【文章內(nèi)容簡介】 法國人波依斯包德萊成功地將鈥分離成兩個(gè)元素,一個(gè)仍稱為鈥,而另一個(gè)根據(jù)從鈥中“難以得到”的意思取名為鏑(dysprosium）。鏑目前在許多高技術(shù)領(lǐng)域起著越來越重要的作用,鏑的最主要用途是(1)作為釹鐵硼系永磁體的添加劑使用,在這種磁體中添加2~3%左右的鏑，可提高其矯頑力,過去鏑的需求量不大,但隨著釹鐵硼磁體需求的增加,它成為必要的添加元素,品位必須在95~%左右,需求也在迅速增加。(2)鏑用作熒光粉激活劑,三價(jià)鏑是一種有前途的單發(fā)光中心三基色發(fā)光材料的激活離子,它主要由兩個(gè)發(fā)射帶組成,一為黃光發(fā)射,另一為藍(lán)光發(fā)射,摻鏑的發(fā)光材料可作為三基色熒光粉。(3)鏑是制備超磁致伸縮合金鋱鏑鐵合金的必要的金屬原料,能使一些機(jī)械運(yùn)動(dòng)的精密活動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)。(4)鏑金屬可用做磁光存貯材料,具有較高的記錄速度和讀數(shù)敏感度。(5)用于鏑燈的制備,在鏑燈中采用的工作物質(zhì)是碘化鏑,這種燈具有亮度大、顏色好、色溫高、體積小、電弧穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),已用于電影、印刷等照明光源。(6)由于鏑元素具有中子俘獲截面積大的特性,在原子能工業(yè)中用來測(cè)定中子能譜或做中子吸收劑(7)Dy3Al5O12還可用作磁致冷用磁性工作物質(zhì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,鏑的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)不斷的拓展和延伸。鈥(67Ho)19世紀(jì)后半葉, 光譜分析法和元素周期表的發(fā)明,再加上稀土元素電化學(xué)分離工藝的進(jìn)展,更加促進(jìn)了新的稀土元素的發(fā)現(xiàn)。1879年,瑞典人克利夫發(fā)現(xiàn)了鈥元素，并以瑞典首都斯德哥爾摩地名命名為鈥(holmium)。鈥的應(yīng)用領(lǐng)域目前還有待于進(jìn)一步開發(fā),用量不大,最近,包鋼稀土研究院采用高溫高真空蒸餾提純技術(shù),研制出高純金屬鈥Ho/ΣRE＞%。目前鈥的主要用途有:(1)用作金屬鹵素?zé)籼砑觿?它是一種氣體放電燈, 特點(diǎn)是在燈泡里充有各種不同的REX3。目前主要使用REI3,在氣體放電時(shí)發(fā)出不同的譜線光色。在鈥燈中采用的工作物質(zhì)是HoI3,在電弧區(qū)可獲得較高的金屬原子濃度,從而大大提高了輻射效能。(2)鈥可用作釔鐵或釔鋁石榴石的添加劑；(3)摻鈥的釔鋁石榴石(Ho:YAG)可發(fā)射2μm激光,人體組織對(duì)2μm激光吸收率高,幾乎比Nd:YAG高3個(gè)數(shù)量級(jí)。所以用Ho:YAG激光器進(jìn)行醫(yī)療手術(shù)時(shí),不但可提高手術(shù)效率和精度,而且可使熱損傷區(qū)域減至更小。鈥晶體產(chǎn)生的自由光束可消除脂肪而不會(huì)產(chǎn)生過大的熱量,從而減少對(duì)健康組織產(chǎn)生的熱損傷, 美國用鈥激光治療青光眼,可減少患者手術(shù)的痛苦。我國2μm激光晶體的水平已達(dá)到國際水平,應(yīng)大力開發(fā)生產(chǎn)這種激光晶體。(4)在超磁致伸縮合金中,也可加入少量的鈥,從而降低合金飽和磁化所需的外場(chǎng)。(5)另外用摻鈥的光纖可以制作光纖激光器、光纖放大器、光纖傳感器等等光通訊器件在光纖通信迅猛的今天將發(fā)揮更重要的作用鉺(65Er)1843年,瑞典的莫桑德發(fā)現(xiàn)了鉺元素(Erbium)。