Կախարդական հազվագյուտ Երկրի տարր. Terbium

ԾերպՊատկանում է ծանր հազվագյուտ երկրների կատեգորիայի, երկրի ընդերքի ցածր առատությամբ `ընդամենը 1,1 PPM- ում:Terbium օքսիդկազմում է ընդհանուր հազվագյուտ հողերի 0,01% -ից պակաս: Նույնիսկ Ytrium- ի իոնային բարձրության վրա մուտքագրեք ծանր հազվագյուտ հողային հանքաքար, Terbium- ի բարձրագույն պարունակությամբ, Terbium բովանդակությունը կազմում է ընդհանուր առմամբ 1.1-1.2% -ըհազվագյուտ երկիր, նշելով, որ այն պատկանում է «ազնիվ» կատեգորիայիհազվագյուտ երկիրտարրեր: 1843-ին Terbium- ի հայտնագործությունից ավելի քան 100 տարի անց դրա սակավությունն ու արժեքը երկար ժամանակ կանխել են դրա գործնական ծրագիրը: Դա միայն վերջին 30 տարիներին էծերպցույց է տվել իր եզակի տաղանդը:

Պատմություն հայտնաբերելը

Շվեդիայի քիմիկոս Կարլ Գուստաֆ Մոսկանդը հայտնաբերեց Terbium 1843-ին: Նա հայտնաբերեց իր կեղտերըYttrium օքսիդմի քանազորY2O3. Yttriumկոչվում է Շվեդիայում ԻՏԲ-ի գյուղը: Իոնային փոխանակման տեխնոլոգիայի առաջացումից առաջ Terbium- ը իր մաքուր տեսքով մեկուսացված չէր:

Մոսանդերը նախ բաժանվեցYttrium օքսիդԵրեք մասի, Ores անունով բոլոր անունները.Yttrium օքսիդ, erbium օքսիդեւTerbium օքսիդ. Terbium օքսիդի սկզբանե բաղկացած էր վարդագույն հատվածից, որն այժմ հայտնի է որպեսerbium. Erbium օքսիդ(ներառյալ այն, ինչ մենք այժմ անվանում ենք Terbium), ի սկզբանե լուծման անգույն մաս էր: Այս տարրի անլուծելի օքսիդը համարվում է շագանակագույն:

Հետագայում աշխատողները դժվարանում էին դիտարկել փոքրիկ անգույն »erbium օքսիդ«Բայց լուծելի վարդագույն մասը չի կարող անտեսվել: Բանավեճը գոյության վերաբերյալerbium օքսիդբազմիցս ի հայտ է եկել: Քաոսում բնօրինակ անունը հակադարձվեց, եւ անունների փոխանակումը խրված էր, ուստի վարդագույն մասը, ի վերջո, նշված էր որպես erbium պարունակող լուծույթ (լուծում էր): Այժմ հավատում են, որ աշխատողներ, ովքեր օգտագործում են նատրիումի դիսուլֆիդ կամ կալիումի սուլֆատ, ցիումի երկօքսիդը հեռացնելու համարYttrium օքսիդակամայից շրջվելծերպդեպի հող պարունակող նստվածքներ: Ներկայումս հայտնի է որպես 'ծերպ', ընդամենը 1% բնօրինակիYttrium օքսիդներկա է, բայց դա բավարար է թեթեւ դեղին գույնը փոխանցելու համարYttrium օքսիդՄի շարք Հետեւաբար,ծերպերկրորդական բաղադրիչ է, որն ի սկզբանե պարունակում էր այն, եւ այն վերահսկվում է իր անմիջական հարեւանների կողմից,գադոլինիումմի քանազորդիսփրոյում.

Դրանից հետո, երբ մյուսըհազվագյուտ երկիրտարրերը բաժանվել էին այս խառնուրդից, անկախ օքսիդի համամասնությունից, տբրիի անունը պահպանվել է մինչեւ վերջ, շագանակագույն օքսիդըծերպստացվել է մաքուր տեսքով: 19-րդ դարում հետազոտողները չեն օգտագործել ուլտրամանուշակագույն լյումինեսցենտային տեխնոլոգիա `դիտելու վառ դեղին կամ կանաչ հանգույցները (III), ավելի հեշտ դարձնելով Terbium- ը պինդ խառնուրդներում կամ լուծումներով:

Էլեկտրոնի կազմաձեւում

Էլեկտրոնային դասավորություն.

