이터븀 (Yb)

발견 과정

발견: 1878 · Jean Charles Galissard de Marignac

In 1878, Ytterbium was discovered by the Swiss chemist Jean Charles Galissard de Marignac. While examining samples of gadolinite, Marignac found a new component in the earth then known as erbia, and he named it ytterbia, for Ytterby, the Swedish village near where he found the new component of erbium. Marignac suspected that ytterbia was a compound of a new element that he called "ytterbium". In 1907, the French chemist Georges Urbain separated Marignac's ytterbia into two components: neoytterbia and lutecia. Neoytterbia later became known as the element ytterbium, and lutecia became known as the element lutetium. The Austrian chemist Carl Auer von Welsbach independently isolated these elements from ytterbia at about the same time, but he called them aldebaranium (Ad; after Aldebaran) and cassiopeium. The American chemist Charles James also independently isolated these elements at about

용도와 활용

32일의 반감기를 가지는169Yb는 감마선을 방출하기 때문에 방사선 촬영에 사용된다. 이 방사성 동위원소는175Yb와 함께 원자로에서 이터븀에 중성자가 흡수될 때 생성된다. X선처럼 감마선은 부드러운 조직은 통과하지만 뼈와 밀도가 높은 물체에 가로막히는 성질이 있다. 그래서 조그만169Yb의 샘플은 작은X선 촬영장치와 같아서 작은 물질을 방사선 촬영하는 데 쓰일 수 있다. 여러 실험 결과는 이 동위원소로 찍은 방사선 촬영 사진이250~350 kev의 에너지를 가지는X선 사진과 거의 맞먹는다는 것을 보여준다. 169Yb은 핵의학에도 활용된다. 이터븀은 스테인리스 강의 강도, 결정립 미세화, 그리고 다른 공학적인 성질을 높이는 데 쓰인다. 몇몇 이터븀 합금은 치과의학에서 사용되기도 한다. Yb3+ 이온은 레이저 분야에서 도핑재료로 쓰인다. 특히 고체 레이저, 이중 클래드 광섬유 레이저(Double clad optical fiber) 같은 종류의 레이저에서 사용된다. 이터븀 레이저는 고효율이고 수명이 길며 짧은 펄스광을 발생시킬 수 있다. 이로 인해 이터븀은 레이저 재료에 많이 포함된다. 이터븀 레이저는 일반적으로1.06 - 1.12마이크로미터의 선에서 파장900 nm~1마이크로미터의 빛을 발생시킨다. (광섬유 레이저의 도핑 재료로 사용된다.) 이터븀 광시계는 가장 높은 안정성을 가지는 시계로 오차가2 × 10-18밖에 나지 않는다고 알려져 있다. 미국 국립 표준기술 연구소(NIST)가 개발한 이터븀 광시계는10마이크로켈빈까지 냉각시킨 이터븀 원자10,000개를 레이저광으로 만든 광격자(optical lattice, 레이저광으로 만든의 연속)안에 가둔 뒤에 이터븀 원자의 두 에너지 준위 사이의 전이를 유발하는, 1초에518조 번 '째깍거리는' 또 다른 레이저를 쏘는 방식으로 작동된다. 이터

동위원소

자연적으로 이터븀은7가지의 안정 동위원소(168Yb, 170Yb, 171Yb, 172Yb, 173Yb, 174Yb그리고176Yb) 형태로 존재한다. 이들 중174Yb가31.8 %로 가장 존재비가 높다. 27개의 방사성 동위원소도 알려져 있으며 가장 반감기가 긴 것들은169Yb (32.0일), 175Yb (4.18일), 그리고166Yb (56.7시간)이다. 나머지 방사성 동위원소들은 반감기가2시간을 넘지 않으며 대부분20분 이하이다. 이터븀은12개의 준안정 상태(meta state)의 원자핵 역시 가지는데, 이 중 가장 반감기가 긴 것은169mYb (반감기46초)이다. 이터븀의 동위원소들은148Yb의 경우인147.9674 u에서부터181Yb의 경우인182.9562 u의 원자량 범위를 가진다. 이터븀의 가장 안정한 동위원소174Yb보다 중성자수가 적은 방사성 동위원소들의 일반적인 방사성 붕괴 형식은 전자 포획이고174Yb보다 중성자수가 더 많은 방사성 동위원소의 일반적인 붕괴 형식은 베타 붕괴이다. 그렇기 때문에 전자 포획을 일반적인 붕괴 형식으로 가지는174Yb보다 중성자수가 적은 방사성 동위원소의 붕괴 산물은 툴륨(Tm) 동위원소이고174Yb보다 중성자수가 더 많은 방사성 동위원소의 붕괴 산물은 루테튬(Lu) 동위원소이다.