JPH0243924A - Isotope enrichment method, isotope enrichment device, isotope separation method and isotope separation device - Google Patents

Isotope enrichment method, isotope enrichment device, isotope separation method and isotope separation device

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JPH0243924A
JPH0243924A JP19557888A JP19557888A JPH0243924A JP H0243924 A JPH0243924 A JP H0243924A JP 19557888 A JP19557888 A JP 19557888A JP 19557888 A JP19557888 A JP 19557888A JP H0243924 A JPH0243924 A JP H0243924A
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isotope
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ions
isotopes
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一弘 秋浜
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好美 木崎
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Abstract

PURPOSE:To separate and recover an isotope by a method wherein a target substance is irradiated with high output laser to convert a part of the target substance to high density plasma and the electrons or ions generated in the plasma are allowed to collide with each other many times. CONSTITUTION:A turntable 16 is provided in an airtight container 10 and a secondary motor 18 is fixed to the turntable 16. A target holder 20 can be adjusted to an arbitrary direction in the airtight container 10 by the rotary actions different in their directions of the turntable 16 and secondary motor 18. A target substance 100 is placed and fixed to the front surface of the target holder 20. The laser beam from a laser source 24 is converged through an optical means 26 to irradiate the target substance 100 with high output laser. The generated electrons or ions collide with each other repeatedly to perform ionization.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 本発明は、同位体分離方法及び装置、特にレ−ザを用い
て同位体分離ターゲット物質から質量数或いは原子量の
異なる同位体イオン或いは同位体中性原子を分離し或い
はこれを回収するための改良された同位体分離方法及び
装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is an isotope separation method and apparatus, particularly for separating isotope ions or isotopes with different mass numbers or atomic weights from an isotope separation target material using a laser. The present invention relates to an improved isotope separation method and apparatus for separating or recovering neutral atoms.

[従来の技術] ターゲット物質から質量数の異なる同位体イオン或いは
同位体中性原子を分離させ、天然に存在するこれらの同
位体比率と異なる人工的な存在比率を得ることは各種の
質量分析、濃縮その他において有用である。
[Prior art] Separating isotope ions or isotope neutral atoms with different mass numbers from a target substance and obtaining an artificial abundance ratio different from the naturally occurring isotope ratio is performed using various mass spectrometry methods. Useful in concentration and other applications.

これらの同位体分離に対し従来よりレーザを利用する手
法が知られており、実用性を有する。
For these isotope separations, methods using lasers have been known and are practical.

通常、このような同位体分離はターゲット物質の原子状
態に外部からエネルギを与えてターゲット物質から原子
粒子を発生させ、次にこの原子粒子中の所望の同位体を
励起させ、更にこのようにして得られた同位体イオン或
いは同位体中性原子を電離させる工程によって行われる
。
Typically, such isotope separation involves externally applying energy to the atomic states of the target material to generate atomic particles from the target material, then exciting the desired isotope in the atomic particles, and further This is carried out by a step of ionizing the obtained isotope ions or isotope neutral atoms.

従来において、前記各工程に対してはそれぞれ別個のエ
ネルギ源が用いられている。即ち、前記ターゲット物質
から原子粒子を発生するためには、ターゲット物質に対
して電子ビーム或いはイオンビーム等の比較的高エネル
ギのビーム照射が行われ、或いはターゲット物質を高温
度に加熱することによって行われる。
Conventionally, separate energy sources are used for each of the steps. That is, in order to generate atomic particles from the target material, the target material is irradiated with a relatively high energy beam such as an electron beam or an ion beam, or by heating the target material to a high temperature. be exposed.

そして、このようにして得られた原子粒子に対しては、
特定の同位体原子に対する選択的な励起作用を行うため
に、所望の光吸収帯(同位体シフト)の波長を有するレ
ーザ照射が行われる。
And for the atomic particles obtained in this way,
In order to selectively excite specific isotope atoms, laser irradiation having a wavelength in a desired optical absorption band (isotope shift) is performed.

そして、次にこの励起された同位体イオン或いは同位体
中性原子を電離させるためには更に紫外線或いはX線な
どの照射が行われ、これによって、質量数の異なる同位
体の分離回収を行うことが可能となる。
Then, in order to ionize the excited isotope ions or isotope neutral atoms, irradiation with ultraviolet rays or X-rays is performed, thereby separating and recovering isotopes with different mass numbers. becomes possible.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前述したごとく、従来の手法によれば、
ターゲット物質に対して複数の分離工程を必要とし、ま
たレーザは特定の選択させた同位体原子のみに固有の光
吸収帯波長で発振するレーザ源から得られなければなら
ず、必要な同位体ごとにこのような開存波長のレーザ源
を別個に用意しなければならないという問題があった。
[Problem to be solved by the invention] However, as mentioned above, according to the conventional method,
It requires multiple separation steps for the target material, and the laser must be obtained from a laser source that oscillates at wavelengths in the optical absorption bands that are specific to only the specific selected isotope atoms, so that However, there is a problem in that a laser source with such an open wavelength must be separately prepared.

特に、それぞれの同位体に定まる光吸収帯(同位体シフ
ト)は比較的その周波数領域が狭いので、前記レーザの
発振波長は精密に調整されなければならないという問題
があった。
In particular, since the optical absorption band (isotope shift) determined by each isotope has a relatively narrow frequency range, there is a problem in that the oscillation wavelength of the laser must be precisely adjusted.

本発明は上記従来の課題に鑑み為されたものであり、そ
の目的は、極めて簡単にターゲ・ント物質からf1m数
或0は原子量の異なる同位体イオン又は同位体中性原子
を容易に分離回収することのできる改良された同位体分
離方法及び装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to easily separate and recover isotopic ions or isotopic neutral atoms with different f1m numbers or atomic weights from target substances. An object of the present invention is to provide an improved isotope separation method and apparatus that can perform the following steps.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明に係る方法は真空排
気された減圧状態にターゲット物質をおき、このターゲ
ット物質に高出力レーザを照射して前記ターゲット物質
から高密度プラズマを発生させることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the method according to the present invention places a target material in an evacuated and reduced pressure state, irradiates the target material with a high-power laser, and removes the target material from the target material. It is characterized by generating high-density plasma.

本発明において、前記プラズマ中において、生成した電
子、イオン及び中性原子はその粒子密度が極めて高いの
で、互いに多数回衝突し、これによって天然同位体比率
と異なる人工的な比率を形成させることができ、同位体
濃縮の状態が実現でき質量数或いは原子量の異なる同位
体を極めて容易に分離することができる。
In the present invention, the generated electrons, ions, and neutral atoms in the plasma have an extremely high particle density, so they collide with each other many times, thereby forming an artificial isotope ratio different from the natural isotope ratio. A state of isotopic enrichment can be achieved, and isotopes with different mass numbers or atomic weights can be separated extremely easily.

本発明に係る同位体分離装置は、ターゲット物質を内部
に収納し、定圧保持手段によって真空排気される気密容
器と、この気密容器内に前記ターゲット物質を所定位置
で載置固定するホルダと、所定圧力に減圧された気密容
器内のターゲット物質に高出力のレーザビームを照射す
るレーザ源と、この時のレーザビームをターゲット物質
に導く光学系手段とを含み、前記ホルダによってターゲ
ット物質は高出力レーザの照射によって発生したプラズ
マの内部で電子、同位体イオン及び同位体中性原子が互
いに衝突できる位置に保持される。
The isotope separation apparatus according to the present invention includes: an airtight container that stores a target material therein and is evacuated by a constant pressure holding means; a holder that places and fixes the target material at a predetermined position in the airtight container; The holder includes a laser source that irradiates a high-power laser beam onto a target material in a pressure-reduced airtight container, and an optical system that guides the laser beam to the target material. Inside the plasma generated by the irradiation, electrons, isotope ions, and isotope neutral atoms are held in positions where they can collide with each other.

従って、本発明装置によれば、前記発生した高密度プラ
ズマ中で気密容器内での電子、イオン及び中性原子間の
相互衝突が複数回繰り返されることで同位体濃縮イオン
又は中性の原子状態が実現できる。そして、これによっ
て、質量数或いは原子量の異なる同位体を容易に分離す
ることができる。
Therefore, according to the apparatus of the present invention, mutual collisions between electrons, ions, and neutral atoms in the airtight container in the generated high-density plasma are repeated multiple times, resulting in isotopically enriched ions or neutral atomic states. can be realized. This allows isotopes with different mass numbers or atomic weights to be easily separated.

更に、本発明の他の装置によれば、前記減圧された気密
容器内には前述のごとく分離された同位体を回収するた
めの分離回収部が設けられ、質量数或いは原子量の異な
る同位体の分離回収を容易に行うことが可能となる。
Furthermore, according to another apparatus of the present invention, a separation and recovery section for recovering the isotopes separated as described above is provided in the reduced pressure airtight container, and isotopes having different mass numbers or atomic weights are separated. Separation and recovery can be easily performed.

第1図には本発明に係る同位体分離が行われる分離装置
が示され、以下に第1図に基づいて本発明の方法及び装
置を詳細に説明する。
FIG. 1 shows a separation apparatus for performing isotope separation according to the present invention, and the method and apparatus of the present invention will be explained in detail below based on FIG.

本発明において、気密容器10は耐圧密閉容器から成り
、定圧保持手段を備えている。図において、この定圧保
持手段は真空ポンプ12と圧力調整器14とから成る。
In the present invention, the airtight container 10 is made of a pressure-resistant sealed container and is equipped with constant pressure maintaining means. In the figure, this constant pressure maintaining means consists of a vacuum pump 12 and a pressure regulator 14.

従って、本発明における気密容器10はその内部を所望
圧力に真空排気しこの減圧状態を維持することができる
。
Therefore, the airtight container 10 according to the present invention can evacuate its interior to a desired pressure and maintain this reduced pressure state.

前記気密容器10内には回転テーブル16が設けられて
おり、更にこの回転テーブル16には二次モータ18が
固定されており、このモータ18の主軸にはターゲット
ホルダ20が固定されている。従って、前記回転テーブ
ル16及び二次モータ18のそれぞれ方向の異なる回転
作用によって、前記ターゲットホルダ20は気密容器1
0内において任意にその位置及び方向を調整することが
可能となる。
A rotary table 16 is provided inside the airtight container 10, a secondary motor 18 is fixed to the rotary table 16, and a target holder 20 is fixed to the main shaft of the motor 18. Therefore, the target holder 20 is moved into the airtight container 1 by the rotating action of the rotary table 16 and the secondary motor 18 in different directions.
It becomes possible to arbitrarily adjust its position and direction within 0.

前記ターゲットホルダ20の前面には本発明におけるタ
ーゲット物質100が載置固定される。
A target material 100 according to the present invention is placed and fixed on the front surface of the target holder 20.

本発明において、前記ターゲット物質100からは後述
するごとく高密度プラズマが発生し、この高密度プラズ
マ中における電子、イオン及び中性原子の相互の衝突の
繰り返しによって本発明において所望の質量数或いは原
子量の異なる同位体が分離されるので、前記ターゲット
ホルダ20は気密容器10内の一方側に偏った位置に設
けられ、高密度プラズマが十分に気密容器10内におい
て展開できるスペースを確保している。
In the present invention, a high-density plasma is generated from the target material 100 as described later, and by repeated mutual collisions of electrons, ions, and neutral atoms in this high-density plasma, a desired mass number or atomic weight can be achieved in the present invention. Since different isotopes are separated, the target holder 20 is provided at a position biased to one side within the airtight container 10 to ensure a sufficient space for high-density plasma to develop within the airtight container 10.

前記気密容器10にはレーザ入射窓22が形成されてお
り、このレーザ入射窓22に向かってレーザ源24が設
けられている。
A laser entrance window 22 is formed in the airtight container 10, and a laser source 24 is provided facing the laser entrance window 22.

そして、前記レーザ源24から生じたレーザビームLB
は光学系手段26を通ってビームが集束され、前記ター
ゲット物質100に向かって高出力のレーザを照射する
。このようにしてターゲット物質100に照射されるレ
ーザの密度は前記光学系手段26の光軸位置調整により
任意に制御することができる。
A laser beam LB generated from the laser source 24
The beam is focused through the optical system means 26 and irradiates the target material 100 with a high-power laser. The density of the laser beam irradiated onto the target material 100 in this manner can be arbitrarily controlled by adjusting the optical axis position of the optical system means 26.

本発明において、前記気密容器10内には、更に、前記
高出力レーザの照射によってターゲット物質100から
生じた高密度プラズマ200の領域に伸張した分離回収
部28を設けることが可能であり、この分離回収部28
によって高密度プラズマ200内における電子、イオン
及び中性原子の相互間の複数回の繰返し衝突によって生
じた質量数或いは原子量の異なる同位体が分離回収され
、本発明によって人工的に得られた同位体比率を求める
ことが可能である。
In the present invention, in the airtight container 10, it is possible to further provide a separation and recovery section 28 extending into a region of high-density plasma 200 generated from the target material 100 by irradiation with the high-power laser, Collection section 28
Isotopes with different mass numbers or atomic weights generated by multiple repeated collisions between electrons, ions, and neutral atoms in the high-density plasma 200 are separated and recovered, and the isotopes artificially obtained by the present invention It is possible to find the ratio.

[作用] 従って、本発明によれば、ターゲット物質100に対し
て高出力レーザが照射され、この結果、ターゲット物質
100からは高密度プラズマ200が発生し、この高密
度プラズマ200内において、電子、イオン及び中性原
子が複数回相互間の衝突を繰り返し、この結果、プラズ
マ200内では励起及び電離が行われることとなり、こ
のようにして、本発明は、単にターゲット物質100へ
の高出力レーザの照射とそれに伴う高密度プラズマの形
成のみで天然同位体比率と異なる人工的な比率を形成さ
せることができ、同位体の濃縮状態が実現でき極めて簡
単に質量数或いは原子量の異なる同位体を分離すること
が可能となる。
[Operation] Therefore, according to the present invention, the target material 100 is irradiated with a high-power laser, and as a result, a high-density plasma 200 is generated from the target material 100, and within this high-density plasma 200, electrons, Ions and neutral atoms repeatedly collide with each other multiple times, resulting in excitation and ionization within the plasma 200. In this way, the present invention simply applies a high-power laser to the target material 100. It is possible to form an artificial ratio that differs from the natural isotope ratio simply by irradiation and the formation of high-density plasma, which makes it possible to achieve an enriched state of isotopes and to very easily separate isotopes with different mass numbers or atomic weights. becomes possible.

[発明の効果] 以上のようにして、本発明によれば、同位体の分離に対
して、高出力レーザの照射のみで、同位体分離に必要な
原子粒子の発生、選択励起及び分離を気密容器内にて行
うことが可能となり、装置及び手順を極めて簡略化する
ことが可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the generation, selective excitation, and separation of atomic particles necessary for isotope separation can be performed in a hermetic manner by only irradiation with a high-power laser. It becomes possible to carry out the process in a container, and it becomes possible to extremely simplify the apparatus and procedure.

また、本発明におけるレーザ照射は、従来のような分離
が必要な同位体の光吸収帯領域に拘らずレーザビームの
波長を定めることができるので、従来のような精密な波
長調整を必要としないという利点がある。
Furthermore, in the laser irradiation of the present invention, the wavelength of the laser beam can be determined regardless of the optical absorption band region of the isotope that needs to be separated as in the conventional method, so there is no need for precise wavelength adjustment as in the conventional method. There is an advantage.

また、本発明の装置は、気密容器とレーザ源及び光学系
手段そしてターゲット物質を気密容器内に固定保持する
ためのホルダを設ければよく、従来のような原子粒子の
発生、選択励起及び電離の各工程に対して必要な装置を
除去することができるという利点を有し、更にターゲッ
ト物質に制約がない。
Furthermore, the apparatus of the present invention only needs to be provided with an airtight container, a laser source, an optical system means, and a holder for fixing and holding the target material in the airtight container, and can be used to generate, selectively excite, and ionize atomic particles as in the conventional method. This method has the advantage that the equipment required for each step can be removed, and there are no restrictions on the target material.

更に、本発明において、前記気密容器内に分離された同
位体の分離回収部を設けることによって、極めて簡単に
必要な同位体比率その他を測定することが可能となる。
Furthermore, in the present invention, by providing a separation and recovery section for separated isotopes in the airtight container, it becomes possible to measure necessary isotope ratios and other values extremely easily.

[実施例コ 以下本発明の好適な実施例を説明する。[Example code] Preferred embodiments of the present invention will be described below.

実施例1 第1図において、レーザ24として Nd+YAGQスイッチレーザを用い、波長として第2
高調波532nm(パルス幅10ナノ秒)を用へ照射レ
ーザパワー密度を109〜1011W/cm  とし、
容器10の内圧を10−” 〜1O−7Torrと真空
排気しながら、ターゲット物質100としてNiを用い
た実施例を表1に示した(Ni+で測定)。
Embodiment 1 In FIG. 1, an Nd+YAGQ switch laser is used as the laser 24, and a second wavelength is used as the laser 24.
Using harmonics of 532 nm (pulse width 10 nanoseconds), the irradiation laser power density was set to 109 to 1011 W/cm,
Table 1 shows an example in which Ni was used as the target material 100 while the internal pressure of the container 10 was evacuated to 10-'' to 10-7 Torr (measured with Ni+).

表  1 本実施例により6ON、 62Nlの濃縮が起こってい
ることが理解される。
Table 1 It is understood that concentration of 6ON and 62Nl occurred in this example.

実施例2 第1図において、レーザ24としてKrFエキシマレー
ザを用い、波長として248nα(パルス幅15ナノ秒
)を用い、照射レーザパワー密度を10〜1010W/
crA2とし、容器10の内圧を10 ’ 〜10−7
Torrと真空排気しながら、ターゲット物質100と
してNjを用いた実施例を表2に示した(Ni+で測定
)。
Example 2 In FIG. 1, a KrF excimer laser is used as the laser 24, a wavelength of 248nα (pulse width 15 nanoseconds), and an irradiation laser power density of 10 to 1010 W/
crA2, and the internal pressure of the container 10 is 10' to 10-7
Table 2 shows an example using Nj as the target material 100 while evacuation to Torr (measured with Ni+).

表2 ていることが理解される。Table 2 It is understood that

実施例3 第1図において、レーザ24として Nd:YAGQスイッチレーザを用い波長として第2高
調波532nm(パルス幅10n秒)を用い、照射レー
ザパワー密度を10”〜1011W/cm+2とし、容
器内圧を10−5〜10−7Torrと真空排気しなが
らターゲット物質として炭素(C)を用いた実施例を表
3に示した(C+で測定)。
Example 3 In FIG. 1, an Nd:YAGQ switched laser is used as the laser 24, a second harmonic wave of 532 nm (pulse width 10 ns) is used as the wavelength, the irradiation laser power density is set to 10'' to 1011 W/cm+2, and the internal pressure of the container is Table 3 shows an example in which carbon (C) was used as the target material while being evacuated to 10-5 to 10-7 Torr (measured at C+).

表3 本実施例により Ni、   Niの濃縮が起こっ実施
例4 第2図には本発明に係る分離装置の他の具体例が示され
、第1図と同一部材には同一符号を付して説明を省略す
る。
Table 3 According to this example, concentration of Ni occurred. Example 4 Figure 2 shows another specific example of the separation device according to the present invention, and the same members as in Figure 1 are given the same reference numerals. The explanation will be omitted.

本実施例において特徴的なことは、前記分離回収部28
が詳細に示されていることであり、この分離回収部28
はイオントラップ電極30.イオンと中性原子の分離用
電磁石32、イオンコレクタ34そして中性原子トラッ
プ36を含む。前述したごとく、ターゲット物質100
に高出力レーザLBが照射されると、ターゲット物質1
00からは高密度プラズマ200が発生し、このプラズ
マ200内において電子、イオン及び中性原子が相互に
複数回衝突を繰り返す。そして、このプラズマ200内
には前記イオンと中性原子とが混合されており、第2図
の実施例においては、前記各部において分離回収が行わ
れる。
The characteristic feature of this embodiment is that the separation and recovery section 28
is shown in detail, and this separation and recovery section 28
is the ion trap electrode 30. It includes an electromagnet 32 for separating ions and neutral atoms, an ion collector 34, and a neutral atom trap 36. As mentioned above, the target material 100
When the target material 1 is irradiated with the high-power laser LB,
A high-density plasma 200 is generated from 00, and within this plasma 200, electrons, ions, and neutral atoms repeatedly collide with each other multiple times. The ions and neutral atoms are mixed in this plasma 200, and in the embodiment shown in FIG. 2, separation and recovery are performed in each of the sections.

即ち、静電型イオントラップ電極32には直流電界が与
えられており、この中をイオンi及び中性粒子nが通過
するときに、イオンiに対してはその進行方向に偏位を
与え、一方中性粒子nに対しては何らの影響も与えない
。
That is, a DC electric field is applied to the electrostatic ion trap electrode 32, and when ions i and neutral particles n pass through this field, the ion i is deflected in its traveling direction. On the other hand, it has no effect on neutral particles n.

実施例において、更に前記イオントラップ電極30の後
段に分離電磁石32が配置されており、この電磁石32
で生じる磁界によって更にイオンiには偏位が与えられ
る。
In the embodiment, a separation electromagnet 32 is further arranged downstream of the ion trap electrode 30, and this electromagnet 32
Further, the ion i is deflected by the magnetic field generated by the ion i.

従って、イオンiは前記トラップ30と電磁石32によ
ってその進行方向が規制され、イオンコレクタ34に集
電される。イオンは高密度プラズマ200中で電子、イ
オン中世原子同士互いの多数回衝突により、天然とは異
なる同位体比率を既に有しているため(同位体濃縮が実
現されているため)イオンと中性原子の分離のみでイオ
ンコレクタ34上では同位体濃縮が行われていることと
なる。
Therefore, the traveling direction of the ions i is restricted by the trap 30 and the electromagnet 32, and current is collected by the ion collector 34. Ions already have an isotopic ratio different from that in nature due to multiple collisions between electrons and ion atoms in high-density plasma 200 (isotope enrichment has been achieved), so ions and neutral Isotopic enrichment is performed on the ion collector 34 only by separating atoms.

また集電が必要な特定の同位体に対して定められた位置
にスリット38を設けることで特定の同位体のみの分離
をも可能とする。
Further, by providing the slit 38 at a position determined for a specific isotope that requires current collection, it is also possible to separate only the specific isotope.

このようにしてイオンiが分離された中性粒子、特に中
性原子は分離回収部28をほぼ直進し、中性原子トラッ
プ36にて捕捉される。
Neutral particles, particularly neutral atoms, from which the ions i have been separated in this way travel almost straight through the separation and collection section 28 and are captured by the neutral atom trap 36.

以上のようにして、本実施例によれば、前記イオンコレ
クタ34にて特定の同位体が回収され、この結果同位体
濃縮が行われることが理解される。
As described above, it is understood that according to this embodiment, a specific isotope is collected in the ion collector 34, and as a result, isotope enrichment is performed.

本発明において、前記プラズマ200の中ではそのイオ
ンiの存在比率が天然での存在比率と異なり、このよう
にして同位体の分離回収による同位体濃縮が行″われる
こととなる。
In the present invention, the abundance ratio of the ion i in the plasma 200 is different from the abundance ratio in nature, and in this way, isotope enrichment is performed by isotope separation and recovery.

実施例5 第3図には更に本発明に係る同位体分離装置の更に他の
実施例が示されており、前述した各図と同一部材には同
一符号を付して説明を省略する。
Embodiment 5 FIG. 3 shows still another embodiment of the isotope separation apparatus according to the present invention, and the same members as those in the above-mentioned figures are given the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted.

この実施例において特徴的なことは、分離回収部28が
本発明のレーザ照射によってターゲット物質100から
生じた中性原子とターゲット物質100から熱的に放出
された中性原子とを分離するために各中性原子の保有す
る速度成分の差を利用したものである。
A characteristic feature of this embodiment is that the separation and recovery unit 28 separates neutral atoms generated from the target material 100 by the laser irradiation of the present invention and neutral atoms thermally emitted from the target material 100. This method utilizes the difference in velocity components possessed by each neutral atom.