鉺的光學(xué)性質(zhì)非常突出,一直是人們關(guān)注的問題:(1)Er3+在1550nm處的光發(fā)射具有特殊意義,因?yàn)樵摬ㄩL正好位于光纖通訊的光學(xué)纖維的最低損失,鉺離子(Er3+)受到波長980nm、1480nm的光激發(fā)后,從基態(tài)4I15/2躍遷至高能態(tài)4I13/2,當(dāng)處于高能態(tài)的Er3+再躍遷回至基態(tài)時(shí)發(fā)射出1550nm波長的光,石英光纖可傳送各種不同波長的光,但不同的光光衰率不同,1550nm頻帶的光在石英光纖中傳輸時(shí)光衰減率最低(),幾乎為下限極限衰減率。因此,光纖通信在1550nm處作信號(hào)光時(shí),光損失最小。這樣,將適當(dāng)濃度的鉺摻入合適的基質(zhì)中,可依據(jù)激光原理作用,放大器能夠補(bǔ)償通訊系統(tǒng)中的損耗, 在需要放大波長1550nm光信號(hào)的電訊網(wǎng)絡(luò)中,摻鉺光纖放大器是必不可少的光學(xué)器件,目前摻鉺的SiO2纖維放大器已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。為避免無用的吸收,光纖中鉺的摻雜量幾十至幾百ppm。光纖通信的迅猛發(fā)展,將開辟鉺的應(yīng)用新領(lǐng)域。(2)另外摻鉺的激光晶體及其輸出的1730nm激光和1550nm激光對(duì)人的眼睛安全,大氣傳輸性能好,對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)的硝煙穿透能力強(qiáng),保密性好,不易被敵人探測(cè),照射軍事目標(biāo)的對(duì)比度較大,已制成軍事上用的對(duì)人眼安全的便攜式激光測(cè)距儀。(3)Er3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料,是目前輸出脈沖能量最大,輸出功率最高的固體激光材料。(4)Er3+還可做稀土上轉(zhuǎn)換激光材料的激活離子。(5)鉺也可應(yīng)用于眼鏡片玻璃、結(jié)晶玻璃的脫色和著色等。銩(69Tm)銩元素是1879年瑞典的克利夫發(fā)現(xiàn)的,并以斯堪迪那維亞(Scandinavia)的舊名Thule命名為銩(Thulium)。銩的主要用途有:(1)銩用作醫(yī)用輕便X光機(jī)射線源,銩在核反應(yīng)堆內(nèi)輻照后產(chǎn)生一種能發(fā)射X射線的同位素,可用來制造便攜式血液輻照儀上,這種輻射儀能使169Tm受到高中子束的作用轉(zhuǎn)變?yōu)?70Tm,放射出X射線照射血液并使白血細(xì)胞下降,而正是這些白細(xì)胞引起器官移植排異反應(yīng)的,從而減少器官的早期排異反應(yīng)。(2)銩元素還可應(yīng)用于臨床診斷和治療腫瘤,它對(duì)腫瘤組織具有較高親合性,重稀土比輕稀土親合性更大,尤其以銩元素的親合力最大。(3)銩在X射線增感屏用熒光粉中做激活劑LaOBr:Br(藍(lán)色),達(dá)到增強(qiáng)光學(xué)靈敏度，降低了X射線對(duì)人的照射和危害,與以前鎢酸鈣增感屏相比可降低X射線劑量50%,這在醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有重要現(xiàn)實(shí)的意義。(4)銩還可在新型照明光源 金屬鹵素?zé)糇鎏砑觿?5)Tm3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料,這是目前輸出脈沖量最大,輸出功率最高的固體激光材料。Tm3+也可做稀土上轉(zhuǎn)換激光材料的激活離子。 鐿(70Yb)1878年,查爾斯(JeanCharles)和馬利格納克(G.deMarignac)在“鉺”中發(fā)現(xiàn)了新的稀土元素,這個(gè)元素由伊特拜(Ytterby)命名為鐿(Ytterbium)。鐿的主要用途有(1)作熱屏蔽涂層材料。鐿能明顯地改善電沉積鋅層的耐蝕性,而且含鐿鍍層比不含鐿鍍層晶粒細(xì)小,均勻致密。(2)作超磁致伸縮材料。這種材料具有超磁致伸縮性即在磁場(chǎng)中膨脹的特性。該合金主要由鐿/鐵氧體合金及鏑/鐵氧體合金構(gòu)成,并加入一定比例的錳,以便產(chǎn)生超磁致伸縮性。