Ar erbija leģētu šķiedru pastiprinātājs: pārraida signālu bez vājināšanās

Erbijs, 68. elements periodiskajā tabulā.

er

 

Atklāšana parerbijsir pilns ar līkločiem. 1787. gadā mazajā Itbijas pilsētiņā, kas atrodas 1,6 kilometrus tālāk no Stokholmas, Zviedrijā, melnā akmenī tika atklāta jauna retzeme, ko nosauca par itrija zemi atbilstoši atraduma vietai. Pēc Francijas revolūcijas ķīmiķis Mosanders izmantoja jaunizveidoto tehnoloģiju, lai samazinātu elementāru daudzumuitrijsno itrija zemes. Šajā brīdī cilvēki saprata, ka itrija zeme nav "vienkomponents" un atrada divus citus oksīdus: rozā sauca.erbija oksīds, un gaiši violeto sauc par terbija oksīdu. 1843. gadā Mosanders atklāja erbiju unterbijs, taču viņš neticēja, ka abas atrastās vielas ir tīras un, iespējams, sajauktas ar citām vielām. Nākamajās desmitgadēs cilvēki pamazām atklāja, ka tajā patiešām ir sajaukti daudzi elementi, un pamazām bez erbija un terbija atrada citus lantanīda metāla elementus.

Erbija izpēte nebija tik gluda kā tā atklāšana. Lai gan Maussand atklāja rozā erbija oksīdu 1843. gadā, tikai 1934. gadā tika iegūti tīri paraugierbija metālstika iegūti, nepārtraukti uzlabojot attīrīšanas metodes. Sildot un attīroterbija hlorīdsun kāliju, cilvēki ir panākuši erbija samazināšanos ar metāla kāliju. Pat ja tā, erbija īpašības ir pārāk līdzīgas citiem lantanīda metāla elementiem, kā rezultātā gandrīz 50 gadus ilga stagnācija saistītajos pētījumos, piemēram, magnētisma, berzes enerģijas un dzirksteļu radīšanas jomā. Līdz 1959. gadam, pielietojot īpašo erbija atomu 4f slāņa elektronisko struktūru topošajos optiskajos laukos, erbijs ieguva uzmanību un tika izstrādāti vairāki erbija pielietojumi.

Erbijam, sudrabaini baltajam, ir mīksta tekstūra, un tam ir tikai spēcīgs feromagnētisms tuvu absolūtai nullei. Tas ir supravadītājs, un istabas temperatūrā to lēnām oksidē gaiss un ūdens.Erbija oksīdsir rozā sarkana krāsa, ko parasti izmanto porcelāna rūpniecībā, un tā ir laba glazūra. Erbijs ir koncentrēts vulkāniskajos iežos, un Ķīnas dienvidos tam ir liela mēroga minerālu atradnes.

Erbijam ir izcilas optiskās īpašības, un tas var pārvērst infrasarkano staru redzamā gaismā, padarot to par ideālu materiālu infrasarkano staru detektoru un nakts redzamības ierīču izgatavošanai. Tas ir arī prasmīgs rīks fotonu noteikšanā, kas spēj nepārtraukti absorbēt fotonus, izmantojot īpašus jonu ierosmes līmeņus cietā vielā, un pēc tam noteikt un skaitīt šos fotonus, lai izveidotu fotonu detektoru. Tomēr trīsvērtīgo erbija jonu tiešās fotonu absorbcijas efektivitāte nebija augsta. Tikai 1966. gadā zinātnieki izstrādāja erbija lāzerus, netieši uztverot optiskos signālus caur palīgjoniem un pēc tam nododot enerģiju erbijam.

Erbija lāzera darbības princips ir līdzīgs holmija lāzera principam, taču tā enerģija ir daudz zemāka nekā holmija lāzeram. Mīksto audu griešanai var izmantot erbija lāzeru ar viļņa garumu 2940 nanometri. Lai gan šāda veida lāzeriem vidējā infrasarkanajā reģionā ir vāja iespiešanās spēja, to var ātri absorbēt mitrums cilvēka audos, panākot labus rezultātus ar mazāku enerģiju. Tas var smalki sagriezt, sasmalcināt un noņemt mīkstos audus, panākot ātru brūču dzīšanu. To plaši izmanto lāzeroperācijās, piemēram, mutes dobuma, baltās kataraktas, skaistumkopšanas, rētu noņemšanas un grumbu noņemšanas operācijās.

1985. gadā Sauthemptonas Universitāte Apvienotajā Karalistē un Ziemeļaustrumu universitāte Japānā veiksmīgi izstrādāja ar erbiju leģētu šķiedru pastiprinātāju. Mūsdienās Wuhan Optics Valley Uhaņā, Hubei provincē, Ķīnā, spēj patstāvīgi ražot šo ar erbiju leģēto šķiedru pastiprinātāju un eksportēt to uz Ziemeļameriku, Eiropu un citām vietām. Šis pielietojums ir viens no lielākajiem izgudrojumiem optiskās šķiedras komunikācijā, ja vien noteikta erbija daļa ir leģēta, tā var kompensēt optisko signālu zudumus sakaru sistēmās. Šis pastiprinātājs šobrīd ir visplašāk izmantotā ierīce optisko šķiedru komunikācijā, kas spēj pārraidīt optiskos signālus bez vājināšanās.


Publicēšanas laiks: 16. augusts 2023