钫(fāng) 镭(lãi) 锕系(āxì)镧(lán) 铈(shì) 镨(pǔ) 钕(nǚ) 钷(pǒ) 钐(shān) 铕(yǒu) 钆(gá) 铽(tâ) 镝(dí) 钬(huǒ) 铒(ěr) 铥(diū) 镱(yì) 镥(lǔ)
钬在镧系元素中位于镝之后,属于重稀土,在地壳中的丰度为1.4ppm,也是稀土中的稀有者,他除了具有稀土所共有的物理和化学性质,特别是重稀土元素的特性外,和其它单一稀土元素相比,对其独当一面的本征特性挖掘得还不够,尚缺乏独特而又量大面广的应用领域,其应用市场还有待进一步开拓。
目前钬的主要用途是用作制造固体激光材料。是理想的手术激光光源,目前钬激光器已成功地用于眼科、外科、内科、妇科、耳鼻喉科、心血管科、皮肤科、泌尿外科、椎间盘突出、肾结石等众多领域。由于对人眼安全,用钬激光治疗青光眼等眼病,可以减少患者手术的痛苦。钬激光用于治疗泌尿系统各种病症,利用其独特的热汽化作用,手术无切口、无并发症,不出血,术后疼痛轻,愈合快,可不住院。因而医学界称钬激光技术的应用是泌尿外科医疗划时代的技术革命。
美国在激光医疗方面一直处于世界领先地位,各种激光医疗仪器和医疗技术不断出现。美国2/3以上的门诊机构都拥有激光医疗设,其中稀土钬、钕激光医疗设备占有很大比例。这类激光治疗仪不仅在国内广泛应用,还大量出口。美国已批准20多种钬激光治疗仪在临床上使用,用于治疗多种疾病。目前,我国生产的2μm激光晶体已达到国际水平,并能自行制造钬激光治疗设备。在我国,应进一步加强科技创新,大力推广钬激光治疗仪和钬激光医疗技术,让稀土为我国和世界人民健康造福。
象激光钕玻璃一样,三价钬离子也可用做激光玻璃,其优点是:易于制备,利用热成型和冷加工可制得不同尺寸和形状,比激光晶体灵活性大,既可拉成直径小至微米的纤维,又可制成几厘米直径和几米长的棒材或圆盘件。钬激光玻璃是一种输出脉冲能量大、输出功率高的固体激光材料,用其制成的大型激光器可可用于进行热核聚变研究。
钬还被用作化学计量激光材料。输出激光波长为2μm的HoF3是早在20世纪70年代就被首先发现的化学计量激光材料。化学计量激光材料潜在用途将是在集成光学、光通讯、测距等方面,并预示着在未来光计算机与半导体激光器将会有一番激烈的竞争。
掺杂钬离子的LN和LT光学超晶格材料更是集优秀非线性光学性质和稀土离子丰富的光谱特性于一身,在单一泵光的激励之下,可同时实现准位相匹配倍频与频率上转换这两种截然不同的过程,获得上转换与倍频光的同时输出,从而填补了短波长激光器与双波长激光器研究中的一个空白,可望在全色显示、激光医疗、光通讯等领域发挥重要的作用。
钬的另一个主要用途是用作金属卤化物灯添加剂。金属卤化物灯是一种气体放电灯,它是在高压汞灯基础上发展起来的,实质上是一种添加了金属卤化物的高压汞灯。
镝、钬、铒、铥、钪等五种稀土元素碘化物均是制造金属卤化物灯的优质材料,但它们的蒸汽压比汞低得多,需要同时填充碘化铊才能使灯的发光效率和显色性能明显提高。钬灯和镝钬灯具有亮度大、光色好、色温高、体积小、电弧稳定等优点,适用于电影电视拍摄与演播、体育运动场馆、展览馆大厅、建筑工地和码头、戏剧舞台、彩色印刷制版、晒版光源等方面。
钬作为添加组分,还可用于改善许多其它功能材料的性能,如钬作为重稀土加入高性能铁硼永磁材料中,能提高材磁体其某些性能;在铽镝铁磁致伸缩合金Terfenol-D中加入少量的钬,可以降低合金饱和磁化所需要的外场;以铕为主激活剂,以钬、铒等为共激活剂,可以制备碱土金属铝酸盐长余辉荧光粉;用掺钬的光纤可以制作光纤激光器、光纤放大器、光纤传感器等光通讯器件;掺钬的氟亚碲酸盐玻璃可用于制造放大器光学组件;以掺杂钬的钛酸钡为主要组分,钙镁硅酸盐为次要组分的复合氧化物,可用于制造介电陶瓷和单块陶瓷电容器,具有很高的使用可靠性。我们深信,随着科学技术的进步和发展,钬也会象其它稀土元素一样,在不远的将来,为我们展示出更加美好的应用前景。
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