Способ фотоионизации газа лазерным излучением

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ чения 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 невозбужценных атомов, но достаточной для фотоионизации возбужденных атомов.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 1 553265/18-25 (22) 30. 03. 70 (46) 15.05.82. Бюл. 11- 18 (71) Ордена Ленина физический институт имени П.Н. Лебедева (72) В.С. Летохов (53) 621.375.8(088.8) (56) К. Zuber. Nature 136, 796, 1935.

Патент CIIIA N -3443087, кл. 250-41.9, опублик. 1969. (54) (57) СПОСОБ ФОТОИОНИЗАЦИИ ГАЗА

ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспе„„SU„„784679 A

151) 4 Н 01 5 3/02, В 01 0 59/00

78÷

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 опреде(0, ленного изотопа А после одноступенчатого возбуждения его монохроматическим светом. Изотопически селективНо возбужденный атом (!А вступает в химическую реакцию с подходящим атомным или молекулярным акцептором R и затем отделяется стандартными химическими методами. Этот способ бып 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 (1А и (!А при столкновениях !

n) между собой. В результате энергетические затраты возрастают, а коэффициент разделения уменьшается.

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

Недостатками этого способа при использовании eI.o для разделения изотопов являются, во-первых, высокие энергозатраты, обусловленные высоким потенциалом фотоионизац:ли ь.олекул и необходимостью применять лазерное излучение в области вакуумного ультрафиолета, и, во-вторых, низкой селективной тью фотоионизации из- а ма-лого сдвига полосы фотоионизационного поглощения при селе.iòèíIIoH возбуж— денни колебательного ".Оспояния инфракрасным излучением.

Цель изобретения — повьпнение эффективности селективной ионизации атомов только определенного изотопа в полиизотопном газе. При эгом также уменьшаются энергетические затраты.

Поставленная цель достигается тем, что в способе фотоионизации газа ла-зерным излучением полиизотопный газ подвергают одновременному воздействию двух лазерных излучений различных частот ОднО из кО ГОрых монОхрома. тическое — с частотой, <оответствующей спектральной .пинии поглощения

679 изотопа, подвергаемого ионизации, для возбуждения атомов этого изотопа, а другое : — с частотой меньшей порога фотоионизации невозбужден— ных атомов, но достаточной для фотоионизации возбужденных атомов.

На чертеже представлена схема энергетических урОвней изотопа (А, под10 вергаемого ионизации, и неионизиру(и)

eMoro изотопа А полиизотопного газа, а также спектрь1 поглощения этих изотопов.

Способ состоит в следующем.

Полиизотопный атсмный газ, состоящий, например, из двух изотопов, подвергают одновременному воздействию двух лазерных излучений с раз— личными частотами (, и у . Частота

20 излучения Я, совпадает с частотой линии поглощения изотопа, подвергаемого ионизации "А и была далека от частоты линии поглощения второго изотопа. Ы, . Воздействие этого излучения приводит к резонансному возбуждению атомов ионизируемого изотопа (i)

А и переходу из основного состояния с уровня "0" на уровень "1".

30 Частота второго излучения и выбирается такси, - тобы энергия излучения

II(g была достаточной для фотоионизации возбужденного атома

Е, - „I,с ЬСО

ДГ, но меньшей порога фотоионизации невозбужденных атомов второго изотопа

Ьу < Е;.

Соответствующим оптимальным выборам частот (д, и я интенсивностей

40 излучениг и длительностей действия, а также выбором промежуточного возбужденного состояния атома можно реализовать разделение изотопов с низкими энергозатратами и производительностью процесса, близкой к теоретической предельной, под которой подра зумевается ионизация атома выбранного изотопа в смеси с всроятностью порядка единицы с затратой световой

;;0 энергии равнОй пОтенциалу ИОнизации атома.

Пргпленение предлагаемого способа двухступенчатой селективной фотоионизации атомов лазерным излучением открывает новые возможности для высокоэффективного разделения изотопов и высокочувствительного спектральноионизационного детектирования определенных атомных при есей. з 784679

Низкие энергозатраты, высокая селективность фотоионизации и универ-. сальность способа позволяют применять его в народном хозяйстве для разделе- ния изотопов и детектирования атомов.

Т1

Составитель П. Тимонин

Редактор С. Тимохина Техред N.Моргентал

Корректор М. Демчик

Заказ 6172 Тираж 65 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-. 35, Раушская наб., д. . 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4