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Ytterbium und seine Verbindungen werden nur in sehr geringem Umfang kommerziell eingesetzt. Als Legierungsbestandteil verbessert es die Kornfeinung, Festigkeit und mechanischen Eigenschaften rostfreien Stahls. Es wurde untersucht, Ytterbiumlegierungen in der Zahnmedizin zu nutzen.

Ytterbium wird wie andere Lanthanoide als Dotierungsmittel für Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (Yb:YAG-Laser) genutzt. Vorteile gegenüber Nd:YAG-Lasern liegen in der höheren möglichen maximalen Dotierung, einer längeren Lebensdauer des höheren Energieniveaus sowie einer größeren Absorptions-Bandbreite. Auch in Faserlasern ist Ytterbium ein wichtiges Dotierungsmittel, das auf Grund ähnlicher Vorteile wie beim YAG-Laser besonders für Hochleistungsfaserlaser genutzt werden kann. Dazu zählen die hohe Dotierung, ein großer Absorptionsbereich zwischen 850 und 1070 nm und ebenso der große Emissionsbereich zwischen 970 und 1200 nm.

Experimentell wurde Ytterbium als Alternative zu Caesium für den Betrieb von Atomuhren untersucht. Dabei konnte eine viermal so hohe Genauigkeit wie bei einer Caesium-Atomuhr gemessen werden.

Ytterbium wird zurzeit als Ersatz für Magnesium in schweren Wirkladungen für kinematische Infrarottäuschkörper untersucht. Dabei zeigt Ytterbium aufgrund einer deutlich höheren Emissivität von Ytterbium(III)-oxid im Infrarotbereich im Vergleich zu Magnesiumoxid eine höhere Strahlungsleistung als herkömmliche Wirkmassen auf der Basis von Magnesium/Teflon/Viton (MTV).

 
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