JPS5854190Y2 - 連続流レ−ザ化学反応装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はレーザ光を用いる光化学反応装置に関する。

レーザ光を用いた光化学反応は、同位体分離や不純物除
去など工業的に利用できる分野が広い。

たとえば、赤外光、可視光、紫外光を用いた重水素やト
リチウムの分離、１８ｃや１８ｏ、”Ｎなどの標識化合
物の製造、モノシランＳｉＨ４中の不純物ｐＨ３、Ｂ２
Ｈ６などの除去による高純度モノシランの製造などは、
近年、極めて工業化が期待されている。

しかし、現在まではこれらのレーザ光化学反応方法の実
証が行われたのみで、工業的規模で上記したような物質
の分離又は製造を行う場合には、従来の実証に用いられ
た反応器と全く異なる連続的に原料物質の供給、分離又
は製品化された物質の取出しができる反応装置を用いる
必要がある。

ところで、レーザ光化学反応では、通常、フルエンスφ
（ｆｌｕｅｎｃｅ ：単位面積当りのエネルギー通過量
Ｊ／ｃｍ２）にある最適範囲があり、この反応に要する
フルエンスのしきい値φｒは反応器に取付けられた光を
導入するための窓板（たとえば、ＫＣＩ。

ＮａＣ１，Ｇｅ、 Ｚｎ５ｅなど）の破壊しきい値に相
当するフルエンスφＷよりも大きいことがしばしば要請
される。

第１図は従来の原理実証に用いられた反応器（以下、バ
ッチ反応器という。

）の一例であって、平行光で反応に要するフルエンスφ
ｒをバッチ反応器１内で得ようとすれば、窓板２を破壊
するため、通常レンズ３でバッチ反応器中に集光する。

ところか゛このようにすると、φｒくφとなる部分（反
応ゾーン）４の体積は反応器の容積に比べて極めて小さ
くなり、結果どして分離又は製造を行うために長時間を
要する。

又、第２図はバッチ反応器の一種でｔｙｍａｎらの用い
た反応器である。

内面が反射面の管状反応器５の一端に反応器側の面が反
射面となったピンホール６を設け、レーザ光をレンズ３
により窓板２を透過してピンホールの部分に集光し、管
状反応器内で繰り返し反射させる。

そのため集光された光が管状反応器内で閉じこめられ有
効利用できる利点がある。

しかし、第２図ａに示すように、管状反応器内での光量
の分布は、レンズによりピンホールに集光するため、種
々な方向成分の光が多重反射するため、長さ方向にわた
って比較的不均一となる。

又、レンズやピンホールを用いるため構成が複雑である
。

更に、バッチ反応器であるので連続して分離又は製造す
ることができず工業的でない 一方、第３図に示すように、連続流化学反応装置として
提案されているものにＶａｎｄｅｒｌｅｅｄｅｎの反応
装置がある。

しかし、この反態装置ではφｒ〉φＷの条件下では使用
できない上、多重反射用の鏡面７は特殊な曲面で加工が
困難であり、構造が複雑である。

本考案は上記に鑑みなさオしたものであって、構造が簡
単で、比較的均一な光分布をもった大きい反応ゾーンが
得られ、連続的に効率良くレーザ光化学反応をおこすこ
とのできる工業化に適した連続流レーザ光化学反応装置
を提供することを目的とする。

この目的は、内面が反射面の管状反応器の少なくとも一
端開口に収斂接続する内面が反射面の受光部と、この受
光部の拡張端に気密に取付けたレーザ光を透過する窓板
と、前記の管状反応器の一端からガスを注入し他端から
ガスを取出すためのガスの入口と出Ｌ］を備えた連続流
レーザ光化学反応装置によって達成される。

以下、添付図により本考案を説明する。

第４図ａは本考案の反応装置の一例である。

８は管状反応器であって、内面が反射面となり、導入さ
れたレーザー光が全反射するように構成されることが望
ましい。

９は管状反応器の一端間［」に収斂接続する内面が反射
面の受光部であって、同様にレーザ光を全反射するよう
に構成されることが望ましい。

２はレーザ光を透過する窓板、１０．１１はガ゛スの出
入口を示す。

いま、平行なレーザ光が窓板２から入射すると受光部９
で反射され、管径が細くなった管状反応器８中で多重反
射を繰り返す結果、第４図すの光分布曲線に示す如く、
容易に反応器内に反応に必要な均一な光分布が得られる
。

そして、入口１０より注入されたガスは連続した流れの
状態で光化学反応が行われ出口１１がら取り出される。

なお、管状反応器の内径ｄ及び長さｌ又は受光部の収斂
傾斜角θは、レーザ光の波長λ、断面積Ｓ、フルエンス
φ０及び反応に必要なフルエンスのしきい値φｒによっ
て適宜設定される。

第５図ａ及び第６図ａは本考案の別の実施態様である。

第５図ａでは管状反応器８の他端開口にも受光部９と窓
板２を設は透過型となっており、第５図すにその光分布
の状態を示す。

第６而ａでは管状反応器の他端開口に平面又は凹面鏡１
２を気密に取付けたものであり、第６図すの光分布に示
すように端部での光量の減衰を防ぐようになっている。

なお、ガスの入口１０と出口１１の配置は反応装置の両
端部いずれでちよいが、レーザ光の導入側と反対の側か
らガスを注入してレーザ光と向流させる方が反応効率上
望ましい。

以上詳述したように、本考案は簡単な構造で、反応器内
に均一な反応に必要なフルエンスφが得られ、しかも連
続的な流れの状態で効率よく光化学反応を行わすことが
できるので、工業的に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の実証に用いられたバッチ反応器の構成図
、第２図はＬｙｍａｎらの用いたバッチ反応器の構成図
、第３図はＶａｎｄｅｒｌｅｅｄｅｎの提案の反応装置
の構成図、第４図ａ、第５図ａ及び第６図ａは本考案の
反応装置の構成の各態様の一例を示す。 第４図ｂ、第５図す及び第６図すは光分布曲線を示す。 図中の符号：５，８・・・・・・管状反応器、２・・・
・・・窓板、９・・・・・・受光部、１０．１１・・・
・・・ガスの入口又は出口、１２・・・・・・平面又は
凹面鏡、φ・・・・・・フルエンス、φｒ・・・・・・
反応に必要なフルエンスのしきい値。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）内面が反射面の管状反応器の少なくとも一端開口
   に収斂接続する内面が反射面の受光部、この受光部の拡
   張端に気密に取付けたレーザ光を透過する窓板、 及び前記の管状反応器の一端からガスを注入し他端から
   ガスを取出すためのガスの入口と出口、を備えたことを
   特徴とする連続流レーザ化学反応装置。
2. （２）ｒｉｒ記の管状反応器の一端開口に収斂接続する
   受光部を備え、前記の管状反応器の他端開口に気密に取
   付けた平面又は凹面鏡を備えたことを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項に記載の連続流レーザ光化学反
   応装置。