1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9

Էլեկտրոնային կազմակերպումծերպ[xe] 6s24f9: Սովորաբար, ընդամենը երեք էլեկտրոն կարող է հեռացվել նախքան միջուկային վճարը չափազանց մեծ, որպեսզի հետագա իոնիզացված լինի: Այնուամենայնիվ, դեպքումծերպ, կիսով չափ լցվածծերպԹույլ է տալիս չորրորդ էլեկտրոնի հետագա իոնացումը շատ ուժեղ օքսիդիչի ներկայությամբ, ինչպիսիք են ֆտորային գազը:

Մետաղ

ԾերպԱրդյոք արծաթե սպիտակ հազվագյուտ երկիր մետաղ է `ճկունությամբ, կոշտությամբ եւ փափկությամբ, որը կարող է կտրվել դանակով: Հալման կետ 1360 ℃, եռման կետ 3123 ℃, խտություն 8229 4 կգ / մ 3: Համեմատած վաղ լանտանիդային տարրերի համեմատ, այն համեմատաբար կայուն է օդում: Lanthanide տարրերի իններորդ տարրը, Terbium- ը, խիստ լիցքավորված մետաղ է, որը արձագանքում է ջրածնի գազը կազմելու համար:

Բնության մեջ,ծերպԵրբեւէ չի հայտնաբերվել ազատ տարր, որը փոքր է, փայզ ֆոսֆորային Cerium Thorium ավազ եւ սիլիկոն Beryllium Yttrium հանքաքար.ԾերպՄոնազիտ ավազի այլ հազվադեպ երկրային տարրերով գոյատեւողներ, ընդհանուր առմամբ, 0,03% տրոբի պարունակությամբ: Այլ աղբյուրներ ներառում են Yttrium ֆոսֆատ եւ հազվագյուտ հողային ոսկի, որոնք երկուսն էլ օքսիդների խառնուրդներ են, որոնք պարունակում են մինչեւ 1% տբիում:

Ծրագիր

ԴիմումըծերպՀիմնականում ներառում է բարձր տեխնոլոգիաների ոլորտներ, որոնք տեխնոլոգիական ինտենսիվ եւ գիտելիքների ինտենսիվ կրճատող նախագծեր են, ինչպես նաեւ տնտեսական նշանակություն ունեցող ծրագրեր, գրավիչ զարգացման հեռանկարներ:

Դիմումների հիմնական ոլորտները ներառում են.

(1) Օգտագործվում է խառը հազվագյուտ երկրների տեսքով: Օրինակ, այն օգտագործվում է որպես հազվագյուտ երկրի բարդ պարարտանյութ եւ կերակրման հավելանյութ գյուղատնտեսության համար:

(2) ակտիվացնող կանաչ փոշու համար երեք հիմնական լյումինեսցենտային փոշիներում: Ժամանակակից օպտոէլեկտրոնային նյութերը պահանջում են ֆոսֆորների երեք հիմնական գույների օգտագործումը, մասնավորապես կարմիր, կանաչ եւ կապույտ, որոնք կարող են օգտագործվել տարբեր գույներ սինթեզելու համար: Մի քանազործերպԱնփոխարինելի բաղադրիչ է շատ բարձրորակ կանաչ լյումինեսցենտ փոշիներում:

(3) օգտագործվում է որպես մագնիտո օպտիկական պահեստային նյութեր: Amorphous Metal Terbium Transition Metal Alloy բարակ ֆիլմերը օգտագործվել են բարձրորակ Magneto օպտիկական սկավառակներ արտադրելու համար:

(4) Magneto օպտիկական ապակու արտադրություն: Faraday Rotatory Glass պարունակող Terbium- ը լազերային տեխնոլոգիայում ռոտատորների, մեկուսարանների եւ շրջանառիչների արտադրության հիմնական նյութ է:

