元素

69 铥 辐射X射线的元素

本文作者 漂泊

铥是一种重要的稀土元素,170Tm是一种低能γ放射性同位素,它发生β衰变时能辐射X射线,所以可以作为X射线的辐射源,用于探伤及癌症放射性治疗。此外,铥还能用于制造激光器以及钞票防伪。

铥的基本物理性质

分类 第ⅢB族▪金属(镧系元素)
原子序号原子量 69(168.934)
电子配置 4f136s2
密度 9.3208g/cm 
熔点 1545°C
沸点 1947°C
形状 银白色金属
丰度 0.48ppm(地壳)
发现者 Per Teodor Cleve
主要的同位素 169Tm
用途例 射线辐射源,激光器,钞票防伪
前后的元素 铒-铥-镱

铥的发现

1787年,瑞典矿物学家Karl Arrhenius在斯德哥尔摩附近一个叫Ytterby的小村庄附近的老采石场碰到了一块像沥青一样的黑色矿石,他以村庄的名字将该矿石命名为Yteerby(实际为硅铍钇矿)。他以为自己发现了一种新的钨矿石,然后把样本交到了住在芬兰的Johan Gadolin。在1794年,Gadolin宣布它包含一种新的“钇土”,构成了其重量的38%,即氧化钇(Y2O3),在将其用木炭加热后也没能进一步还原。Anders Gustaf Ekeberg把这一氧化物命名为“Yttria”(钇土)。

1843年,Carl Mosander更加彻底的研究了已发现的“钇土”,发现它是混合物,是由三种氧化物组成:氧化钇,是白色的;氧化铽,是黄色的;还有氧化铒,是玫瑰红色的。这鼓励了化学家们继续对“钇土”进行研究。1879年,Per Teodor Cleve除去了“钇土”中的氧化铒之后得到了一种褐色的物质和一种绿色的物质,褐色的物质是钬的氧化物,而绿色的物质则是为止元素的氧化物,这种新元素被命名为Thulium,以纪念Per Teodor Cleve的祖国所在地斯堪的纳维亚半岛(Thulia),元素符号为Tm。[1-2]

金属铥

射线辐射源

天然稳定存在铥的核素只有169Tm,169Tm通过热中子照射可以得到170Tm。170Tm是一种低能γ放射性同位素,当它发生β衰变后,能放射出0.051-0.061MeV的KX射线和0.084MeV的γ射线。这使可以用170Tm制造便携式X射线设备,并用于核反应堆的辐射源。此外,它还能用于轻薄金属材料和非金属材料的无损探伤;或者用于检测难以接近的机械及电子设备中的缺陷。170Tm还能作为近距离放射治疗的X射线辐射源。[3-6]

170Tm衰变图170Tmγ射线能谱图X射线探伤装置

铥激光

对钇铝石榴石中利用铥离子、铬离子、钬离子进行三掺杂处理,可以制得三掺杂钇铝石榴石(Ho:Cr:Tm:YAG)固体脉冲激光器,它能发出波长为2097 nm的激光;而铥单掺杂钇铝石榴石(Tm:YAG)固体脉冲激光器发出的激光的波长则在1930nm-2040nm之间。铥激光由于能量不高,穿透力不强,在组织表面进行消融时十分有效,能凝血不致伤口过深。这使得铥激光器在激光手术方面十分具有应用潜力。[7-8]

掺铥激光器

铥的其他应用

由于其特殊的光谱,铥可以像钪一样应用于弧光灯照明领域,含铥的弧光灯发出的绿色光线不会被其他元素的发射线覆盖。

铥会在紫外线的照射下会发出蓝色的萤光,这使得铥也在欧元纸币中用作防伪标志之一。[9-10]

紫外线照射下的欧元,防伪标志清晰可见

参考文献

 

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