जादुई दुर्मिळ पृथ्वी घटक: ytterbium

Ytterbium: अणु क्रमांक 70, अणु वजन 173.04, त्याच्या शोध स्थानातून काढलेले घटक नाव. क्रस्टमधील यटरबियमची सामग्री 0.000266%आहे, मुख्यत: फॉस्फोरिट आणि काळ्या दुर्मिळ सोन्याच्या ठेवींमध्ये असते. मोनाझाइटमधील सामग्री 0.03%आहे आणि तेथे 7 नैसर्गिक समस्थानिक आहेत

शोधला

द्वारा: मरीनाक

वेळ: 1878

स्थानः स्वित्झर्लंड

1878 मध्ये, स्विस केमिस्ट जीन चार्ल्स आणि जी मॅरीनाक यांना “एर्बियम” मध्ये एक नवीन दुर्मिळ पृथ्वी घटक सापडला. १ 190 ०. मध्ये, उलबान आणि वेल्स यांनी असे निदर्शनास आणून दिले की मॅरीनाकने ल्यूटियम ऑक्साईड आणि यटरबियम ऑक्साईडचे मिश्रण वेगळे केले. स्टॉकहोम जवळील यिटेर्बी नावाच्या छोट्या गावाच्या स्मरणार्थ, जिथे यट्रियम धातूचा शोध लागला, या नवीन घटकाचे नाव ytterbium yb yb ybit आहे.

इलेक्ट्रॉन कॉन्फिगरेशन

इलेक्ट्रॉन कॉन्फिगरेशन
1 एस 2 2 एस 2 2 पी 6 3 एस 2 3 पी 6 4 एस 2 3 डी 10 4 पी 6 5 एस 2 4 डी 10 5 पी 6 6 एस 2 4 एफ 14

धातू

मेटलिक ytterbium चांदीची राखाडी, ड्युटाईल आणि मऊ पोत आहे. खोलीच्या तपमानावर, वायटरबियम हळूहळू हवा आणि पाण्याने ऑक्सिडाइझ केले जाऊ शकते.

तेथे दोन क्रिस्टल स्ट्रक्चर्स आहेत: α- प्रकार एक चेहरा केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल सिस्टम आहे (खोलीचे तापमान -798 ℃); β- प्रकार एक शरीर केंद्रित क्यूबिक (798 ℃ च्या वर) जाळी आहे. मेल्टिंग पॉईंट 824 ℃, उकळत्या बिंदू 1427 ℃, सापेक्ष घनता 6.977 （α- प्रकार), 6.54 （β- प्रकार).

थंड पाण्यात अघुलनशील, ids सिडस् आणि लिक्विड अमोनियामध्ये विद्रव्य. हे हवेमध्ये बरेच स्थिर आहे. समरियम आणि युरोपियम प्रमाणेच, ytterbium हे व्हेरिएबल व्हॅलेन्स दुर्मिळ पृथ्वीशी संबंधित आहे आणि सामान्यत: क्षुल्लक असण्याव्यतिरिक्त हे देखील सकारात्मक दैवत स्थितीत असू शकते.

या व्हेरिएबल व्हॅलेन्स वैशिष्ट्यामुळे, धातूच्या यटरबियमची तयारी इलेक्ट्रोलायसीसद्वारे केली जाऊ नये, परंतु तयारी आणि शुद्धीकरणासाठी कपात डिस्टिलेशन पद्धतीने केली जाऊ नये. सहसा, लॅन्थेनम मेटल कमी करण्याच्या डिस्टिलेशनसाठी कमी करणारे एजंट म्हणून वापरली जाते, यटरबियम धातूच्या उच्च वाष्प दाब आणि लॅन्थेनम मेटलच्या कमी वाष्प दाब यांच्यातील फरकांचा वापर करते. वैकल्पिकरित्या,थुलियम, ytterbium, आणिLutetiumएकाग्रतेचा वापर कच्चा माल म्हणून केला जाऊ शकतो आणिमेटल लँथॅनमकमी करणारे एजंट म्हणून वापरले जाऊ शकते. > 1100 ℃ आणि <0.133pa च्या उच्च तापमान व्हॅक्यूम अटींमध्ये, मेटल यटरबियम कमी प्रमाणात डिस्टिलेशनद्वारे काढला जाऊ शकतो. समरियम आणि युरोपियम प्रमाणेच, ytterbium देखील ओले कपातद्वारे विभक्त आणि शुद्ध केले जाऊ शकते. सहसा, थुलियम, यटरबियम आणि ल्यूटियम कॉन्सेन्ट्रेट्स कच्चा माल म्हणून वापरले जातात. विघटनानंतर, ytterbium एक भयानक स्थितीत कमी होते, ज्यामुळे गुणधर्मांमध्ये महत्त्वपूर्ण फरक होतो आणि नंतर इतर क्षुल्लक दुर्मिळ पृथ्वीपासून विभक्त होते. उच्च-शुद्धतेचे उत्पादनytterbium ऑक्साईडसामान्यत: एक्सट्रॅक्शन क्रोमॅटोग्राफी किंवा आयन एक्सचेंज पद्धतीने केले जाते。