(3)用于測(cè)定壓力的鐿元件,試驗(yàn)證明,鐿元件在標(biāo)定的壓力范圍內(nèi)靈敏度高,同時(shí)為鐿在壓力測(cè)定應(yīng)用方面開辟了新途徑。(4)磨牙空洞的樹脂基填料,以替換過去普遍使用銀汞合金。(5)日本學(xué)者成功地完成了摻鐿釓鎵石榴石埋置線路波導(dǎo)激光器的制備工作,這一工作的完成對(duì)激光技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展很有意義。另外,鐿還用于熒光粉激活劑、無線電陶瓷、電子計(jì)算機(jī)記憶元件(磁泡)添加劑、和玻璃纖維助熔劑以及光學(xué)玻璃添加劑等。 镥(71Lu)1907年,韋爾斯巴赫和尤貝恩(GUrbain)各自進(jìn)行研究,用不同的分離方法從“鐿”中又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新元素,韋爾斯巴赫把這個(gè)元素取名為Cp(Carsiopeium),尤貝恩根據(jù)巴黎的舊名lutece將其命名為Lu(Lutetium)。后來發(fā)現(xiàn)Cp和Lu是同一元素,便統(tǒng)一稱為镥。镥的主要用途有(1)制造某些特殊合金。例如镥鋁合金可用于中子活化分析。(2)穩(wěn)定的镥核素在石油裂化、烷基化、氫化和聚合反應(yīng)中起催化作用。(3)釔鐵或釔鋁石榴石的添加元素,改善某些性能。(4)磁泡貯存器的原料。(5)一種復(fù)合功能晶體摻镥四硼酸鋁釔釹,屬于鹽溶液冷卻生長晶體的技術(shù)領(lǐng)域,實(shí)驗(yàn)證明,摻镥NYAB晶體在光學(xué)均勻性和激光性能方面均優(yōu)于NYAB晶體。(6) 國外有關(guān)研究發(fā)現(xiàn),镥在電致變色顯示和低維分子半導(dǎo)體中具有潛在的用途。此外,镥還用于能源電池技術(shù)以及熒光粉的激活劑等。釔(39Y) 1788年,一位以研究化學(xué)和礦物學(xué)、收集礦石的業(yè)余愛好者瑞典軍官卡爾阿雷尼烏斯(KarlArrhenius)在斯德哥爾摩灣外的伊特拜村(Ytterby),發(fā)現(xiàn)了外觀象瀝青和煤一樣的黑色礦物,按當(dāng)?shù)氐牡孛麨橐撂匕莸V(Ytterbite)。1794年芬蘭化學(xué)家約翰加多林分析了這種伊特拜礦樣品。發(fā)現(xiàn)其中除鈹、硅、鐵的氧化物外,還含有約38%的未知元素的氧化物“新土”。1797年,瑞典化學(xué)家?？素惛?AndersGEkeberg)確認(rèn)了這種“新土”,命名為釔土(Yttria,釔的氧化物之意)。Y是一種用途廣泛的金屬,主要用途有:(1)鋼鐵及有色合金的添加劑。~4%Y,Y能夠增強(qiáng)這些不銹鋼的抗氧化性和延展性；MB26合金中添加適量的富Y混合稀土后,合金的綜合性能得到明顯的改善,可以替代部分中強(qiáng)鋁合金用于飛機(jī)的受力構(gòu)件上；在Al~Zr合金中加入少量富Y稀土,可提高合金導(dǎo)電率；該合金已為國內(nèi)大多數(shù)電線廠采用；在銅合金中加入Y,提高了導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度。(2)含Y6%和Al2%的氮化硅陶瓷材料,可用來研制發(fā)動(dòng)機(jī)部件。(3)用功率400W的釹釔鋁石榴石激光束來對(duì)大型構(gòu)件進(jìn)行鉆孔、切削和焊接等機(jī)械加工。(4)由Y~Al石榴石單晶片構(gòu)成的電子顯微鏡熒光屏,熒光亮度高,對(duì)散射光的吸收低,抗高溫和抗機(jī)械磨損性能好。(5)含Y達(dá)90%的高釔結(jié)構(gòu)合金,可以應(yīng)用于航空和其它要求低密度和高熔點(diǎn)的場(chǎng)合。(6)目前倍受人們關(guān)注的摻Y(jié)SrZrO3高溫質(zhì)子傳導(dǎo)材料,對(duì)燃料電池、電解池和要求氫溶解度高的氣敏元件的生產(chǎn)具有重要的意義。此外, Y還用于耐高溫噴涂材料、原子能反應(yīng)堆燃料的稀釋劑、永磁材料添加劑以及電子工業(yè)中作吸氣劑等。鈧