מגבר סיבים מסוממים בארביום: משדר אות ללא הנחתה

ארביום, היסוד ה-68 בטבלה המחזורית.

הגילוי שלארביוםמלא בפיתולים. בשנת 1787, בעיירה הקטנה איטבי, במרחק 1.6 קילומטרים משטוקהולם, שבדיה, התגלתה אדמה נדירה חדשה באבן שחורה, בשם איטריום אדמה לפי מיקום הגילוי. לאחר המהפכה הצרפתית, הכימאי מוסנדר השתמש בטכנולוגיה חדשה שפותחה כדי להפחית את היסודותאיטריוםמאדמה איטריום. בשלב זה, אנשים הבינו שאדמה איטריום אינה "מרכיב בודד" ומצאו שתי תחמוצות אחרות: הורודה נקראתתחמוצת ארביום, והסגול הבהיר נקרא תחמוצת טרביום. בשנת 1843 גילה מוסנדר את הארביום וטרביום, אך הוא לא האמין ששני החומרים שנמצאו היו טהורים ואולי מעורבבים עם חומרים אחרים. בעשורים הבאים, אנשים גילו בהדרגה שאכן היו הרבה יסודות מעורבים בו, ומצאו בהדרגה יסודות מתכת לנתנידיים נוספים מלבד ארביום וטרביום.

חקר הארביום לא היה חלק כמו גילויו. למרות שמוסנד גילה תחמוצת ארביום ורודה ב-1843, רק ב-1934 דגימות טהורות שלמתכת ארביוםחולצו עקב שיפור מתמיד בשיטות הטיהור. על ידי חימום וטיהורארביום כלורידואשלגן, אנשים השיגו את הפחתת הארביום על ידי אשלגן מתכתי. למרות זאת, התכונות של הארביום דומות מדי ליסודות מתכת לנתניד אחרים, וכתוצאה מכך כמעט 50 שנות קיפאון במחקרים קשורים, כגון מגנטיות, אנרגיית חיכוך ויצירת ניצוצות. עד 1959, עם יישום המבנה האלקטרוני המיוחד בשכבת 4f של אטומי ארביום בשדות אופטיים מתעוררים, הארביום זכה לתשומת לב ופותחו יישומים מרובים של ארביום.

ארביום, לבן כסוף, בעל מרקם רך ומפגין פרומגנטיות חזקה רק ליד האפס המוחלט. זהו מוליך-על והוא מתחמצן באיטיות על ידי אוויר ומים בטמפרטורת החדר.תחמוצת ארביוםהוא צבע אדום ורד הנפוץ בתעשיית הפורצלן ומהווה זיגוג טוב. הארביום מרוכז בסלעים געשיים ויש לו מרבצי מינרלים בקנה מידה גדול בדרום סין.

לארביום תכונות אופטיות יוצאות דופן והוא יכול להמיר אינפרא אדום לאור נראה, מה שהופך אותו לחומר המושלם לייצור גלאי אינפרא אדום ומכשירי ראיית לילה. זהו גם כלי מיומן בזיהוי פוטון, המסוגל לספוג באופן רציף פוטונים דרך רמות עירור יונים ספציפיות במוצק, ולאחר מכן לזהות ולספור את הפוטונים הללו כדי ליצור גלאי פוטון. עם זאת, היעילות של ספיגה ישירה של פוטונים על ידי יוני ארביום משולשים לא הייתה גבוהה. רק בשנת 1966 פיתחו מדענים לייזר ארביום על ידי לכידה עקיפה של אותות אופטיים דרך יוני עזר ולאחר מכן העברת אנרגיה לארביום.

העיקרון של לייזר ארביום דומה לזה של לייזר הולמיום, אך האנרגיה שלו נמוכה בהרבה מזו של לייזר הולמיום. ניתן להשתמש בלייזר ארביום באורך גל של 2940 ננומטר לחיתוך רקמות רכות. למרות שלסוג זה של לייזר באזור האינפרא אדום יש יכולת חדירה ירודה, הוא יכול להיספג במהירות על ידי לחות ברקמות אנושיות, ולהשיג תוצאות טובות עם פחות אנרגיה. זה יכול לחתוך דק, לטחון ולהסיר רקמות רכות, ולהשיג ריפוי מהיר של פצעים. הוא נמצא בשימוש נרחב בניתוחי לייזר כגון חלל הפה, קטרקט לבן, יופי, הסרת צלקות והסרת קמטים.

בשנת 1985, אוניברסיטת סאות'המפטון בבריטניה ואוניברסיטת Northeastern ביפן פיתחו בהצלחה מגבר סיבים מסומם בארביום. כיום, עמק האופטיקה של ווהאן בווהאן, מחוז הוביי, סין מסוגל לייצר באופן עצמאי את מגבר הסיבים המסומם בארביום ולייצא אותו לצפון אמריקה, אירופה ומקומות אחרים. יישום זה הוא אחת ההמצאות הגדולות ביותר בתקשורת סיבים אופטיים, כל עוד חלק מסוים של ארביום מסומם, הוא יכול לפצות על אובדן האותות האופטיים במערכות תקשורת. מגבר זה הוא כיום המכשיר הנפוץ ביותר בתקשורת סיבים אופטיים, המסוגל לשדר אותות אופטיים מבלי להיחלש.