(5) Terbium Dysprosium Ferromagnetostrictive Alloy- ի (Terfenol) մշակում եւ զարգացում բացել է Terbium- ի նոր հայտեր:

Գյուղատնտեսության եւ անասնաբուծության համար

Հազվագյուտ երկիրծերպԿարող է բարելավել մշակաբույսերի որակը եւ բարձրացնել ֆոտոսինթեզի տեմպը որոշակի համակենտրոնացման միջակայքում: Terbium- ի համալիրները ունեն բարձր կենսաբանական ակտիվություն եւ բազմագույն համալիրներծերպTB (Ala) 3-րդ (CLO4) 3-3H2O, ունեն լավ հակաբակտերիալ եւ մանրէազերծող ազդեցություններ staphylococcus aureus, bacillus subtilis եւ escherichia coli, լայն սպեկտրի հակաբակտերիալ հատկություններով: Այս համալիրների ուսումնասիրությունը նոր հետազոտական ​​ուղղություն է տրամադրում ժամանակակից մանրէազերծող դեղերի համար:

Օգտագործվում է լուսավորության դաշտում

Ժամանակակից օպտոէլեկտրոնային նյութերը պահանջում են ֆոսֆորների երեք հիմնական գույների օգտագործումը, մասնավորապես կարմիր, կանաչ եւ կապույտ, որոնք կարող են օգտագործվել տարբեր գույներ սինթեզելու համար: Եվ Terbium- ը անփոխարինելի բաղադրիչ է շատ բարձրորակ կանաչ լյումինեսցենտ տերերի մեջ: Եթե ​​հազվագյուտ հողային գունավոր հեռուստատեսության կարմիր լյումինեսցենտ փոշի է խթանել պահանջըyttriumմի քանազորԵվրոպանԱյնուհետեւ Terbium- ի դիմումը եւ զարգացումը խթանվել են հազվագյուտ երկրագնդի երեք հիմնական գույնի կանաչ լյումինեսցենտ փոշի լամպերի համար: 1980-ականների սկզբին Philips- ը հորինեց աշխարհի առաջին կոմպակտ էներգախնայող լյումինեսցենտ լամպը եւ արագորեն խթանեց այն ամբողջ աշխարհում: TB3 + իոնները կարող են կանաչ լույս արտանետել 545NM ալիքի երկարությամբ, եւ գրեթե բոլոր հազվագյուտ երկրային կանաչ լյումինեսցենտ փոշիները օգտագործում ենծերպ, որպես ակտիվացուցիչ:

Գունավոր հեռուստատեսության կաթոդային ճառագայթների համար օգտագործվող կանաչ լյումինեսցենտ փոշին միշտ հիմնականում հիմնված է էժան եւ արդյունավետ ցինկի սուլֆիդի վրա, բայց TB3 + եւ Laobr: TB3 + եւ Laobr: TB3 + եւ Laobr: TB3 +. Մեծ էկրանի բարձրորակ հեռուստատեսության (HDTV) զարգացման միջոցով մշակվում են նաեւ հորթերի բարձրորակ կանաչ լյումինեսցենտային փոշիներ: Օրինակ, արտերկրում մշակվել է հիբրիդ կանաչ լյումինեսցենտ փոշի, որը բաղկացած է Y3 (Al, Ga) 5o12: TB3 +, Laocl: TB3 + եւ Y2SIO5:

Ռենտգենյան լյումինեսցենտային ավանդական փոշին կալցիումի վոլֆրացին է: 1970-ականներին եւ 1980-ականներին մշակվել են հազվագյուտ երկրային լյումինեսցենտային փոշիներ `զգայունացման էկրանների համար, ինչպիսիք ենծերպ, ակտիվացված Lanthanum Sulfide օքսիդը, Terbium- ը ակտիվացրեց Lanthanum Bromide օքսիդը (կանաչ էկրանների համար), իսկ Terbium- ը ակտիվացրեց Ytrium Sulfide օքսիդը: Կալցիումի վոլթիի հետ համեմատած, հազվագյուտ երկրային լյումինեսցենտ փոշին կարող է նվազեցնել հիվանդների համար ռենտգեն ճառագայթների ժամանակը 80% -ով, բարելավել ռենտգենյան ֆիլմերի լուծումը եւ նվազեցնել էներգիայի սպառումը: Terbium- ը օգտագործվում է նաեւ որպես լյումինեսցենտի փոշու ակտիվացնող, բժշկական ռենտգենյան ուժեղացման էկրանների համար, որոնք կարող են մեծապես բարելավել ռենտգենյան վերափոխման զգայունությունը օպտիկական պատկերների վրա եւ մեծապես նվազեցնել ռենտգենյան ճառագայթների բացահայտումը (ավելի քան 50% -ով):

ԾերպՕգտագործվում է նաեւ որպես սպիտակ LED ֆոսֆորի ակտիվացնող, որը ոգեւորված է կապույտ լույսով `նոր կիսահաղորդչային լուսավորության համար: Այն կարող է օգտագործվել Terbium ալյումինե Magneto օպտիկական բյուրեղային ֆոսֆորներ արտադրելու համար, օգտագործելով կապույտ լույսի արտանետող դիոդներ, որպես հուզիչ լույսի աղբյուրներ, եւ արտադրված լյումինեսցիան խառնվում է մաքուր սպիտակ լույսը արտադրելու համար

Terbium- ից պատրաստված էլեկտրոլային նյութերը հիմնականում ներառում են ցինկ սուլֆիդային կանաչ լյումինեսցենտ փոշիծերպորպես ակտիվացուցիչ: Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ներքո Terbium- ի օրգանական համալիրները կարող են արտանետվել ուժեղ կանաչ լյումինեսցենտ եւ կարող են օգտագործվել որպես բարակ կինոնկար էլեկտրատիպոլային նյութեր: Չնայած ուսումնասիրության մեջ է նկատելի առաջընթացհազվագյուտ երկիրՕրգանական բարդ էլեկտրատեխնիկական բարակ ֆիլմեր, առկա է որոշակի բացը գործնականությունից, եւ հազվադեպ երկրային օրգանական բարդ էլեկտրատեխնիկական բարդ ֆիլմերի եւ սարքերի վերաբերյալ հետազոտությունները դեռ խորության մեջ են:

Terbium- ի լյումինեսենեսի բնութագրերը օգտագործվում են նաեւ որպես ֆոտորեսցենտային զոնդեր: Ուսումնասիրվել է փոխգործակցությունը Ofloxacin Terbium (TB3 +) համալիրի (ԴՆԹ) ուսումնասիրվել է լյումինեսցենտի եւ կլանման սպեկտրի միջոցով, ինչպիսիք են ofloxacin Terbium- ի լյումինեսցենտային զննությունը (TB3 +): Արդյունքները ցույց են տվել, որ Ofloxacin TB3 + զոնդը կարող է ձեւավորել առանցքավոր, որը պարտադիր է ԴՆԹ մոլեկուլներով, իսկ դեզոքիրիբոնուկի թթունը կարող է զգալիորեն բարելավել ofloxacin TB3 + համակարգի լյումինեսցենտը: Այս փոփոխության հիման վրա կարող է որոշվել deoxyribonucleic թթու:

Magneto օպտիկական նյութերի համար

Faraday Effect- ով նյութերը, որոնք հայտնի են նաեւ որպես մագնիտո-օպտիկական նյութեր, լայնորեն օգտագործվում են լազերների եւ այլ օպտիկական սարքերում: Մագնետոյի օպտիկական նյութերի երկու ընդհանուր տեսակ կա. Magneto օպտիկական բյուրեղներ եւ մագնիտո օպտիկական ապակի: Դրանց թվում մագնիսական օպտիկական բյուրեղները (օրինակ, Yttrium Iron Garnet եւ Terbium Gallium Garnet) ունեն կարգավորելի գործառնական հաճախականության եւ ջերմային բարձր կայունության առավելություններ, բայց դրանք թանկ եւ դժվար է արտադրության համար: Բացի այդ, բարձր Faraday ռոտացիայի անկյուններով շատ մագնիտո-օպտիկական բյուրեղներ ունեն բարձր կլանում կարճ ալիքի միջակայքում, ինչը սահմանափակում է դրանց օգտագործումը: Համեմատեք Magneto օպտիկական բյուրեղների հետ, Magneto օպտիկական բաժակը ունի բարձր փոխանցման առավելություն եւ հեշտ է պատրաստված մեծ բլոկների կամ մանրաթելերի մեջ: Ներկայումս Magneto-Optical ակնոցները, որոնք ունեն բարձր Faraday Effect- ը, հիմնականում հազվագյուտ հողային բոդի ակնոց են:

Օգտագործվում է Magneto օպտիկական պահեստային նյութերի համար

Վերջին տարիներին մուլտիմեդիա եւ գրասենյակային ավտոմատացման արագ զարգացումով աճում է նոր բարձր հզորության մագնիսական սկավառակների պահանջարկը: Amorphous Metal Terbium Transition Metal Alloy բարակ ֆիլմերը օգտագործվել են բարձրորակ Magneto օպտիկական սկավառակներ արտադրելու համար: Դրանց թվում TBFECO Alloy բարակ ֆիլմն ունի լավագույն ներկայացում: Terbium- ի վրա հիմնված մագնիտո-օպտիկական նյութերը արտադրվել են մեծ մասշտաբներով, եւ դրանցից պատրաստված մագնիտո-օպտիկական սկավառակներն օգտագործվում են որպես համակարգչային պահեստի բաղադրիչներ, պահեստային կարողություններով աճել են 10-15 անգամ: Նրանք ունեն մեծ կարողությունների եւ արագ մուտքի արագության առավելություններ եւ կարող են ջնջվել եւ ծածկել տասնյակ հազարավոր ժամանակներ, երբ օգտագործվում են բարձր խտության օպտիկական սկավառակների համար: Դրանք կարեւոր նյութեր են էլեկտրոնային տեղեկատվության պահպանման տեխնոլոգիայի մեջ: Տեսանելի եւ մոտավոր ինֆրակարմիր նվագախմբերում ամենատարածված մագնիտո-օպտիկական նյութը Terbium Gallium Garnet (TGG) Single Crystal- ն է, որը լավագույն մագնիտո-օպտիկական նյութն է `Faraday ռոտատորներ եւ մեկուսարան պատրաստելու համար:

Magneto օպտիկական ապակու համար

Faraday Magneto օպտիկական բաժակը տեսանելի եւ ինֆրակարմիր շրջաններում ունի լավ թափանցիկություն եւ իզոտոպիա եւ կարող է ձեւավորել տարբեր բարդ ձեւեր: Շատ հեշտ է արտադրել մեծ չափի արտադրանքներ եւ կարող է նկարվել օպտիկական մանրաթելերի մեջ: Հետեւաբար, այն ունի լայն կիրառման հեռանկարներ Magneto օպտիկական սարքերում, ինչպիսիք են Magneto օպտիկական մեկուսիչները, Magneto օպտիկական մոդուլատորները եւ օպտիկամանրաթելային հոսանքների ցուցիչները: Նրանց մեծ մագնիսական պահի եւ տեսանելի եւ ինֆրակարմիր միջակայքում փոքր կլանման գործակիցի շնորհիվ TB3 + իոնները սովորաբար դարձել են հազվագյուտ հողային իոններ Magneto օպտիկական ակնոցներով:

Terbium Dysprosium Ferromagnetostrictive Alloy

20-րդ դարի վերջին, համաշխարհային տեխնոլոգիական հեղափոխության շարունակական խորությամբ, արագորեն զարգանում էին Երկրի դիմումի նոր հազվագյուտ նյութեր: 1984-ին Այովայի պետական ​​համալսարան, ԱՄՆ էներգետիկայի ֆակուլտետի ԱՄՍ լաբորատորիա եւ ԱՄՆ նավատորմի մակերեւութային զենքի հետազոտական ​​կենտրոն (որից հետո եկավ հետագա հաստատված Edge տեխնոլոգիական կորպորացիայի հիմնական անձնակազմը) `մշակելու նոր հազվագյուտ հողի խելացի նյութեր, մասնավորապես` Terbium Dysprosium մագնիսական մագնիսական մագնիսական միջոց: Այս նոր խելացի նյութը գերազանց բնութագրեր ունի էլեկտրական էներգիան մեխանիկական էներգիայի մեջ արագ վերափոխելու համար: Այս հսկա մագնիսական նյութից պատրաստված ստորջրյա եւ էլեկտրական ակուստիկ տրանսֆորմատորները հաջողությամբ կազմաձեւվել են ծովային սարքավորումների, նավթի հորթի հայտնաբերման բարձրախոսների, աղմուկի եւ թրթռման կառավարման համակարգերի եւ օվկիանոսի ուսումնասիրության եւ ստորգետնյա հաղորդակցման համակարգերում: Հետեւաբար, երբ ծնվել է Terbium Dysprosium երկաթի հսկա մագնիսական նյութը, այն տարածված ուշադրություն է դարձել աշխարհի արդյունաբերական երկրներից: 1989-ին Միացյալ Նահանգներում ստացած եզրային տեխնոլոգիաները սկսեցին արտադրել Terbium Dysprosium Iron Giant Magail Magail Magail Magail- ը եւ անվանեցին Terfenol D. Հետագայում, Շվեդիան, Japan ապոնիան, Ռուսաստանը, Միացյալ Թագավորությունը եւ Ավստրալիան նույնպես մշակեցին Terbium Dysprosium Iron- ի հսկա մագնիսներ:

Այս նյութի զարգացման պատմությունից Միացյալ Նահանգներում եւ նյութի գյուտը եւ դրա վաղ մենաշնորհային դիմումները ուղղակիորեն կապված են ռազմական արդյունաբերության հետ (օրինակ, նավատորմի): Չնայած Չինաստանի ռազմական եւ պաշտպանական գերատեսչությունները աստիճանաբար ամրապնդում են այս նյութի հասկացողությունը: Այնուամենայնիվ, Չինաստանի համապարփակ ազգային ուժի զգալի բարելավմամբ, 21-րդ դարի ռազմական մրցակցային ռազմավարության եւ սարքավորումների մակարդակի բարելավման պահանջարկը հաստատ շատ հրատապ կլինի: Հետեւաբար, ռազմական եւ ազգային պաշտպանական գերատեսչությունների կողմից Terbium Dysprosium երկաթի հսկա մագնիտոզիտիվ նյութերի տարածված օգտագործումը պատմական անհրաժեշտություն կլինի:

Մի խոսքով, շատ հիանալի հատկություններծերպԴարձրեք այն շատ ֆունկցիոնալ նյութերի եւ անփոխարինելի դիրքի անփոխարինելի դիրքի որոշ դիմումի դաշտերում: Այնուամենայնիվ, Terbium- ի բարձր գնի պատճառով մարդիկ սովորում են, թե ինչպես խուսափել եւ նվազագույնի հասցնել Terbium- ի օգտագործումը `արտադրության ծախսերը նվազեցնելու համար: Օրինակ, հազվագյուտ երկրագնդի օպտիկական նյութերը պետք է օգտագործեն նաեւ ցածր գինըDysprosium երկաթորքան հնարավոր է կոբալտ կամ gadolinium terbium կոբալթ. Փորձեք նվազեցնել տգեղի բովանդակությունը կանաչ լյումինեսցենտ փոշու մեջ, որը պետք է օգտագործվի: Գինը դարձել է կարեւոր գործոն, որը սահմանափակում է տարածված օգտագործումըծերպՄի շարք Բայց շատ ֆունկցիոնալ նյութեր չեն կարող անել առանց դրա, այնպես որ մենք պետք է հավատարիմ մնանք «լավ պողպատի վրա օգտագործելու համար սայրի վրա» եւ փորձեք պահպանել օգտագործումըծերպորքան հնարավոր է: