तेज गति ऑप्टिकल ट्रांसमिशन सिस्टम का निर्माण किया है, और दुनिया में सबसे व्यापक सूचना राजमार्ग है। Ytterbium डोपेड और अन्य दुर्लभ पृथ्वी डोपेड फाइबर एम्पलीफायरों और लेजर सामग्री उनमें एक महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

Ytterbium की वर्णक्रमीय विशेषताओं का उपयोग उच्च गुणवत्ता वाले लेजर सामग्री के रूप में भी किया जाता है, दोनों लेजर क्रिस्टल, लेजर ग्लास और फाइबर लेजर के रूप में। एक उच्च-शक्ति लेजर सामग्री के रूप में, ytterbium डोपेड लेजर क्रिस्टल ने एक विशाल श्रृंखला बनाई है, जिसमें ytterbium डोपेड भी शामिल हैयूट्रियम एल्यूमीनियमगार्नेट (yb: yag), ytterbium dopedगैडोलीनियमगैलियम गार्नेट (yb: ggg), ytterbium doped कैल्शियम फ्लोरोफॉस्फेट (yb: fap), ytterbium doped स्ट्रोंटियम फ्लोरोफॉस्फेट (yb: s-fap), ytterbium doped yttrium vanadate (yb: yv04), ytterbium doped borate। सेमीकंडक्टर लेजर (एलडी) ठोस-राज्य लेजर के लिए एक नया प्रकार का पंप स्रोत है। YB: YAG में उच्च-शक्ति वाले LD पंपिंग के लिए उपयुक्त कई विशेषताएं हैं और उच्च-शक्ति वाले LD पंपिंग के लिए एक लेजर सामग्री बन गई है। YB: S-FAP क्रिस्टल का उपयोग भविष्य में लेजर परमाणु संलयन के लिए एक लेजर सामग्री के रूप में किया जा सकता है, जिसने लोगों का ध्यान आकर्षित किया है। ट्यून करने योग्य लेजर क्रिस्टल में, क्रोमियम ytterbium Holmium yttrium एल्यूमीनियम गैलियम गार्नेट (CR, YB, HO: YAGG) है, जिसमें तरंग दैर्ध्य के साथ 2.84 से 3.05 μ के बीच लगातार समायोज्य है। आंकड़ों के अनुसार, दुनिया भर में मिसाइलों में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश इन्फ्रारेड वारहेड 3-5 μ का उपयोग करते हैं, इसलिए, CR, YB, HO: YSGG लेजर का विकास मध्य अवरक्त निर्देशित हथियार काउंटरमेशर्स के लिए प्रभावी हस्तक्षेप प्रदान कर सकता है, और महत्वपूर्ण सैन्य महत्व है। चीन ने ytterbium डोपेड लेजर क्रिस्टल (YB: YAG, YB: FAP, YB: SFAP, आदि) के क्षेत्र में अंतरराष्ट्रीय उन्नत स्तर के साथ अभिनव परिणामों की एक श्रृंखला हासिल की है, जो क्रिस्टल ग्रोथ और लेजर फास्ट, पल्स, कंटीन्यूवर और एडजस्टेबल आउटपुट जैसी प्रमुख प्रौद्योगिकियों को हल करती है। अनुसंधान परिणाम राष्ट्रीय रक्षा, उद्योग और वैज्ञानिक इंजीनियरिंग में लागू किए गए हैं, और Ytterbium डोपेड क्रिस्टल उत्पादों को कई देशों और क्षेत्रों जैसे संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान में निर्यात किया गया है।

Ytterbium लेजर सामग्री की एक और प्रमुख श्रेणी लेजर ग्लास है। विभिन्न उच्च उत्सर्जन क्रॉस-सेक्शन लेजर ग्लास विकसित किए गए हैं, जिनमें जर्मेनियम टेलुराइट, सिलिकॉन नीओबेट, बोरेट और फॉस्फेट शामिल हैं। ग्लास मोल्डिंग की आसानी के कारण, इसे बड़े आकारों में बनाया जा सकता है और इसमें उच्च प्रकाश संचारण और उच्च एकरूपता जैसी विशेषताएं हैं, जिससे उच्च-शक्ति लेज़रों का उत्पादन करना संभव हो जाता है। परिचित दुर्लभ पृथ्वी लेजर ग्लास मुख्य रूप से हुआ करता थाNeodymiumग्लास, जिसमें 40 से अधिक वर्षों का विकास इतिहास और परिपक्व उत्पादन और अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी है। यह हमेशा उच्च शक्ति वाले लेजर उपकरणों के लिए पसंदीदा सामग्री रही है और इसका उपयोग परमाणु संलयन प्रयोगात्मक उपकरणों और लेजर हथियारों में किया गया है। चीन में निर्मित उच्च-शक्ति लेजर उपकरण, जिसमें लेजर शामिल हैNeodymiumमुख्य लेजर माध्यम के रूप में ग्लास, दुनिया के उन्नत स्तर पर पहुंच गया है। लेकिन लेजर नियोडिमियम ग्लास अब लेजर Ytterbium ग्लास से एक शक्तिशाली चुनौती का सामना करता है।

हाल के वर्षों में, बड़ी संख्या में अध्ययनों से पता चला है कि लेजर ytterbium ग्लास के कई गुणों से अधिकNeodymiumकाँच। इस तथ्य के कारण कि Ytterbium Doped luminescence में केवल दो ऊर्जा स्तर होते हैं, ऊर्जा भंडारण दक्षता अधिक होती है। उसी लाभ पर, Ytterbium ग्लास में Neodymium Glass की तुलना में 16 गुना अधिक ऊर्जा भंडारण दक्षता होती है, और Neodymium Glass के 3 गुना एक प्रतिदीप्ति जीवनकाल होता है। इसमें उच्च डोपिंग एकाग्रता, अवशोषण बैंडविड्थ जैसे फायदे भी हैं, और इसे सीधे अर्धचालक द्वारा पंप किया जा सकता है, जिससे यह उच्च-शक्ति लेजर के लिए बहुत उपयुक्त है। हालांकि, Ytterbium लेजर ग्लास का व्यावहारिक अनुप्रयोग अक्सर Neodymium की सहायता पर निर्भर करता है, जैसे कि ND3+का उपयोग करने के लिए एक सेंसिटाइज़र के रूप में ytterbium लेजर ग्लास को कमरे के तापमान पर संचालित करने के लिए और μ लेजर उत्सर्जन एम तरंग दैर्ध्य पर प्राप्त किया जाता है। तो, Ytterbium और Neodymium दोनों लेजर ग्लास के क्षेत्र में प्रतियोगी और सहयोगी साझेदार हैं।

कांच की संरचना को समायोजित करके, ytterbium लेजर ग्लास के कई luminescent गुणों में सुधार किया जा सकता है। मुख्य दिशा के रूप में उच्च-शक्ति वाले लेज़रों के विकास के साथ, आधुनिक उद्योग, कृषि, चिकित्सा, वैज्ञानिक अनुसंधान और सैन्य अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से व्यापक रूप से उपयोग किए जा रहे Ytterbium लेजर ग्लास से बने लेज़रों का उपयोग किया जाता है।

सैन्य उपयोग: ऊर्जा के रूप में परमाणु संलयन द्वारा उत्पन्न ऊर्जा का उपयोग करना हमेशा एक अपेक्षित लक्ष्य रहा है, और नियंत्रित परमाणु संलयन को प्राप्त करना मानवता के लिए ऊर्जा की समस्याओं को हल करने के लिए एक महत्वपूर्ण साधन होगा। Ytterbium डोपेड लेजर ग्लास 21 वीं सदी में अपने उत्कृष्ट लेजर प्रदर्शन के कारण 21 वीं सदी में जड़त्वीय कारावास फ्यूजन (ICF) उन्नयन को प्राप्त करने के लिए पसंदीदा सामग्री बन रहा है।

लेजर हथियार एक लेजर बीम की विशाल ऊर्जा का उपयोग लक्ष्यों पर हमला करने और नष्ट करने के लिए, अरबों डिग्री सेल्सियस के तापमान को उत्पन्न करने और सीधे प्रकाश की गति से सीधे हमला करने के लिए करते हैं। उन्हें नादाना के रूप में संदर्भित किया जा सकता है और वे महान सुस्ती हैं, विशेष रूप से युद्ध में आधुनिक वायु रक्षा हथियार प्रणालियों के लिए उपयुक्त है। Ytterbium डोपेड लेजर ग्लास के उत्कृष्ट प्रदर्शन ने इसे उच्च-शक्ति और उच्च-प्रदर्शन वाले लेजर हथियारों के निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण बुनियादी सामग्री बना दिया है।

फाइबर लेजर एक तेजी से विकसित करने वाली नई तकनीक है और लेजर ग्लास अनुप्रयोगों के क्षेत्र से भी संबंधित है। फाइबर लेजर एक लेजर है जो लेजर माध्यम के रूप में फाइबर का उपयोग करता है, जो फाइबर और लेजर तकनीक के संयोजन का एक उत्पाद है। यह एक नई लेजर तकनीक है जिसे एर्बियम डोपेड फाइबर एम्पलीफायर (EDFA) तकनीक के आधार पर विकसित किया गया है। एक फाइबर लेजर पंप स्रोत के रूप में एक अर्धचालक लेजर डायोड, एक फाइबर ऑप्टिक वेवगाइड और एक लाभ माध्यम, और ऑप्टिकल घटक जैसे कि फाइबर और युग्मक जैसे ऑप्टिकल घटक से बना है। इसे ऑप्टिकल पथ के यांत्रिक समायोजन की आवश्यकता नहीं होती है, और तंत्र कॉम्पैक्ट और एकीकृत करने में आसान है। पारंपरिक ठोस-राज्य लेज़रों और सेमीकंडक्टर लेज़रों की तुलना में, इसमें तकनीकी और प्रदर्शन लाभ जैसे उच्च बीम गुणवत्ता, अच्छी स्थिरता, पर्यावरणीय हस्तक्षेप के लिए मजबूत प्रतिरोध, कोई समायोजन, कोई रखरखाव नहीं और कॉम्पैक्ट संरचना है। इस तथ्य के कारण कि डोप किए गए आयन मुख्य रूप से एनडी+3, वाईबी+3, ईआर+3, टीएम+3, हो+3 हैं, जिनमें से सभी दुर्लभ पृथ्वी फाइबर का उपयोग लाभ मीडिया के रूप में करते हैं, कंपनी द्वारा विकसित फाइबर लेजर को एक दुर्लभ पृथ्वी फाइबर लेजर भी कहा जा सकता है।

लेजर एप्लिकेशन: हाई पावर Ytterbium डोपेड डबल क्लैड फाइबर लेजर हाल के वर्षों में अंतरराष्ट्रीय स्तर पर ठोस-राज्य लेजर तकनीक में एक गर्म क्षेत्र बन गया है। इसमें अच्छी बीम गुणवत्ता, कॉम्पैक्ट संरचना और उच्च रूपांतरण दक्षता के फायदे हैं, और औद्योगिक प्रसंस्करण और अन्य क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं। डबल क्लैड ytterbium डोपेड फाइबर सेमीकंडक्टर लेजर पंपिंग के लिए उपयुक्त हैं, उच्च युग्मन दक्षता और उच्च लेजर आउटपुट पावर के साथ, और ytterbium डोपेड फाइबर की मुख्य विकास दिशा हैं। चीन की डबल क्लैड ytterbium डोपेड फाइबर तकनीक अब विदेशों के उन्नत स्तर के बराबर नहीं है। Ytterbium डोपेड फाइबर, डबल क्लैड Ytterbium डोपेड फाइबर, और एर्बियम Ytterbium Co Doped फाइबर चीन में विकसित किया गया है, जो प्रदर्शन और विश्वसनीयता के मामले में समान विदेशी उत्पादों के उन्नत स्तर तक पहुंच गया है, लागत लाभ है, और कई उत्पादों और तरीकों के लिए कोर पेटेंट तकनीकें हैं।

विश्व-प्रसिद्ध जर्मन आईपीजी लेजर कंपनी ने हाल ही में घोषणा की कि उनके नए लॉन्च किए गए Ytterbium डोपेड फाइबर लेजर सिस्टम में उत्कृष्ट बीम विशेषताएं हैं, 50000 घंटे से अधिक का पंप जीवन, 1070NM-1080NM का एक केंद्रीय उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य और 20kW तक की एक आउटपुट शक्ति है। इसे ठीक वेल्डिंग, कटिंग और रॉक ड्रिलिंग में लागू किया गया है।

लेजर सामग्री लेजर प्रौद्योगिकी के विकास के लिए कोर और नींव है। लेजर उद्योग में हमेशा एक कहावत रही है कि 'सामग्री की एक पीढ़ी, उपकरणों की एक पीढ़ी'। उन्नत और व्यावहारिक लेजर उपकरणों को विकसित करने के लिए, पहले उच्च प्रदर्शन वाले लेजर सामग्री के अधिकारी और अन्य प्रासंगिक प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करना आवश्यक है। Ytterbium डोपेड लेजर क्रिस्टल और लेजर ग्लास, ठोस लेजर सामग्रियों के नए बल के रूप में, फाइबर ऑप्टिक संचार और लेजर तकनीक के अभिनव विकास को बढ़ावा दे रहे हैं, विशेष रूप से उच्च शक्ति परमाणु फ्यूजन लेजर, उच्च-ऊर्जा बीट टाइल लेज़र, और उच्च-ऊर्जा हथियार, जैसे अत्याधुनिक लेजर प्रौद्योगिकियों में।

इसके अलावा, Ytterbium का उपयोग फ्लोरोसेंट पाउडर एक्टिवेटर, रेडियो सिरेमिक, इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर मेमोरी घटकों (चुंबकीय बुलबुले) के लिए एडिटिव्स और ऑप्टिकल ग्लास एडिटिव्स के रूप में भी किया जाता है। यह बताया जाना चाहिए कि Yttrium और yttrium दोनों दुर्लभ पृथ्वी तत्व हैं। यद्यपि अंग्रेजी नामों और तत्व प्रतीकों में महत्वपूर्ण अंतर हैं, लेकिन चीनी ध्वन्यात्मक वर्णमाला में समान सिलेबल्स हैं। कुछ चीनी अनुवादों में, Yttrium को कभी -कभी गलती से yttrium के रूप में संदर्भित किया जाता है। इस मामले में, हमें मूल पाठ का पता लगाने और पुष्टि करने के लिए तत्व प्रतीकों को संयोजित करने की आवश्यकता है।