JPH0331090B2 - - Google Patents
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- JPH0331090B2 JPH0331090B2 JP24477186A JP24477186A JPH0331090B2 JP H0331090 B2 JPH0331090 B2 JP H0331090B2 JP 24477186 A JP24477186 A JP 24477186A JP 24477186 A JP24477186 A JP 24477186A JP H0331090 B2 JPH0331090 B2 JP H0331090B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- laser
- hcl
- concentration
- product
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、レーザーを用いた炭素１３の濃縮法
に関し、詳しくは赤外多光子解離を用いたレーザ
ー同位体分離による炭素１３の濃縮法に関する。
に関し、詳しくは赤外多光子解離を用いたレーザ
ー同位体分離による炭素１３の濃縮法に関する。
（従来技術）
天然に存在する炭素は、質量数１２と１３の同
位体からなり、前者が98.9％、後者が1.1％を占
める。従来の炭素１３の濃縮法はCOの低温蒸留
に基づいているが、有毒ガスを大量に使用する
点、装置が大型となる点が欠点であり、製造コス
トも高い。レーザーを用いて、安全かつ小規模で
安価に炭素１３が濃縮されればその意義は大き
い。
位体からなり、前者が98.9％、後者が1.1％を占
める。従来の炭素１３の濃縮法はCOの低温蒸留
に基づいているが、有毒ガスを大量に使用する
点、装置が大型となる点が欠点であり、製造コス
トも高い。レーザーを用いて、安全かつ小規模で
安価に炭素１３が濃縮されればその意義は大き
い。
これまでに行われているレーザーを用いた炭素
１３の濃縮法について述べれば、CF3X（ここで
ＸはCl、BrあるいはＩ）、CF2HCl等を作業物質
として炭酸ガスレーザーで照射し、CF3Xの赤外
多光子分解ではC2F5が、CF2HClの赤外多光子分
解ではC2F4が最終生成物となり、この中に炭素
１３が濃縮される。この方法では炭素１３の濃縮
が80％程度にすぎず、COの低温蒸留による従来
の濃縮法に及ばない。また、特願昭58−242898号
に記載された方法では、C2F5をBr2の存在のもと
で、適切な波長及びフルエンスの炭酸ガスレーザ
ーのパルス光を照射すると、以下の光分解ならび
に反応の結果、CF3Brが生成し、この中に炭素１
３が20〜30％にまで濃縮される。
１３の濃縮法について述べれば、CF3X（ここで
ＸはCl、BrあるいはＩ）、CF2HCl等を作業物質
として炭酸ガスレーザーで照射し、CF3Xの赤外
多光子分解ではC2F5が、CF2HClの赤外多光子分
解ではC2F4が最終生成物となり、この中に炭素
１３が濃縮される。この方法では炭素１３の濃縮
が80％程度にすぎず、COの低温蒸留による従来
の濃縮法に及ばない。また、特願昭58−242898号
に記載された方法では、C2F5をBr2の存在のもと
で、適切な波長及びフルエンスの炭酸ガスレーザ
ーのパルス光を照射すると、以下の光分解ならび
に反応の結果、CF3Brが生成し、この中に炭素１
３が20〜30％にまで濃縮される。
C2F6＋nhν→2CF3
CF3＋Br2→CF3Br＋Br
続いて生成物CF3Brを分解し、このCF3Brを再
び適切な条件下で炭酸ガスレーザーのパルス光を
照射し、赤外多光子分解を誘起させる。二段階目
の赤外多光子分解のく生成物はC2F6であるが、
この中に炭素１３が90％まで濃縮されている。
び適切な条件下で炭酸ガスレーザーのパルス光を
照射し、赤外多光子分解を誘起させる。二段階目
の赤外多光子分解のく生成物はC2F6であるが、
この中に炭素１３が90％まで濃縮されている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、この方法では一段階目の生成物
