Способ фотоионизации газа лазерным излучением Советский патент 1982 года по МПК H01S3/02 B01D59/00 

vj

00 4 О5 СО

Изобретение относится к применению лазерного излучения для селективного воздействия;на вещество, в частности для лазерного разделения изотопов.

Известен способ фотохимического разделения, основанный на увеличении реакционной способности атома определенного изотопа А после одноступенчатого возбуждения его монохроматическим светом. Изотопически селективно возбужденный атом Лвступает в химическую реакцию с подходящим атомным или молекулярным акцептором R и затем отделяется стандартными химическими методами. Этот способ был применен, в частности, для разделения изотопов ртути.

Недостатком известного способа является высокая скорость дезактивации возбужденных атомов при столкновениях с акцептором и высокая скорость передачи возбуждения между изотопами и при столкновениях между собой. В результате энергетические затраты возрастают, а коэффициент разделения уменьшается.

Известен способ фотоионизации газа лазерным излучением,.при котором изотопы разделяют поочередным .воздействием на них инфракрасного и ультрафиолетового излучений.

Недостатками этого способа при использовании его для разделения изотопов являются, во-первых, высокие энергозатраты, обусловленные высоким потенциалом фотоионизации молекул и необходимостью применять лазерное излучение в области вакуумного ультрафиолета, и, во-вторых, низкой селективностью фотоионизации из-за малого сдвига полосы фотоио1гизацио.нного поглощения при селективном возбуждении колебательного состояния и фракрасным излучением.

Цель изобретения - повьшшние эффективности селективной ионизации атомов только определенного изотопа в полиизотопном газе. При этом также уменьшаются эпертетические затраты.

Поставленная цель достигается тем что в способе фотоионизации газа лазерным излучением полиизотопный газ подвергают одновременному воздействи двух лазерных излучений различных частот, одно из которых - монохроматическое - с частотой, соответствующей спектрал)зНО1 линии погпощения

изотопа, подвергаемого ионизации, для возбуждения атомов зтого изотопа, а другое с частотой меньшей порога фотоионизации невозбужден-; ных атомов, но достаточной для фотоионизации возбужденных атомов.

На чертеже представлена энергетических уровней изотопа л, подвергаемого ионизации, и неионизируемого изотопа А полиизотопного газа а также спектры поглощения этих изотопов.

Способ состоит в следующем.

Полиизотопньй атомный газ, состоящий, например, из двух изотопов, подвергают одновременному воздействию двух лазерных излучений с различньми частотами Q, и (j, Частота излучения ел, совпадает с частотой линии поглощения изотопа, подвергаемого ионизации А и была далека от частоты линии поглощения второго

изотопа u)j . Воздействие этого излучения приводит к резонансному возбуждению атомов ионизируемого изотопа

А и переходу из основного состояния с уровня О ка уровень 1. Частота второго излучения со выбирается такой, чтобы энергия излу- ения h CU2 была достаточной для фотоионизации возбужденного атома

Е , - h со, h ы ,

но меньшей порога фотоионизации невозбузвденных атомов второго изотопа h Ю Е; .

Соответствующим оптимальным выборам частот а, и оо интенсивностей излучения и длительностей действия, а также выбором промежуточного возбужденного состояния атома можно реализовать разделение изотопов с низкими энергозатратами и производительностью процесса5 близкой к теоретической предельной, под которой подразумевается ионизация атома выбранного изотопа в смеси с вероятностью порядка единицы с затратой световой энергии, равной потенциалу ионизации атома.

Пртдаенение предлагаемого способа двухступенчатой селективной фотоионизацрти атомов лазерньш излучением открывает новые возможности для высокоэффективного разделения изотопов и высокочувствительного спектральноионизационного детектирования определенных атомных примесей.

78Д6794

Низкие энергозатраты, высокая се- его в народном хозяйстве для разделелективность фотоионизации и универ. „„« изотопов и детектировання сальность способа позволяют применять атомов.

СПОСОБ ФОТОИОНИЗАЦИИ ГАЗА ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ, отличающийся тем, что, с целью обеспечения селективной ионизации атомов только определенного изотопа в полиизотопном газе, полиизотопный газ подвергают одновременному воздействию двух лазерных излучений различных частот, одно из которых - монохроматическое - с частотой,соответствующей спектральной линии поглощения изотопа, подвергаемого ионизации, для возбуждения атомов этого изото-, па, а другое - с частотой меньшей порога фотоионизации невозбужденных атомов, но достаточной для фотоионизации возбужденных атомов.

и)1

юг

/ /УХХ///У

WfoaS

tlVfl

АШ