すなわち、前述したごとく、本発明によれば、ターゲッ
ト物質100に対して高出力レーザLBの照射により高
密度プラズマ200が生じ、このとき、高密度プラズマ
200内において、中性原子は一度イオン化されるが、
高密度プラズマ20θ中に存在する高濃度の電子と再結
合して直ぐに中性化される。
That is, as described above, according to the present invention, the high-density plasma 200 is generated by irradiating the target material 100 with the high-power laser LB, and at this time, neutral atoms are ionized once in the high-density plasma 200. but,
It recombines with the high concentration of electrons present in the high density plasma 20θ and is immediately neutralized.

一方、ターゲット物質100からは熱的に中性原子も同
時に放出され、このような熱的に放出された中性原子は
本発明における分離回収に対してはノイズ成分を生じさ
せ、これを除去することが望ましい。
On the other hand, thermally neutral atoms are also emitted from the target material 100 at the same time, and these thermally emitted neutral atoms generate noise components for the separation and recovery in the present invention, and these are removed. This is desirable.

本実施例では、前記高密度プラズマ中の所望中性原子と
熱的な中性原子とがその保有する速度成分が異なるので
、この点に着目した分離作用を行うことができる。
In this embodiment, since the desired neutral atoms and the thermally neutral atoms in the high-density plasma have different velocity components, the separation action can be performed with this point in mind.

すなわち、本実施例において、分離回収部28は高速シ
ャッタ40を有し、この高速シャッタ40をレーザLB
により誘起される高密度プラズマ200の発生と同期さ
せてその開閉を制御し、この結果、高密度プラズマ20
0中の特定の速度成分を有する同位体イオン及び同位体
中性原子のみを通過させる。従って、高速シャッタ40
を通過した後のイオン及び中性原子は本発明において必
要な分離された同位体のみであり、これを詳細には説明
していないが、第2図の実施例などで示されたコレクタ
42で回収することが可能となる。
That is, in this embodiment, the separation and collection section 28 has a high-speed shutter 40, and this high-speed shutter 40 is connected to the laser LB.
The opening and closing of the high-density plasma 200 is controlled in synchronization with the generation of the high-density plasma 200 induced by the high-density plasma 200.
Only isotope ions and isotope neutral atoms with a specific velocity component in zero are allowed to pass through. Therefore, the high speed shutter 40
The ions and neutral atoms that have passed through are only the separated isotopes necessary for the present invention, and although this is not explained in detail, the collector 42 shown in the embodiment of FIG. It becomes possible to collect it.

本実施例において、高速シャッタ40の前後にはアパー
チャを設置jることが可能であり、実施例によれば高速
シャッタ40の前面にアパーチャ44が設けられている
。
In this embodiment, apertures can be installed before and after the high-speed shutter 40, and according to the embodiment, an aperture 44 is provided in front of the high-speed shutter 40.

前述した実施例において、ターゲット物質は固体として
示されているが、本発明において、このようなターゲッ
ト物質は気体或いは液体を他の固体表面に吸着させて用
いることも可能であり、また勿論これらの気体、液体、
固体から成るターゲット物質は化合物とすることも可能
である。
In the embodiments described above, the target material is shown as a solid, but in the present invention, it is also possible to use such a target material by adsorbing gas or liquid onto the surface of another solid, and of course, these materials can also be used. gas, liquid,
The solid target material can also be a compound.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る方法が適用された本発明装置の概
略説明図、 第2図は本発明における分離回収部が設+−1られた実
施例装置の説明図、 第3図は本発明におりる更に他の分離回収装置が設けら
れた本発明装置の概略説明図である。 10  ・・・ 12  ・・・ 14  ・・・ 20  ・・・ 24  ・・・ 26  ・・・ 28  ・・・ 100   ・・・ 200   ・・・ L B   ・・・ 気密容器 真空ポンプ 圧力調整器 ターゲットホルダ レーザ源 光学系手段 分離回収部 ターゲット物質 高密度プラズマ レーザビーム 出願人 株式会社 豊田中央研究所 代理人 弁理士 吉1)研二 [8−721X施判4 第2図 第 1 図
Fig. 1 is a schematic explanatory diagram of the apparatus of the present invention to which the method according to the present invention is applied; It is a schematic explanatory view of the present invention apparatus provided with yet another separation and recovery device according to the invention. 10...12...14...20...24...26...28...100...200...L B... Airtight container Vacuum pump pressure regulator target holder Laser source optical system means Separation and recovery section Target material High-density plasma laser beam Applicant Toyota Central Research Institute Co., Ltd. Agent Patent attorney Yoshi 1) Kenji [8-721X trial 4 Figure 2 Figure 1

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)同位体分離ターゲット物質を減圧容器内に載置し
、このターゲット物質に高出力レーザを照射し、ターゲ
ット物質の少なくとも一部を高密度プラズマ化してこの
プラズマ中に発生した電子、イオン、中性原子同志を互
いに多数回衝突させることにより天然同位体比率と異な
る人工的な比率で質量数の異なる同位体を分離させるこ
とを特徴とする同位体分離方法。
(1) Place the isotope-separated target material in a vacuum container, irradiate the target material with a high-power laser, turn at least a portion of the target material into high-density plasma, and generate electrons, ions, and An isotope separation method characterized by separating isotopes with different mass numbers at an artificial ratio different from the natural isotope ratio by colliding neutral atoms with each other many times.
(2)内圧を所定の減圧状態に保持する定圧保持手段を
備えた気密容器と、該気密容器内に同位体分離ターゲッ
ト物質を載置し気密容器内で該ターゲット物質から発生
する高密度プラズマ中で電子、イオン、中性原子を互い
に多数回衝突できるように気密容器内に設けられたター
ゲットホルダと、高出力レーザ源と、該レーザを前記タ
ーゲット物質に照射する光学系手段と、を含み、ターゲ
ット物質から原子粒子を発生させ気密容器内で励起及び
分離を行って質量数の異なる同位体を分離することを特
徴とする同位体分離装置。
(2) An airtight container equipped with a constant pressure holding means that maintains the internal pressure at a predetermined reduced pressure state, and an isotope separation target material placed in the airtight container, and a high-density plasma generated from the target material in the airtight container. a target holder provided in an airtight container so that electrons, ions, and neutral atoms can collide with each other many times, a high-power laser source, and optical system means for irradiating the target material with the laser, An isotope separation device characterized in that atomic particles are generated from a target material, excited and separated in an airtight container to separate isotopes with different mass numbers.
(3)内圧を所定の減圧状態に保持する定圧保持手段を
備えた気密容器と、該気密容器内に同位体分離ターゲッ
ト物質を載置し気密容器内で該ターゲット物質から発生
する高密度プラズマ中で電子、イオン、中性原子を互い
に多数回衝突できるように気密容器内に設けられたター
ゲットホルダと、高出力レーザ源と、該レーザを前記タ
ーゲット物質に照射する光学系手段と、気密容器内に設
けられ前記プラズマ中のイオンと中性原子とを分離回収
する分離回収部と、を含み、ターゲット物質から原子粒
子を発生させ気密容器内で励起及び分離を行って天然同
位元素と異なる人工的な比率で質量数の異なる同位体を
分離回収することを特徴とする同位体分離装置。
(3) An airtight container equipped with a constant pressure holding means that maintains the internal pressure at a predetermined reduced pressure state, and an isotope separation target material placed in the airtight container, and a high-density plasma generated from the target material in the airtight container. a target holder disposed in an airtight container so that electrons, ions, and neutral atoms can collide with each other many times; a high-power laser source; an optical system means for irradiating the target material with the laser; a separation and recovery unit installed in the plasma to separate and recover ions and neutral atoms in the plasma, and generate atomic particles from the target material and excite and separate them in an airtight container to generate artificial isotopes different from natural isotopes. An isotope separation device characterized by separating and recovering isotopes with different mass numbers at a certain ratio.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5846340A (en) * 1981-09-01 1983-03-17 アグフア−ゲヴエルト・アクチエンゲゼルシヤフト Method and apparatus for pretreating photographic substrate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5846340A (en) * 1981-09-01 1983-03-17 アグフア−ゲヴエルト・アクチエンゲゼルシヤフト Method and apparatus for pretreating photographic substrate

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