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化学元素中的镝与钬


实验室k / 2018-12-13

       不能说镝是没有任何用处的元素,它是刚才谈到的铽镝铁磁致伸缩合金的一个微量成分,也是在钕(60)这一部分中谈到的钕铁硼磁体的一个非必需的微量成分。它还可以是其他一些用途中的微量成分。但如果想要找出镝的真正让人感兴趣的独特用途,这一元素还真不愧于它那源自希腊语dysprositos的名字(镝(dysprosium)的名字来源于希腊语dysprositos):很难得到。

镝的基本数据

       如果在网站上搜索某种元素的名字,你通常会看到许多公司发布的关于它们的产品如何使用这种元素的信息,或是探究其有趣特性的科学论文。在查阅镝的时候,只有在所有结果的第四页才能找到镝的周期表网站登入以外的东西,通常是“这是一种元素,因此我们必须为其安排一个页面”之类的固定页面。

       但这并不表示镝就没有重要的用途!这只是表明知道这些重要用途的人士认为不需要在公众场合谈论它们。在互联网上发现的那个世界之外,或者甚至在书籍以及科学论文之外,还有一个作为商业机密保存在各个公司里的完整的私有知识王国。例如,镝以碘化镝或溴化镝的形式广泛用于高强度放电光源中,发射出一种难得的红光。你无疑曾经在含有镝的商业广告灯光系统的绚丽光彩下花费过许多小时,除非你碰巧认识某个在该行业工作的人士,否则你不会得到这个信息。

       以下两种稀土元素钬和铒是通向铥的道路中的两个亮点。


       钬达到了对稀土元素的期待的最高峰。稀土元素都具有某种有趣的磁性能、但钬具有一种特别重要的特性——它的磁矩最大。

钬的基本数据

       这意味着当把钬放在磁场中时,钬原子会按照磁场的方向排列并使磁场聚集,使磁力线彼此靠得更近,因此提高了磁场的局部强度。如果将钬的金属小块——称为磁极片——放在磁体的一端,你会得到一个更强的磁体。

       钬磁极片用在核磁共振成像仪中,成像仪中极强烈的磁场使身体内的原子排列起来,因此能测量它们的核自旋。这些磁场是如此强烈,以至于必须仔细地防范,保证没有金属物体靠近它。讲一个真实的故事:一次核磁共振成像检查,技术人员坚持先对眼睛做X射线检查,病人感到困惑,直到知道这是因为在登记表中对于近来是否做过焊接或金工这一栏回答了“是”。这说明他们担心嵌在病人眼睑下的金属小碎片在核磁共振成像仪的巨大磁场中会松动并嵌入眼球。

       与医疗用途有关的是,用于激光手术的激光通常是掺杂钬的钇铝石榴石固体激光器:与其他稀土元素一样,玻璃或水晶材料中的钬杂质会产生能够储存光能并将它以激光脉冲形式输出的色心。

       虽然钬赢得了稀土元素磁性的大奖,但稀土元素的光学特性则由于铒而达到了高峰。


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