Էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչ. ազդանշանի փոխանցում առանց թուլացման

Էրբիում, պարբերական աղյուսակի 68-րդ տարրը։

Հայտնաբերումըէրբիումլի է անսպասելի շրջադարձերով։ 1787 թվականին Շվեդիայի Ստոկհոլմ քաղաքից 1.6 կիլոմետր հեռավորության վրա գտնվող Իտբի փոքրիկ քաղաքում սև քարի մեջ հայտնաբերվեց նոր հազվագյուտ հող, որը հայտնաբերման վայրի համաձայն անվանվեց իտրիումի հող։ Ֆրանսիական հեղափոխությունից հետո քիմիկոս Մոսսանդերը օգտագործեց նոր մշակված տեխնոլոգիա՝ տարրական տարրերը վերականգնելու համար։իտրիումիտրիումի հողից։ Այս պահին մարդիկ հասկացան, որ իտրիումի հողը «միակ բաղադրիչ» չէ և հայտնաբերեցին երկու այլ օքսիդներ. վարդագույնը կոչվում էէրբիումի օքսիդ, իսկ բաց մանուշակագույնը կոչվում է տերբիումի օքսիդ։ 1843 թվականին Մոսանդերը հայտնաբերեց էրբիումը ևտերբիում, սակայն նա չէր հավատում, որ հայտնաբերված երկու նյութերը մաքուր էին և հնարավոր է՝ խառնված էին այլ նյութերի հետ։ Հաջորդ տասնամյակների ընթացքում մարդիկ աստիճանաբար հայտնաբերեցին, որ դրանում իսկապես շատ տարրեր են խառնված, և աստիճանաբար, բացի էրբիումից և տերբիումից, հայտնաբերեցին նաև այլ լանթանիդային մետաղական տարրեր։

Էրբիումի ուսումնասիրությունը այնքան հարթ չէր, որքան դրա հայտնաբերումը։ Չնայած Մոսանդը վարդագույն էրբիումի օքսիդը հայտնաբերել է 1843 թվականին, միայն 1934 թվականին են հայտնաբերվել դրա մաքուր նմուշները։էրբիում մետաղարդյունահանվել են մաքրման մեթոդների շարունակական կատարելագործման շնորհիվ։ Տաքացման և մաքրման միջոցովէրբիումի քլորիդև կալիումի միջոցով մարդիկ հասել են էրբիումի վերականգնմանը մետաղական կալիումով։ Այնուամենայնիվ, էրբիումի հատկությունները չափազանց նման են այլ լանթանիդային մետաղական տարրերի հատկություններին, ինչը հանգեցրել է գրեթե 50 տարվա լճացման հարակից հետազոտություններում, ինչպիսիք են մագնիսականությունը, շփման էներգիան և կայծի առաջացումը։ Մինչև 1959 թվականը, էրբիումի ատոմների հատուկ 4f շերտի էլեկտրոնային կառուցվածքի կիրառմամբ զարգացող օպտիկական դաշտերում, էրբիումը գրավեց ուշադրությունը, և մշակվեցին էրբիումի բազմաթիվ կիրառություններ։

Արծաթափայլ սպիտակ էրբիումը ունի փափուկ կառուցվածք և ցուցաբերում է ուժեղ ֆերոմագնիսականություն միայն բացարձակ զրոյի մոտ։ Այն գերհաղորդիչ է և սենյակային ջերմաստիճանում դանդաղորեն օքսիդանում է օդի և ջրի ազդեցությամբ։Էրբիումի օքսիդՎարդակարմիր գույն է, որը լայնորեն օգտագործվում է ճենապակյա արդյունաբերության մեջ և լավ փայլ է։ Էրբիումը կենտրոնացած է հրաբխային ապարներում և ունի խոշոր հանքային հանքավայրեր հարավային Չինաստանում։

Էրբիումն ունի ակնառու օպտիկական հատկություններ և կարող է ինֆրակարմիրը վերածել տեսանելի լույսի, ինչը այն դարձնում է ինֆրակարմիր դետեկտորների և գիշերային տեսողության սարքերի պատրաստման համար կատարյալ նյութ: Այն նաև ֆոտոնների հայտնաբերման հմուտ գործիք է, որը կարող է անընդհատ կլանել ֆոտոնները պինդ նյութում որոշակի իոնային գրգռման մակարդակների միջոցով, այնուհետև հայտնաբերել և հաշվել այդ ֆոտոնները՝ ֆոտոնների դետեկտոր ստեղծելու համար: Այնուամենայնիվ, եռարժեք էրբիումի իոնների կողմից ֆոտոնների ուղղակի կլանման արդյունավետությունը բարձր չէր: Միայն 1966 թվականին գիտնականները մշակեցին էրբիումի լազերներ՝ օժանդակ իոնների միջոցով անուղղակիորեն որսալով օպտիկական ազդանշանները և այնուհետև էներգիան փոխանցելով էրբիումին:

Էրբիումի լազերի սկզբունքը նման է հոլմիումի լազերին, սակայն դրա էներգիան շատ ավելի ցածր է, քան հոլմիումի լազերինը: 2940 նանոմետր ալիքի երկարությամբ էրբիումի լազերը կարող է օգտագործվել փափուկ հյուսվածքները կտրելու համար: Չնայած միջին ինֆրակարմիր տիրույթում գտնվող այս տեսակի լազերը վատ թափանցելիություն ունի, այն կարող է արագ կլանվել մարդու հյուսվածքների խոնավության կողմից՝ ավելի քիչ էներգիայով լավ արդյունքներ ստանալով: Այն կարող է մանր կտրել, մանրացնել և հեռացնել փափուկ հյուսվածքները՝ ապահովելով վերքերի արագ ապաքինում: Այն լայնորեն կիրառվում է լազերային վիրահատություններում, ինչպիսիք են բերանի խոռոչի վիրահատությունները, սպիտակ կատարակտը, գեղեցկության վիրահատությունները, սպիների և կնճիռների հեռացումը:

1985 թվականին Մեծ Բրիտանիայի Սաութհեմփթոնի համալսարանը և Ճապոնիայի Հյուսիսարևելյան համալսարանը հաջողությամբ մշակեցին էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչ: Այսօր Չինաստանի Հուբեյ նահանգի Ուհան քաղաքի Ուհանի օպտիկայի հովիտը կարողանում է ինքնուրույն արտադրել այս էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչը և արտահանել այն Հյուսիսային Ամերիկա, Եվրոպա և այլ վայրեր: Այս կիրառությունը մանրաթելային օպտիկամանրաթելային կապի ամենամեծ գյուտերից մեկն է, քանի դեռ էրբիումի որոշակի չափաբաժին լեգիրված է, այն կարող է փոխհատուցել կապի համակարգերում օպտիկական ազդանշանների կորուստը: Այս ուժեղացուցիչն այժմ մանրաթելային օպտիկամանրաթելային կապի ամենատարածված սարքն է, որը կարող է փոխանցել օպտիկական ազդանշաններ առանց թուլացման: