JPH0372919A - レーザ同位体分離における反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ照射により同位体分離を行う反応装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、ＵＰ、　、ＷＦａ　、ＭｏＦ、等の重金属化合
物同位体は中赤外から遠赤外にかけて強い吸収帯が存在
するので、レーザ照射による同位体分離が有効である。

゛従来、このような同位体分離において、超音速ノズル
を使用してキャリアガスにより反応物質の高速流を生じ
させて断熱膨張させ、反応物質を低温状態にしてレーザ
光を照射し、熱の影響の無いシャープな吸収を起こさせ
て励起・解離を生じさせ、同位体を分離することが行わ
れている。

第２図はこのような従来の超音速ノズル型反応装置を示
す図である。

反応ガスは真空チャンバ〈図示せず）内に導入され、ノ
ズル１１によって超音速にされて断熱膨張する。一方、
ノズルの側壁に設けられた光導入窓１２ｂを通してガス
の流れと直角な方向からレーザ光１３が照射されてガス
の分解反応が生じ、照射されたレーザ光は出射窓１２ａ
を通して出射するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第２図に示す反応装置においては、レー
ザ光により分解されたガスが光導入窓と接触して流れる
ため、分解生成物が光導入窓内面に付着して汚れが生じ
、付着物のエネルギ吸収反応によりレーザ光強度に対す
る窓材の破壊しきい値が低下し、また光の透過率が低下
してエネルギの損失が起きて光導入窓が破壊してしまう
という問題があった。

本発明は上記課題を解決するためのもので、光導入窓の
汚れ、それに伴う光の透過率の低下を防止するとともに
、レーザ光を集光することにより窓材の位置でのエネル
ギ強度は弱く、反応領域でのエネルギ強度を強くするこ
とにより光導入窓の破壊を防止し得るレーザ同位体分離
における反応装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のレーザ同位体分離における反応装置は、真空チ
ャンバのガス流と交差ｒる方向に真空チャンバを介在し
て対向配置され、真空チャンバに対してそれぞれ開口す
るとともに、光導入窓、光出射窓をそれぞれ有する一対
の熱交換器を備え、キャリアガスにより真空チャンバ内
に供給された反応物質に対して前記光導入窓、光出射窓
を通してレーザ光を照射して反応を生じさせ、同位体分
離を行う装置であって、前記光導入窓と対向して集光器
を配置し、光導入窓、光出射窓における光強度は弱く、
真空チャンバの反応領域での光強度を強くするようにレ
ーザ光を集光するようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、光導入窓と反応領域との間のガスを熱交換器
で１ａ縮することにより、光導入窓内面に汚れが付着し
ないようにして光導入窓材のしきい値の低下、光透過率
の低下を防止し、さらに熱交換器を設けて光導入窓を反
応領域から離れた位置に設置することにより、レーザ光
を集光したときに窓材の位置でのエネルギ強度を弱く、
反応領域でのエネルギ強度を強くすることにより光導入
窓の破壊を防止しつつ効率的な反応を生じさせることが
できる。

〔実施例〕

以下、実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す図である。図中、１は
超音速′ズル、２は真空チャンバ、３はレーザ発生装置
、４はレーザ光、５は集光器、６ａは光導入窓、６ｂは
光出射窓、７ａ、７ｂは熱交換器、８は反応領域、９ａ
ｓ９ｂはガスボンベである。

図において、真空チャンバ２の入口付近には超音速ノズ
ルｌが配置され、図示しない供給源よりアルゴンガス等
のキャリアガス流により反応物質が導入されている。超
音速ノズルは間隙を一部非常に狭くした２枚のプレート
からなり、狭い間隙を通過するときにキャリアガス流を
超音速とし、通過後の断熱膨張により低温状態をつくり
だすためのものである。真空チャンバの中央部にはガス
流の流れ方向と直交する方向に一組の熱交換器７ａ、７
ｂが配置されており、熱交換器７ａの外側端面に光導入
窓６ａを、熱交換器７ｂの外側端面に光出射窓７ｂをそ
れぞれ設けて真空チャンバ中央部の反応領域８と光入射
窓、光出射窓との間に所定の距離を置くようにしている
。各熱交換器は真空チャンバ内に開口している。窓材と
してはＫＣｊ！％ＫＢｒ、ＮａＣｊ！、Ｚｎ５ｅ等が使
用される。熱交換器は液体チッ素、フレオン等の冷媒が
６１環供給されて冷却されており、真空チャンバから入
ってきた反応物質をコールドトラップして窓材に付着し
ないようにしている。また熱交換器内に反応物質が入ら
ないように、例えばキャリアガスと同じアルゴン、キセ
レン、ヘリウム等の不活性ガスをガスボンベ９ａ、９ｂ
から供給し、熱交換器の開口を通して真空チャンバ内へ
拡散していくようにしている。そして、光導入窓６ａに
対向して集光器５が配置され、レーザ発生袋［３からの
レーザ光４が光導入窓６ａを通してガス流と直交して照
射されるようになっている。

