Способ получения молекулярного синглетного кислорода Советский патент 1991 года по МПК C01B13/02 

Изобретение относится к способам получения кислорода в возбужденном состоянии и может быть использовано в лазерной технике.

Цель изобретения - повышение выхода молекулярного синглетного кислорода (МСК).

На чертеже представлена схема получения Oa(A).

Способ получения МСК включает облучение УФ-иэлучением с длиной волны 200 А 310 нм газофазной смеси озона, буферного.газа и закиси азота. При этом содержание молекул N20 в 1 см3 реакционного объема смеси должно быть не меньше максимальной из двух величин, рассчитанных по формулам 3/К т и 2 а Оз, где К константа скорости химической реакции возбужденных атомов кислорода с молекулами закиси азота, равная 1,2 10 °см3/мо- лекула с; г - время перехода возбужденного атома кислорода в основное состояние, с; а- степень диссоциации озона в результате облучения УФ-излучением; Оз - содержание озона в смеси, .

При фотолизе озона в спектральной области 200 Я 310 нм наряду с молекулами синглетного кислорода О2 (М) образуются электронно-возбужденные атомы кислорода в состоянии 0( D):

О

Оч 00

ю

00

со

hV

(1Д) + 0(10).

0)

Между атомами 0(1D) и молекулами N20 происходит химическая реакция, позволяющая повысить выход МСК на 40%:

0(1D) + NaO - N2 + 02 (1Д).(2)

Пример1.В смесительный узел 1 подают озон, буферный газ и №0. Перемешанная смесь по входному газовому тракту 2 подается в рабочую камеру 3. В рабочей камере смесь облучают УФ-излучением 4. Полученный 02 (1Л) используют либо непосредственно в рабочей камере, либо транспортируют по выходному газовому тракту 5 к месту применения.

В смесительном узле 1 готовят смесь, содержащую торр(молекула/см2): Оз 0,5 (1,65- 10t6); SF615(4,95- 1017); N206 (1,98 1017).

Данная концентрация N20 удовлетворяет требованию №0 Ј max {3/К г, 2 а , поскольку К 7 1,2 сиг/молекула с; т- 2

1 Г7с;а-1,

JL Кг

2

1, .„ - 1,25 Ю17 молекула/см 1 1,65 101в- -3,3 1016 молекула/см3

Выбираем максимальную величину 1,25- 10 молекула/см3.

Газовую смесь подают в рабочую камеру объемом 30 смЗ и длиной 40 см. Смесь в камере облучают вдоль оси УФ-иэлучением с Я - 265, энергией 3 Дж и длительностью 30 не. В рабочей камере образуется О.Тторр (2,31 Ю16 молекул/см3} 02 (%

При проведении процесса в аналогичных условиях, но в отсутствие №0 (т.е. как в прототипе) образуется в 1,4 раза меньше 02 №.

Пример 2. В рабочую камеру объемом 100 см3 из смесительного узла I подают смесь, содержащую, торр(молекулз/см : Оз 1(3,3- Ю16); аргон 10 (3,3- Ю17) N20 8 (2,64 Ю17).

0

5

0

5

vio

Ю слг/молекула;

гЮ . 10-7

2,5

величину

0

5

0

5

Данная концентрация N20 удовлетворяет требованию N20 тах{3/К т,2а , поскольку К-1,2 г- с; а- 0,6;

3 : 3

Кг 1,2-10 .-2,5 10 молекула/см

-0,6 3,3 10ie3,96 101в молекула/см3

Выбираем максимальную

10 молекула/см3.

Газовую, смесь в камере облучают УФ- излучением эксимерной лампы на KrF длительность 1 мкс и энергией 50 Дж. При коэффициенте использования УФ-излуче- ния К 3% в рабочей камере образуется 0,84 торр (2,77 Ю16 молекул/см3) МСК, что в 1,4 раза больше, чем для смеси, не содержащей N20.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет в 1,4 раза повысить выход МСК.

Формула изобретения

Способ получения молекулярного синг- летного кислорода, включающий облучение смеси озона и буферного газа излучением с длиной волны не менее 200 нм и не более 310 нм, отличающийся тем, что, с целю повышения выхода молекулярного синглет- ного кислорода, в смесь дополнительно вводят закись азота, содержание молекул которой в 1 см3 реакционного объема смеси должно быть не менее максимальной из двух величин, рассчитанных по формулам 3/К г и 2 а Оз, где К - константа скорости химической реакции возбужденных атомов кислорода с молекулами закиси азота, равная 1,2 10 см/молекула«с; г- время перехода возбужденного атома кислорода в основное состояние, с; а- степень диссоциации озона в результате облучения ульт- рафиолетовым излучением; Оз содержание молекул озона в смеси, молекула/см .

t V W I f W W W f

Изобретение относится к способам получения молекулярного кислорода в возбужденном состоянии и может быть использовано в лазерной технике. Цель изобретения - повышение выхода молекулярного синглетного кислорода (МСК). МСК получают путем облучения газофазовой смеси озона, буферного газа и закиси азота УФ-излучением с длиной волны 200*98л*98310 нм. При этом содержание молекул N₂O в 1 см³ реакционного объема смеси должно быть не меньше максимальной из двух величин, рассчитанных по формулам 3/KΤ и 2α[О₃], где K - константа скорости химической реакции возбужденных атомов кислорода с молекулами закиси азота, см³/с

Τ - время перехода возбужденного атома кислорода в основное состояние, с

α - степень диссоциации озона в результате облучения УФ-излучением

[О₃] - содержание озона в смеси, см^-3. Изобретение позволяет в 1,4 раза повысить выход МСК по сравнению с прототипом. 1 ил.