अर्ज

विशेष मिश्र धातु तयार करण्यासाठी वापरले जाते. मेटॅलर्जिकल आणि रासायनिक प्रयोगांसाठी दंत औषधात यटरबियम मिश्र धातु लागू केले गेले आहेत.

अलिकडच्या वर्षांत, फायबर ऑप्टिक कम्युनिकेशन आणि लेसर तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात यटरबियम उदयास आला आणि वेगाने विकसित झाला आहे.

“माहिती महामार्ग” च्या बांधकाम आणि विकासासह, संगणक नेटवर्क आणि लांब पल्ल्याच्या ऑप्टिकल फायबर ट्रांसमिशन सिस्टममध्ये ऑप्टिकल संप्रेषणात वापरल्या जाणार्‍या ऑप्टिकल फायबर मटेरियलच्या कामगिरीसाठी उच्च आवश्यकता आहे. Ytterbium आयन, त्यांच्या उत्कृष्ट वर्णक्रमीय गुणधर्मांमुळे, एर्बियम आणि थुलियम प्रमाणेच ऑप्टिकल संप्रेषणासाठी फायबर एम्प्लिफिकेशन मटेरियल म्हणून वापरले जाऊ शकतात. जरी दुर्मिळ पृथ्वी घटक एर्बियम अद्याप फायबर एम्प्लीफायर्सच्या तयारीत मुख्य खेळाडू आहे, पारंपारिक एर्बियम-डोप्ड क्वार्ट्ज तंतूंमध्ये एक लहान गेन बँडविड्थ (30 एनएम) आहे, ज्यामुळे उच्च-स्पीड आणि उच्च-क्षमता माहिती प्रसारणाची आवश्यकता पूर्ण करणे कठीण होते. वायबी 3+आयनमध्ये 980 एनएमच्या आसपास ईआर 3+आयनपेक्षा बरेच मोठे शोषण क्रॉस-सेक्शन आहे. वायबी 3+च्या संवेदनशीलता प्रभावाद्वारे आणि एर्बियम आणि वायटरबियमच्या उर्जा हस्तांतरणाद्वारे, 1530 एनएम प्रकाश मोठ्या प्रमाणात वर्धित केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे प्रकाशाची प्रवर्धन कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात सुधारते.

अलिकडच्या वर्षांत, एर्बियम यटरबियम को डोपेड फॉस्फेट ग्लास संशोधकांनी वाढत्या प्रमाणात अनुकूल केले आहे. फॉस्फेट आणि फ्लोरोफॉस्फेट चष्मामध्ये चांगले रासायनिक आणि थर्मल स्थिरता तसेच विस्तृत अवरक्त संक्रमण आणि मोठ्या नॉन-युनिफॉर्म ब्रॉडिंग वैशिष्ट्ये आहेत, ज्यामुळे ते ब्रॉडबँड आणि उच्च गेन एर्बियम-डोप्ड एम्प्लिफिकेशन फायबर ग्लाससाठी आदर्श साहित्य बनवतात. वायबी 3+डोप्ड फायबर एम्पलीफायर्स पॉवर एम्प्लिफिकेशन आणि लहान सिग्नल एम्प्लिफिकेशन प्राप्त करू शकतात, ज्यामुळे ते फायबर ऑप्टिक सेन्सर, फ्री स्पेस लेसर कम्युनिकेशन आणि अल्ट्रा शॉर्ट पल्स एम्प्लिफिकेशन सारख्या फील्डसाठी योग्य बनतात. चीनने सध्या जगातील सर्वात मोठी एकल चॅनेल क्षमता आणि वेगवान वेग ऑप्टिकल ट्रान्समिशन सिस्टम तयार केली आहे आणि जगातील सर्वात विस्तृत माहिती महामार्ग आहे. Ytterbium doped आणि इतर दुर्मिळ पृथ्वी डोप्ड फायबर एम्पलीफायर आणि लेसर सामग्री त्यामध्ये महत्त्वपूर्ण आणि महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते.

Ytterbium ची वर्णक्रमीय वैशिष्ट्ये लेसर क्रिस्टल्स, लेसर चष्मा आणि फायबर लेसर म्हणून उच्च-गुणवत्तेच्या लेसर सामग्री म्हणून देखील वापरली जातात. हाय-पॉवर लेसर सामग्री म्हणून, यिटेरबियम डोप्ड लेसर क्रिस्टल्सने यटरबियम डोप्ड यिट्रियम अ‍ॅल्युमिनियम गार्नेट (वायबी: यॅग), यिटेरबियम डोपेड गॅडोलिनियम गॅलियम गार्नेट (वायबी: जीजीजी), यिटेरबियम डोप्ड कलकियम फ्लोफोसियम (वायडीटी) यासह एक प्रचंड मालिका तयार केली आहे. फ्लोरोफॉस्फेट (वाईबी: एस-एफएपी), यटरबियम डोप्ड यिट्रियम व्हॅनाडेट (वायबी: वायव्ही 04), यटरबियम डोप्ड बोरेट आणि सिलिकेट. सेमीकंडक्टर लेसर (एलडी) सॉलिड-स्टेट लेसरसाठी एक नवीन प्रकारचा पंप स्त्रोत आहे. वायबी: वायगकडे उच्च-शक्ती एलडी पंपिंगसाठी योग्य वैशिष्ट्ये आहेत आणि उच्च-शक्ती एलडी पंपिंगसाठी लेसर सामग्री बनली आहे. वायबी: एस-एफएपी क्रिस्टल भविष्यात लेसर अणु फ्यूजनसाठी लेसर मटेरियल म्हणून वापरला जाऊ शकतो, ज्याने लोकांचे लक्ष वेधून घेतले आहे. ट्यूनबल लेसर क्रिस्टल्समध्ये, क्रोमियम यिटेरबियम होल्मियम यिट्रियम अ‍ॅल्युमिनियम गॅलियम गार्नेट (सीआर, वायबी, एचओ: वाईजीजी) आहे. आकडेवारीनुसार, जगभरातील क्षेपणास्त्रांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या बहुतेक इन्फ्रारेड वॉरहेड्स 3-5 used वापरतात, म्हणूनच, सीआर, वायबी, हो: वायएसजीजी लेसरचा विकास मध्यम अवरक्त मार्गदर्शित शस्त्रास्त्रांच्या प्रतिवादासाठी प्रभावी हस्तक्षेप प्रदान करू शकतो आणि लष्करी महत्त्व आहे. चीनने यिटेरबियम डोप्ड लेसर क्रिस्टल्स (वायबी: वाईजी, वायबी: एफएपी, वायबी: एसएफएपी इ.) च्या क्षेत्रात आंतरराष्ट्रीय प्रगत पातळीसह नाविन्यपूर्ण परिणामांची मालिका साध्य केली आहे, क्रिस्टल ग्रोथ आणि लेसर फास्ट, पल्स, सतत आणि समायोज्य आउटपुट सारख्या की तंत्रज्ञानाचे निराकरण केले आहे. राष्ट्रीय संरक्षण, उद्योग आणि वैज्ञानिक अभियांत्रिकीमध्ये संशोधनाचे निकाल लागू केले गेले आहेत आणि यटरबियम डोप्ड क्रिस्टल उत्पादने युनायटेड स्टेट्स आणि जपानसारख्या अनेक देशांमध्ये आणि प्रदेशात निर्यात केली गेली आहेत.

Ytterbium लेसर मटेरियलची आणखी एक प्रमुख श्रेणी म्हणजे लेसर ग्लास. जर्मेनियम टेल्युराइट, सिलिकॉन निओबेट, बोरेट आणि फॉस्फेटसह विविध उच्च उत्सर्जन क्रॉस-सेक्शन लेसर चष्मा विकसित केले गेले आहेत. काचेच्या मोल्डिंगच्या सुलभतेमुळे, ते मोठ्या आकारात बनविले जाऊ शकते आणि उच्च प्रकाश संक्रमित आणि उच्च एकरूपता यासारखी वैशिष्ट्ये आहेत ज्यामुळे उच्च-शक्ती लेसर तयार करणे शक्य होते. परिचित दुर्मिळ पृथ्वी लेसर ग्लास प्रामुख्याने निओडीमियम ग्लास असायचा, ज्याचा विकास इतिहास 40 वर्षांहून अधिक आणि परिपक्व उत्पादन आणि अनुप्रयोग तंत्रज्ञानाचा आहे. उच्च-शक्ती लेसर उपकरणांसाठी ही नेहमीच पसंतीची सामग्री आहे आणि अणु फ्यूजन प्रायोगिक उपकरणे आणि लेसर शस्त्रास्त्रांमध्ये वापरली गेली आहे. चीनमध्ये बांधलेली उच्च-शक्ती लेसर उपकरणे, मुख्य लेसर माध्यम म्हणून लेसर नियोडिमियम ग्लासचा समावेश, जगातील प्रगत पातळीवर पोहोचला आहे. परंतु लेसर निओडीमियम ग्लासला आता लेसर यटरबियम ग्लासचे एक शक्तिशाली आव्हान आहे.

अलिकडच्या वर्षांत, मोठ्या संख्येने अभ्यासानुसार असे दिसून आले आहे की लेसर यटरबियम ग्लासचे बरेच गुणधर्म नियोडिमियम ग्लासपेक्षा जास्त आहेत. Ytterbium doped ल्युमिनेसेन्समध्ये केवळ दोन उर्जा पातळी आहे या वस्तुस्थितीमुळे, उर्जा साठवण कार्यक्षमता जास्त आहे. त्याच फायद्यावर, ytterbium ग्लासमध्ये निओडीमियम ग्लासपेक्षा 16 पट जास्त उर्जा साठवण कार्यक्षमता असते आणि निओडीमियम ग्लासपेक्षा 3 पट फ्लूरोसेंस आजीवन असते. यात उच्च डोपिंग एकाग्रता, शोषण बँडविड्थ यासारखे फायदे देखील आहेत आणि सेमीकंडक्टरद्वारे थेट पंप केले जाऊ शकतात, ज्यामुळे ते उच्च-शक्ती लेसरसाठी योग्य आहे. तथापि, वायटरबियम लेसर ग्लासचा व्यावहारिक अनुप्रयोग बहुतेक वेळा निओडीमियमच्या मदतीवर अवलंबून असतो, जसे की एनडी 3+सेन्सिटायझर म्हणून यटरबियम लेसर ग्लास खोलीच्या तपमानावर ऑपरेट करण्यासाठी आणि μ लेसर उत्सर्जन एम वेव्हलेन्थ येथे प्राप्त केले जाते. तर, ytterbium आणि noedymium हे दोन्ही लेसर ग्लासच्या क्षेत्रातील प्रतिस्पर्धी आणि सहयोगी भागीदार आहेत.

काचेची रचना समायोजित करून, ytterbium लेसर ग्लासचे अनेक ल्युमिनेसेंट गुणधर्म सुधारले जाऊ शकतात. मुख्य दिशा म्हणून उच्च-शक्ती लेसरच्या विकासासह, यटरबियम लेसर ग्लासपासून बनविलेले लेसर आधुनिक उद्योग, शेती, औषध, वैज्ञानिक संशोधन आणि लष्करी अनुप्रयोगांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरले जातात.

लष्करी वापर: अणु फ्यूजनद्वारे तयार होणारी उर्जा उर्जा म्हणून नेहमीच एक अपेक्षित लक्ष्य आहे आणि नियंत्रित अणु संलयन साध्य करणे मानवतेसाठी उर्जा समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी एक महत्त्वाचे साधन असेल. 21 व्या शतकातील उत्कृष्ट लेसर कामगिरीमुळे यटेरबियम डोप्ड लेसर ग्लास जडत्व बंदी फ्यूजन (आयसीएफ) अपग्रेड करण्यासाठी प्राधान्य दिलेली सामग्री बनत आहे.

लेसर शस्त्रे लक्ष्यांवर स्ट्राइक आणि नष्ट करण्यासाठी लेसर बीमची प्रचंड उर्जा वापरतात, कोट्यवधी अंश सेल्सिअस तापमान तयार करतात आणि थेट प्रकाशाच्या वेगाने हल्ला करतात. त्यांना नादाना म्हणून संबोधले जाऊ शकते आणि मोठ्या प्रमाणात प्राणघातकता आहे, विशेषत: युद्धात आधुनिक हवाई संरक्षण शस्त्र प्रणालीसाठी योग्य. यटरबियम डोप्ड लेसर ग्लासच्या उत्कृष्ट कामगिरीमुळे उच्च-शक्ती आणि उच्च-कार्यक्षमता लेसर शस्त्रे तयार करण्यासाठी एक महत्त्वपूर्ण मूलभूत सामग्री बनली आहे.

फायबर लेसर हे वेगाने विकसनशील नवीन तंत्रज्ञान आहे आणि लेसर ग्लास अनुप्रयोगांच्या क्षेत्राशी संबंधित आहे. फायबर लेसर एक लेसर आहे जो फायबर लेसर मध्यम म्हणून वापरतो, जो फायबर आणि लेसर तंत्रज्ञानाच्या संयोजनाचे उत्पादन आहे. हे एर्बियम डोप्ड फायबर एम्पलीफायर (ईडीएफए) तंत्रज्ञानाच्या आधारे विकसित केलेले एक नवीन लेसर तंत्रज्ञान आहे. एक फायबर लेसर पंप स्त्रोत म्हणून सेमीकंडक्टर लेसर डायोड, एक फायबर ऑप्टिक वेव्हगुइड आणि एक गेन मीडियम आणि ग्रेटिंग फायबर आणि कपलर्स सारखे ऑप्टिकल घटक बनलेले आहे. यासाठी ऑप्टिकल पथचे यांत्रिक समायोजन आवश्यक नाही आणि यंत्रणा कॉम्पॅक्ट आणि समाकलित करणे सोपे आहे. पारंपारिक सॉलिड-स्टेट लेसर आणि सेमीकंडक्टर लेसरच्या तुलनेत, यात उच्च बीम गुणवत्ता, चांगली स्थिरता, पर्यावरणीय हस्तक्षेपास मजबूत प्रतिकार, समायोजन नाही, देखभाल नाही आणि कॉम्पॅक्ट स्ट्रक्चर यासारख्या तंत्रज्ञान आणि कामगिरीचे फायदे आहेत. डोप्ड आयन मुख्यतः एनडी+3, वायबी+3, ईआर+3, टीएम+3, एचओ+3 आहेत या वस्तुस्थितीमुळे, या सर्वांद्वारे दुर्मिळ पृथ्वी तंतूंचा वापर गेन मीडिया म्हणून केला जातो, कंपनीने विकसित केलेल्या फायबर लेसरला एक दुर्मिळ अर्थ फायबर लेसर देखील म्हटले जाऊ शकते.

