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  • 铽

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化学元素中的钆与铽


实验室k / 2018-12-13

       纯钆的弯钩形状至少显示出稀土元素外貌的多样性。当然,它依然只是另一种灰色金属。钆的化合物具有极高的顺磁性,这一特性決定了它们的主要用途是注射入人的身体内,作为磁共振成像扫描的造影剂。这一想法和把硫酸钡(56)用作胃肠道X射线造影剂相类似。

钆的基本数据

       软组织对X射线是极为透明的,但是对X射线不透明的硫酸钡涂层能反映消化道内表面的细节。同样,钆能对磁共振成像仪的磁场做出强烈回应。因此,当把钆喷葡胺注射入血液中时,磁共振成像仪就会显示哪里是血,哪里不是。通过观察三维图像中血从血管渗漏的确切位置,磁共振成像仪能够精确定位内出血的准确位置;或是通过清楚显示血流在何处变得狭窄或停止来定位血管收窄或阻塞。

       钆具有正好是室温(19℃)的居里点。这使得向人们展示什么是所谓的居里点变得非常方便,虽然这一现象还没有显示出商业用途。居里点是指一个温度,在此温度下物质由铁磁体(能吸在磁铁上)转变为顺磁体(不能吸在磁铁上)。如果你把一块钆放在冰水中降温,它会粘附在磁铁上,但回暖后它又会从磁铁上掉下来。

       居里点转变只是稀土元素众多奇特的磁特性之一,但还有更奇怪的,就是铽在磁场中会发生外形改变。


       铽本身(甚至更大程度上被称为“铽镝铁磁致伸缩合金”的一种特殊的铽合金)具有一种不寻常的特性:在磁场中会改变自己的形状。根据磁场的强度和取向,用这种材料制成的棒在磁场中能够小量地伸长或缩短。这一特性看起来没有多大的用处,但通过它可以将任何固体表面变成一个扩音器。

铽的基本数据

       如果把铽镝铁磁致伸缩合金棒的一端压在木头桌面上,然后施加一个强度随着声频信号变化的磁场(相当于把铽镝铁磁致伸缩合金棒包裹在扬声器线圈中),这根棒会使整个桌子晃动起来,把整个桌面变成一个巨大的声音辐射面,桌子所扮演的角色和扬声器纸盘相同。

       为什么不干脆把一个普通扬声器压在桌面上来达到同样的效果呢?因为那样只能把扬声器的声音蒙住。这是阻抗匹配问题的一个例子。普通扬声器只能发出很小的力量使很轻的扬声器纸盆移动相对较大的距离。为了移动质量巨大的实木桌面,必须在短距离使用巨大的力量,这是普通扬声器的磁体和线圈不能做到的。铽镝铁磁致伸缩合金棒是制作这类扬声仅有的几种方法之一,并且实际上可以相当便宜地买到正是为此目的而设计的铽镝铁磁致伸缩合金器件!

       要是镝也有如此广泛的用途该多好!


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