このような構成において、超音速ノズル１から真空チャ
ンバ２内へ噴出されたガス流に対して、レーザ発生装置
３からのレーザ光を集光器５、光導入窓６ａ、熱交換器
７ａを介して反応領域に照射してガスと反応させる。真
空チャンバから熱交換器へガスが流入した場合、例えば
ＩＦ、が交換器内に入り込み、このとき熱交換器内が常
温であった場合にはレーザ光と反応するために同位体選
択性が低下してしまうが、第１図の装置においてはガス
は冷却されて交換器の内壁に付着するので同位体選択性
が低下せず、しかも光導入窓に付着することはない。こ
のことは光出射窓に対しても同様である。また、ガスが
非凝縮性の場合にはガスボンベ９ａ、９ｂからレーザ光
を吸収しない不活性ガスを供給し、真空チャンバ内へ拡
散させることにより熱交換器へ流入するのを防止する。

こうして、ガスが凝縮性であっても、非凝縮性であって
も光導入窓、光出射窓の汚れを防止することができるの
で窓材の破壊しきい値の低下、光透過率の低下を防止す
ることがてきる。また、熱交換器を設けることにより光
導入窓、光出射窓と反応領域間に所定の距離を設け、光
導入窓と対向して設けた集光器により光導入窓、光出射
窓における光のエネルギ密度は小さく、反応領域でのエ
ネルギ密度は大きくするように集光することにより、窓
材の破壊を防止し、しかも反応を促進させることができ
る。

なお、真空チャンバのガス流出側は図示しない分離装置
、例えば遠心分離装置等に接続されて解離を生じた反応
物質の分離が行われ、不要なガスは回収ないしは廃棄さ
れるようになっている。

なお、上記実施例では超音速ノズルを使用する例につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく
、超音速ノズルを使用しない場合に適用しても同様に同
位体分離を行うことが可能であり、また、レーザ光が照
射される光軸とガス流の方向とは必ずしも直交させず、
斜めに交差させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、光導入窓、光出射窓内面
に汚れが付着しないようにして窓材のしきい値の低下、
光透過率の低下を防止し、さらに、窓材の位置では弱い
エネルギ、反応領域では強いエネルギとなるように反応
領域と窓材とを離間させてレーザ光を集光し、照射する
ことにより窓材の破壊を防止しつつ効率的な反応を生じ
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は従来の反
応装置を説明するための図Ｃある。 １・・・超音速ノズル、２・・・真空チャンバ、３・・
・レーザ発生装置、４・・・レーザ光、５・・・集光器
、６ａ・・・光導入窓、６ｂ・・・光出射窓、？ａ、７
ｂ・・・熱交換器、８・・・反応領域、９ａ、９ｂ・・
・ガスボンベ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空チャンバのガス流と交差する方向に真空チャ
   ンバを介在して対向配置され、真空チャンバに対してそ
   れぞれ開口するとともに、光導入窓、光出射窓をそれぞ
   れ有する一対の熱交換器を備え、キャリアガスにより真
   空チャンバ内に供給された反応物質に対して前記光導入
   窓、光出射窓を通してレーザ光を照射して反応を生じさ
   せ、同位体分離を行う装置であって、前記光導入窓と対
   向して集光器を配置し、光導入窓、光出射窓における光
   強度は弱く、真空チャンバの反応領域での光強度を強く
   するようにレーザ光を集光するようにしたことを特徴と
   するレーザ同位体分離における反応装置。
2. （２）前記熱交換器内へ不活性ガスを導入するようにし
   たことを特徴とする請求項１記載のレーザ同位体分離に
   おける反応装置。