CF3Brを未反応のC2F6と十分に分離する必要が
ある。二段階目の生成物がC2F6であることから、
もし一段階目の未反応のC2F6の分離が不十分で
あると、二段階目の高濃度された炭素１３が希釈
されてしまう。
CF3Brを未反応のC2F6と十分に分離する必要が
ある。二段階目の生成物がC2F6であることから、
もし一段階目の未反応のC2F6の分離が不十分で
あると、二段階目の高濃度された炭素１３が希釈
されてしまう。
本発明は、上記特開昭記載の方法のように一段
階目の生成物を分離することなく、、連続した赤
外多光子分解で一挙に炭素１３を濃縮することを
目的とし、さらに、これまでのレーザー法では得
られない高濃度の炭素１３を得ようとするもので
ある。
階目の生成物を分離することなく、、連続した赤
外多光子分解で一挙に炭素１３を濃縮することを
目的とし、さらに、これまでのレーザー法では得
られない高濃度の炭素１３を得ようとするもので
ある。
（問題点を解決するための手段）
上記の目的は、ハロゲン化メタンとハロゲン化
水素との混合気体を炭酸ガスレーザーで照射して
炭素１３を濃縮することにより達成される。
水素との混合気体を炭酸ガスレーザーで照射して
炭素１３を濃縮することにより達成される。
（作 用）
本発明において、ハロゲン化メタンとしては、
CF2Cl2、CF2ClBr、CF2Br2、CFCl3等が、また
ハロゲン化水素としてはHI、HBr等が摘要でき
るが、ここで、本発明の作用を、ハロゲン化メタ
ンとしてのCF2Cl2、、ハロゲン化水素としてHIを
用いたときの例で説明する。
CF2Cl2、CF2ClBr、CF2Br2、CFCl3等が、また
ハロゲン化水素としてはHI、HBr等が摘要でき
るが、ここで、本発明の作用を、ハロゲン化メタ
ンとしてのCF2Cl2、、ハロゲン化水素としてHIを
用いたときの例で説明する。
天然のCF2Cl2は波数1100cm-1に12C−Ｆ結合の
伸縮振動に基づく吸収バンドを持つ。13C−Ｆ結合
の伸縮振動に基づく吸収バンドは1077cm-1にあ
る。数トルの天然CF2Cl2に、例えば1050cm-1付近
の炭酸ガスレーザーのパルス光の数Ｊcm-2程度の
フルエンスで照射すると、炭素１３を含む
CF2Cl2が選択性高く赤外多光子分解し、CF2Clラ
ジカルとCl原子を生成する。
伸縮振動に基づく吸収バンドを持つ。13C−Ｆ結合
の伸縮振動に基づく吸収バンドは1077cm-1にあ
る。数トルの天然CF2Cl2に、例えば1050cm-1付近
の炭酸ガスレーザーのパルス光の数Ｊcm-2程度の
フルエンスで照射すると、炭素１３を含む
CF2Cl2が選択性高く赤外多光子分解し、CF2Clラ
ジカルとCl原子を生成する。
CF2Cl2＋nhν→CF2Cl＋Cl
ここでCF2Cl2にあらかじめHlを添加しておく
と、以下の反応が進行する。
と、以下の反応が進行する。
CF2Cl2＋HI→CF2HCI＋Ｉ
Cl＋HI→HCl＋Ｉ
ZI→I2
12CF2HClは1117cm-1に、13CF2HClは1080cm-1
にＣ−Ｆ結合の伸縮振動による吸収ピークを持
つ。CF2Cl2とHIの混合系に1050cm-1付近の炭酸
ガスレーザーのパルス光を照射すると、上述の反
応機構に基づいて初期の赤外多光子分解により炭
素１３が濃縮されたCH2HClが生成する。ここで
生成したCF2HClは、再び炭酸ガスレーザーパル
スを多光子吸収し、炭素１３を含む分子が選択的
に分解し、次のように反応する。最終生成物は
CF2H2である。
にＣ−Ｆ結合の伸縮振動による吸収ピークを持
つ。CF2Cl2とHIの混合系に1050cm-1付近の炭酸
ガスレーザーのパルス光を照射すると、上述の反
応機構に基づいて初期の赤外多光子分解により炭
素１３が濃縮されたCH2HClが生成する。ここで
生成したCF2HClは、再び炭酸ガスレーザーパル
スを多光子吸収し、炭素１３を含む分子が選択的
に分解し、次のように反応する。最終生成物は
CF2H2である。
CF2HCl＋n′hν→CF2＋HCl
CF2 ＋HI→CF2H＋Ｉ
CF2H ＋HI→CF2H2＋Ｉ
すなわち、CF2Cl2とHIの混合系に適切な条件
で炭酸ガスレーザーパルスを照射すると、初期的
な赤外多光子分解で炭素１３が濃縮された
CF2HClが生成し、これを連続したCF2HClの赤
外多光子分解で高濃縮されたCF2H2が生成する。
で炭酸ガスレーザーパルスを照射すると、初期的
な赤外多光子分解で炭素１３が濃縮された
CF2HClが生成し、これを連続したCF2HClの赤
外多光子分解で高濃縮されたCF2H2が生成する。
このCF2Cl2−HI系の場合、同一の波数のレー
ザー光で照射したが、必ずしも同一の波数でなく
ともよく、初期的な赤外多光子分解で生成する生
成物（CF2Cl2−HI系ではCF2HCl）により適切な
パルス数に変えてもよい。
ザー光で照射したが、必ずしも同一の波数でなく
ともよく、初期的な赤外多光子分解で生成する生
成物（CF2Cl2−HI系ではCF2HCl）により適切な
パルス数に変えてもよい。
（発明の効果）
本発明は、ハロゲン化メタンとハロゲン化水素
との混合気体を炭酸ガスレーザーで照射すること
により、従来の方法のように一段階目の生成物を
分離することなく、連続した赤外多光子分解で一
挙に炭素１３を濃縮することができ、さらに、こ
れまでのレーザー法では得られない92〜95％とい
う高濃度の炭素１３が得られる。
との混合気体を炭酸ガスレーザーで照射すること
により、従来の方法のように一段階目の生成物を
分離することなく、連続した赤外多光子分解で一
挙に炭素１３を濃縮することができ、さらに、こ
れまでのレーザー法では得られない92〜95％とい
う高濃度の炭素１３が得られる。
（実施例）
本発明に使用した実験装置の概略図を第１図に
示す。反応容器に混合ガスを採取し、レーザー光
を照射する。適切な焦点距離の赤外レンズを、焦
点が反応容器のほぼ中央に来るように設置する。
照射後サンプルは、ガスクロマトグラフ・マスス
ペクトルメーターで分析し、最終生成物およびそ
の中の炭素１３の濃度を決定する。
示す。反応容器に混合ガスを採取し、レーザー光
を照射する。適切な焦点距離の赤外レンズを、焦
点が反応容器のほぼ中央に来るように設置する。
照射後サンプルは、ガスクロマトグラフ・マスス
ペクトルメーターで分析し、最終生成物およびそ
の中の炭素１３の濃度を決定する。
〔実施例１〕
５トルのCF2Cl2に、２トルのHIを加えた混合
気体に、CO2TEAレーザーの波数1045.02cm-1、
焦点でのフルエンス4Jcm-2に調整したパルス光を
5000回照射した。第２図に照射後の試料のガスク
ロマトグラフを示す。生成物としてCF2HClおよ
びCF2H2が認められる。またCF2HCl中の炭素１
３の濃度をフラグメントイオン12CF2H+（質量数
51）および13CF2H+（52）のイオン強度より、ま
たCF2H2中の炭素１３の濃度を、フラグメントイ
オン12CF+（31）、13CF+（32）、12CFH+（32）、13CFH+
（33）、12CFH2 +（33）、13CFH2 +（34）のそれぞれの
イオン強度をもとに決定した。CF2HCl中の炭素
１３の濃度は40％、一方CF2H2中の炭素１３の濃
度は95％に達する。この結果より、本発明により
炭素１３が高濃縮できることが明らかとなつた。
気体に、CO2TEAレーザーの波数1045.02cm-1、
焦点でのフルエンス4Jcm-2に調整したパルス光を
5000回照射した。第２図に照射後の試料のガスク
ロマトグラフを示す。生成物としてCF2HClおよ
びCF2H2が認められる。またCF2HCl中の炭素１
３の濃度をフラグメントイオン12CF2H+（質量数
51）および13CF2H+（52）のイオン強度より、ま
たCF2H2中の炭素１３の濃度を、フラグメントイ
オン12CF+（31）、13CF+（32）、12CFH+（32）、13CFH+
（33）、12CFH2 +（33）、13CFH2 +（34）のそれぞれの
イオン強度をもとに決定した。CF2HCl中の炭素
１３の濃度は40％、一方CF2H2中の炭素１３の濃
度は95％に達する。この結果より、本発明により
炭素１３が高濃縮できることが明らかとなつた。
〔実施例２〕
10トルのCF2ClBrに、３トルのHIを加えた混
合気体に、CO2TEAレーザーの波数1039.37cm-1、
焦点でのフルエンス2Jcm-2に調整したパルス光を
2000回照射した。ガスクロマトグラフによる分析
で、生成物としてCF2HClおよびCF2H2が認めら
れた。各々の生成物の質量分析の結果、CF2HCl
中の炭素１３の濃度は35％、一方CF2H2中の炭素
１３の濃度は92％に達した。この結果より、本発
明により炭素１３が高濃縮できることが明らかと
なつた。
合気体に、CO2TEAレーザーの波数1039.37cm-1、
焦点でのフルエンス2Jcm-2に調整したパルス光を
2000回照射した。ガスクロマトグラフによる分析
で、生成物としてCF2HClおよびCF2H2が認めら
れた。各々の生成物の質量分析の結果、CF2HCl
中の炭素１３の濃度は35％、一方CF2H2中の炭素
１３の濃度は92％に達した。この結果より、本発
明により炭素１３が高濃縮できることが明らかと
なつた。
第１図は、本発明の実施例に使用した濃縮装置
の概略図、第２図は、本発明の実施例で得られた
CF2Cl2−HI系のレーザー照射後のガスクロマト
グラフである。
の概略図、第２図は、本発明の実施例で得られた
CF2Cl2−HI系のレーザー照射後のガスクロマト
グラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ハロゲン化メタンとハロゲン化水素との混合
気体を炭酸ガスレーザーで照射して炭素１３を濃
縮することを特徴とするレーザーを用いた炭素１
３の濃縮法。 ２ 前記ハロゲン化メタンが、CF2Cl2、
CF2ClBr、CF2Br2もしくはCFCl3であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザーを
用いた炭素１３の濃縮法。 ３ 前記ハロゲン化水素が、HIもしくはHBrで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のレーザーを用いた炭素１３の濃縮法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24477186A JPS6397217A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | レ−ザ−を用いた炭素１３の濃縮法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24477186A JPS6397217A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | レ−ザ−を用いた炭素１３の濃縮法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6397217A JPS6397217A (ja) | 1988-04-27 |
| JPH0331090B2 true JPH0331090B2 (ja) | 1991-05-02 |
Family
ID=17123664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24477186A Granted JPS6397217A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | レ−ザ−を用いた炭素１３の濃縮法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6397217A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2710662B2 (ja) * | 1989-03-31 | 1998-02-10 | 新日鐵化学株式会社 | レーザーを用いた炭素１３の濃縮法 |
-
1986
- 1986-10-15 JP JP24477186A patent/JPS6397217A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6397217A (ja) | 1988-04-27 |
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