लेसर अनुप्रयोग: अलिकडच्या वर्षांत आंतरराष्ट्रीय स्तरावर सॉलिड-स्टेट लेसर तंत्रज्ञानामध्ये हाय पॉवर यिटेरबियम डोप्ड डबल क्लॅड फायबर लेसर हे एक हॉट फील्ड बनले आहे. यात चांगल्या बीमची गुणवत्ता, कॉम्पॅक्ट स्ट्रक्चर आणि उच्च रूपांतरण कार्यक्षमतेचे फायदे आहेत आणि औद्योगिक प्रक्रिया आणि इतर क्षेत्रांमध्ये विस्तृत अनुप्रयोगांची शक्यता आहे. डबल क्लॅड यिटेरबियम डोप्ड फायबर सेमीकंडक्टर लेसर पंपिंगसाठी योग्य आहेत, उच्च जोड्या कार्यक्षमता आणि उच्च लेसर आउटपुट पॉवरसह, आणि यटेरबियम डोप्ड तंतूंची मुख्य विकास दिशा आहेत. चीनचे डबल क्लॅड यटरबियम डोप्ड फायबर तंत्रज्ञान यापुढे परदेशी देशांच्या प्रगत पातळीच्या तुलनेत नाही. चीनमध्ये विकसित केलेल्या यटेरबियम डोप्ड फायबर, डबल क्लॅड यिटेरबियम डोप्ड फायबर आणि एर्बियम यटरबियम को डोपेड फायबर समान परदेशी उत्पादनांच्या प्रगत पातळीवर पोहोचले आहेत आणि एकाधिक उत्पादने आणि पद्धतींसाठी मुख्य पेटंट तंत्रज्ञान आहे.

जागतिक नामांकित जर्मन आयपीजी लेसर कंपनीने अलीकडेच जाहीर केले की त्यांच्या नव्याने सुरू झालेल्या यिटेरबियम डोप्ड फायबर लेसर सिस्टममध्ये उत्कृष्ट बीम वैशिष्ट्ये आहेत, 50000 तासांपेक्षा जास्त पंप लाइफ, 1070 एनएम -1080 एनएमची केंद्रीय उत्सर्जन तरंगलांबी आणि 20 केडब्ल्यू पर्यंतची आउटपुट पॉवर. हे बारीक वेल्डिंग, कटिंग आणि रॉक ड्रिलिंगमध्ये लागू केले गेले आहे.

लेसर सामग्री लेसर तंत्रज्ञानाच्या विकासासाठी कोर आणि पाया आहे. लेसर उद्योगात नेहमीच एक म्हण आहे की 'एक पिढी सामग्री, एक पिढी उपकरणांची एक पिढी'. प्रगत आणि व्यावहारिक लेसर डिव्हाइस विकसित करण्यासाठी, प्रथम उच्च-कार्यक्षमता लेसर सामग्री असणे आणि इतर संबंधित तंत्रज्ञान समाकलित करणे आवश्यक आहे. सॉलिड लेसर मटेरियलची नवीन शक्ती म्हणून यटेरबियम डोप्ड लेसर क्रिस्टल्स आणि लेसर ग्लास, फायबर ऑप्टिक कम्युनिकेशन आणि लेसर तंत्रज्ञानाच्या नाविन्यपूर्ण विकासास प्रोत्साहन देत आहेत, विशेषत: उच्च-पॉवर न्यूक्लियर फ्यूजन लेसर, उच्च-एनर्जी बीट टाइल लेसर, आणि उच्च-उर्जा वेपॉन लेसर सारख्या अत्याधुनिक लेसर तंत्रज्ञानामध्ये.

याव्यतिरिक्त, वायटरबियमचा वापर फ्लोरोसेंट पावडर अ‍ॅक्टिवेटर, रेडिओ सिरेमिक्स, इलेक्ट्रॉनिक संगणक मेमरी घटक (चुंबकीय बुडबुडे) आणि ऑप्टिकल ग्लास itive डिटिव्ह्ज म्हणून देखील केला जातो. हे निदर्शनास आणले पाहिजे की yttrium आणि yttrium हे दोन्ही दुर्मिळ पृथ्वी घटक आहेत. इंग्रजी नावे आणि घटक प्रतीकांमध्ये महत्त्वपूर्ण फरक असला तरी चिनी ध्वन्यात्मक वर्णमाला समान अक्षरे आहेत. काही चिनी भाषांतरांमध्ये, यट्रियम कधीकधी चुकून yttrium म्हणून संबोधले जाते. या प्रकरणात, आम्हाला मूळ मजकूर शोधणे आणि पुष्टी करण्यासाठी घटक चिन्हे एकत्र करणे आवश्यक आहे.