عنصر النيوديميوم لأجهزة الدمج بالليزر

النيوديميوم، العنصر 60 من الجدول الدوري.

يرتبط النيوديميوم بالبراسيوديميوم، وكلاهما لانثانيدات لهما خصائص متشابهة جدًا. وفي عام 1885، بعد أن اكتشف الكيميائي السويدي موساندر خليطًا مناللانثانموالبراسيوديميوم والنيوديميوم، نجح النمساويون ويلسباخ في فصل نوعين من "الأتربة النادرة": أكسيد النيوديميوم وأكسيد النيوديميوم.أكسيد البراسيوديميوم، وانفصلا أخيرًاالنيوديميوموالبراسيوديميوممنهم.

النيوديميوم، وهو معدن أبيض فضي ذو خصائص كيميائية نشطة، يمكن أن يتأكسد بسرعة في الهواء؛ وعلى غرار البراسيوديميوم، فإنه يتفاعل ببطء في الماء البارد ويطلق بسرعة غاز الهيدروجين في الماء الساخن. يحتوي النيوديميوم على نسبة منخفضة في القشرة الأرضية ويوجد بشكل رئيسي في المونازيت والباستناسيت، مع وفرته في المرتبة الثانية بعد السيريوم.

تم استخدام النيوديميوم بشكل رئيسي كملون للزجاج في القرن التاسع عشر. متىأكسيد النيوديميومإذا تم صهره في الزجاج، فإنه سينتج ظلالًا مختلفة تتراوح من اللون الوردي الدافئ إلى الأزرق اعتمادًا على مصدر الضوء المحيط. لا تستهين بالزجاج الخاص من أيونات النيوديميوم والذي يسمى "زجاج النيوديميوم". إنه "قلب" الليزر، وجودته تحدد بشكل مباشر إمكانات وجودة الطاقة الناتجة عن جهاز الليزر. يُعرف حاليًا باسم وسط عمل الليزر على الأرض والذي يمكنه إخراج الحد الأقصى من الطاقة. تعتبر أيونات النيوديميوم الموجودة في زجاج النيوديميوم هي المفتاح للتحرك لأعلى ولأسفل في "ناطحة سحاب" مستويات الطاقة وتشكيل أقصى قدر من طاقة الليزر أثناء عملية الانتقال الكبيرة، والتي يمكنها تضخيم طاقة الليزر ذات المستوى النانوي 10-9 التي لا تذكر إلى مستوى "الشمس الصغيرة". قام أكبر جهاز دمج ليزر لزجاج النيوديميوم في العالم، وهو جهاز الإشعال الوطني للولايات المتحدة، برفع تكنولوجيا الصهر المستمر لزجاج النيوديميوم إلى مستوى جديد وتم إدراجه ضمن أفضل سبع عجائب تكنولوجية في البلاد. في عام 1964، بدأ معهد شنغهاي للبصريات والميكانيكا الدقيقة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم البحث في التقنيات الأساسية الأربعة للصهر المستمر والتليين الدقيق والحواف واختبار زجاج النيوديميوم. وبعد عقود من الاستكشاف، تم أخيرًا تحقيق تقدم كبير في العقد الماضي. يعد فريق Hu Lili هو الأول في العالم الذي قام بتصنيع جهاز ليزر شنغهاي فائق الكثافة والقصير للغاية مع مخرج ليزر بقدرة 10 وات. جوهرها هو إتقان التكنولوجيا الرئيسية لتصنيع دفعات الزجاج Nd بالليزر واسعة النطاق وعالية الأداء. لذلك، أصبحت الأكاديمية الصينية للعلوم، معهد شنغهاي للبصريات والآلات الدقيقة، أول مؤسسة في العالم تتقن بشكل مستقل تكنولوجيا إنتاج العملية الكاملة لمكونات الزجاج بالليزر Nd.

يمكن أيضًا استخدام النيوديميوم لصنع أقوى مغناطيس دائم معروف، وهو سبائك البورون والحديد النيوديميوم. كانت سبائك النيوديميوم والبورون الحديدي بمثابة مكافأة كبيرة قدمتها اليابان في الثمانينيات لكسر احتكار شركة جنرال موتورز في الولايات المتحدة. اخترع العالم المعاصر ماساتو زوكاوا نوعًا جديدًا من المغناطيس الدائم، وهو عبارة عن مغناطيس من سبيكة يتكون من ثلاثة عناصر: النيوديميوم والحديد والبورون. ابتكر العلماء الصينيون أيضًا طريقة تلبيد جديدة، باستخدام تلبيد التسخين بالحث بدلاً من تلبيد التقليدية والمعالجة الحرارية، لتحقيق كثافة تلبيد تزيد عن 95٪ من القيمة النظرية للمغناطيس، والتي يمكن أن تتجنب النمو المفرط لحبوب المغناطيس، وتقصير دورة الإنتاج، وبالتالي خفض تكاليف الإنتاج.