WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Запуск сопла CO2-лазера и системы регистрации мо- После окончания цикла облучения, чтобы полнолекулярного потока, которая включала пироприемник, стью собрать остаточный газ и продукты в криогенную усилитель (100) и цифровой осциллограф С9-8, осу- ловушку, в камеру напускался кислород до давления ществлялся генератором задержанных импульсов ГИ-1. 1 Torr. Затем газ из камеры медленно откачивался Синхронизация лазерного импульса с молекулярным через ловушку. При этом кислород откачивался, а CF3I потоком контролировалась с помощью пироприемника и C2F6 конденсировались в ловушке. Время откачивания по сигналу, наведенному на приемнике возбужденными составляло 30 min. Камера откачивалась до давления молекулами CF3I [17,18]. 3 · 10-3 Torr. После этого откачка прекращалась, газ из ловушки собирался в оптическую кювету для ИК и массанализа. Процесс размораживания криогенной ловушки Процедура сбора остаточного газа и сбора газа в оптическую кювету контролировался с и продуктов и их анализа помощью измерителя давления ПМТ-6. Поскольку давление насыщенных паров CF3I и C2F6 при температуре Вакуумная камера, в которой формировался молеку- жидкого азота довольно низкое (< 10-4 Torr), то с лярный поток, имела, кроме основного канала, дополни- помощью описанной процедуры удавалось собирать в тельный канал откачки (рис. 3), в котором располагались оптическую кювету практически весь CF3I и C2F6 из охлаждаемая жидким азотом криогенная ловушка (сразу камеры.

Журнал технической физики, 1999, том 69, вып. Селективная инфракрасная многофотонная диссоциация молекул... ИК анализ газа производился с помощью ИК спектрофотометра Specord 75 1R. Измерялось поглощение газов в области 680–1400 cm-1, в которой лежат наиболее интенсивные полосы поглощения молекул CF3I иC2F6 [19].

Регистрация поглощения в нескольких полосах была необходима для более точного определения количества собранного газа. По ИК спектру поглощения молекул CF3I в полосе колебания 4 (1187 cm-1 [13]), где спектры 12 поглощения изотопомеров CF3I и CF3I довольно хорошо разрешены (is = 33 cm-1), определялось обо13 гащение остаточного газа изотопом C или C. Более точно обогащение определялось по масс-спектрам. Массанализ газа проводился с помощью масс-спектрометра МХ-7303. Изотопный состав CF3I определялся по ионным пикам CF3I+ (m/e = 196 и 197), а C2F6 — по ионным пикам C2F+ (m/e = 119, 120 и 121).

Результаты и обсуждение Возбуждение молекул CF3I производилось в полосе колебания 1 (1075 cm-1 для CF3I и 1047.1 cm-1 для CF3I [13]). Изотоп-сдвиг в этой полосе составляет is = 27.9cm-1 [13]. Молекулы CF3I возбуждались линией 9R(10) лазера (1071.9 cm-1) либо линией 9R(12) лазера (1073.3 cm-1), а молекулы CF3I — линией 9P(24), (1043.2 cm-1). Как было установлено в [11], линии 9R(10) и 9R(12) являются оптимальными для диссоциации молекул CF3I, охлажденных в импульсной газодинамической струе. Линия 9P(24) смещена от линии 9R(10) в красную сторону примерно на величину Рис. 4. ИК спектры поглощения молекул CF3I естественного изотоп-сдвига.

изотопического состава до облучения (a) и после облучения в Полученные результаты приведены на рис. 4, a–e. На молекулярном потоке при резонансном возбуждении молекул 12 рис. 4, a показан спектр поглощения молекул CF3I, ис- CF3I (b–d) и CF3I (e).

текших в молекулярном потоке из сопла в камеру, но не облученных лазером. Как и следовало ожидать, соотношение изотопомеров в смеси естественное (содержание 13 облученных линией 9R(10) лазера в условиях, когда C 1.1%, C/13C 99%). На рис. 4, b приведен весь поток засвечивался высокоинтенсивным лазерным спектр поглощения молекул CF3 I, облученных в потоке излучением ( 7.5 J/cm2, xL 12 mm). Видно, линией 9R(10) лазера при плотности потока энергии что практически все молекулы CF3I, которые содержалазерного излучения 8 J/cm2. В этом эксперименте лись в естественной смеси (99%), продиссоциировали.

лазерное излучение пересекало поток только в одном Остаточный газ CF3I в основном состоит из молекул направлении. Зеркало, отражающее лазерный пучок в CF3I ( 82%). В этом эксперименте получено почти обратном направлении, не было установлено. Поэтому 400-кратное обогащение остаточного газа CF3I изотопом не все молекулы в потоке подвергались облучению C. Измеренная по продукту C2F6, а также оцененная по (xL < xfl, xL 6 mm, xfl 7.5 mm по полувысоИК спектрам поглощения CF3I (с учетом доли продиссоте). Получено почти 7-кратное обогащение остаточного 13 res циировавших молекул CF3I) селективность составила газа изотопом C (K13 6.8). На рис. 4, c приведен = 10. Более точно величину селективности мы спектр поглощения молекул, облученных в потоке линине могли определить, поскольку диапазон измеряемых ей 9R(12) лазера при 3.5 J/cm2 в условиях, когда интенсивностей масс-пиков используемого нами массвесь поток засвечивался лазерным излучением (устаноспектрометра был < 103. Выход диссоциации молекул влено отражающее зеркало, xL 12 mm). Получено CF3I в этом эксперименте составил 12 99.8%.

примерно 5-кратное обогащение остаточного газа CF3I 13 res изотопом C (K13 5.2). При используемой плотности Как было отмечено выше, в данных экспериментах = энергии возбуждающего излучения выход диссоциации селективность и выход диссоциации, а также обогащение CF3I близок к единице [9,12], но не достигает ее. Нако- остаточного газа не зависят от числа импульсов облунец, на рис. 4, d приведен спектр поглощения молекул, чения, а характеризуют процесс разделения в каждом Журнал технической физики, 1999, том 69, вып. 40 Г.Н. Макаров, Д.Е. Малиновский, Д.Д. Огурок отдельном импульсе. Серию импульсов необходимо было намическом потоке малой протяженности. Были реалипроизводить лишь для получения большего количества зованы условия, при которых весь поток подвергался обогащенного газа. Следовательно, указанные выше ко- облучению высокоинтенсивным лазерным излучением и эффициенты обогащения в остаточном газе достигались достигался практически равный единице выход диссов результате облучения молекулярного потока CF3I все- циации резонансно возбуждаемых молекул. Получено го одним лазерным импульсом. примерно 400-кратное обогащение остаточного газа изотопом C в результате облучения молекулярного потока На рис. 4, e показан спектр поглощения молекул CF3I, CF3I природного изотопического состава всего одним облученных в потоке линией 9P(24) лазера, которая лазерным импульсом.

попадает в резонанс с молекулами CF3I при плотности потока энергии лазерного излучения 8 J/cm2. Как Поскольку в описанном подходе высокие коэффициенты обогащения в остаточном газе достижимы при и в случае рис. 4, b, в этом эксперименте не было реализовано полное перекрытие молекулярного потока умеренных селективностях ( 2-3), то, возможно, он применим также к молекулам с малым изотоплазерным излучением (не было возвратного зеркала).

Видно, что содержание молекул CF3I в остаточном сдвигом. Указанный подход можно применить для глугазе значительно меньше, чем в исходном. Получено бокой очистки веществ в газовой фазе от примесей.

примерно 2-кратное обогащение остаточного газа изо- С целью увеличения производительности установки и 12 res топом C (K12 2.2). Измеренная по продукту C2F6 более эффективного использования лазерного излучения = селективность диссоциации при этом была 13 11. целесообразно использовать импульсные щелевые сопла.

Сравнительно небольшая величина селективности при Авторы выражают благодарность Е.А. Рябову за цендиссоциации молекул CF3I связана с тем, что вблизи ные советы при постановке задачи, В.Н. Лохману и возбуждаемого колебания 1 13CF3I локализована полоса А.Г. Умнову за полезную дискуссию, М.В. Сотникову и колебания 2 + 3 молекул CF3I (1028 cm-1 [13]).

Д.Ю. Петрову за помощь, оказанную при проведении Следует отметить, что при возбуждении молекул CF3I экспериментов, и А.П. Свиридову за предоставление достигаемое обогащение в остаточном газе (при одинаобразца CF3I.

ковых условиях облучения) было в 1.5–2 раза меньше, Работа выполнена при частичной финансовой подчем при возбуждении молекул CF3I. Это, вероятно, связано с тем, что имеет место обменная реакция ме- держке РФФИ, грант № 96-02-16421-a.

13 жду радикалами CF3 и исходными молекулами CF3I.

Обнаружено также, что количество образующегося проСписок литературы дукта C2F6 резко падает при уменьшении концентрации молекул CF3I в потоке. Несомненно, это обусловленно [1] Anderson J.B. // Gasdynamics. New York: Marcel Dekker, механизмом образования C2F6 за счет парных столкно1974. Vol. 4. P. 1–91.

вений радикалов CF3.

[2] Atomic and Molecular Beam Methods / Ed. by G. Scoles.

Оценим, исходя из полученного в эксперименте ко- New York: Oxford: Oxford University Press, 1988.

res [3] Levy D.H., Wharton L., Smalley R.E. // Chemical and эффициента обогащения K13 6.8 (случай рис. 4, b), Biochemical Applications of Lasers / Ed. by C.B. Moore. New долю молекул в потоке, которая облучалась лазером. В York; London: Academic Press, 1977. Vol. 11. P. 1–41.

случае, когда поток не полностью облучается лазерным [4] Велихов Е.П., Баранов В.Ю., Летохов В.С. и др. // излучением, в соотношении (6) 1 необходимо заменить Импульсные CO2 лазеры и их применение для разделения на величину 1eff (1eff = 1). Подставив в (6) значения изотопов. М.: Наука, 1983. С. 304.

res = 10 и K13 = 6.8, получим 1eff = 0.86. Поскольку [5] Гурвич Л.В., Караченцев Г.В., Кондратьев В.Н. и др. // 1 = 12 1, то 0.86.

Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизаИспользуя соотношение (6), можно определить также ции и сродство к электрону / Под ред. В.Н. Кондратьева.

выход диссоциации молекул CF3I в случае облучения М.: Наука, 1974. С. 351.

при 3.5 J/cm2 (случай рис. 4, c). Подставив в (6) [6] Drouin M., Gauthier M., Pilson R., Hackett P. // Chem.

res значения 12 = 10 и K13 = 5.2, получим 12 0.82. Phys. Lett. 1978. Vol. 60. P. 16–18.

[7] Gauthier M., Hackett P.A., Willis C. // Chem. Phys. 1980.

Vol. 45. N 1. P. 39–46.

[8] Bagratashvili V.N., Doljikov V.S., Letohov V.S., Ryabov E.A. // Заключение Appl. Phys. 1979. Vol. 20. 20. N 3. P. 231–235.

[9] Баграташвили В.Н., Должиков В.С., Летохов В.С.

В работе развит подход, который позволяет получать и др. // ЖЭТФ. 1979. Т. 77. Вып. 6(12). С. 2238–2253.

при изотопически-селективной ИК многофотонной дис[10] Bittenson S., Houston P.L. // J. Chem. Phys. 1977. Vol. 67.

социации молекул высокообогащенный остаточный газ N 11. P. 4819–4824.

в одном цикле облучения. В основе подхода лежит ис[11] Апатин В.М., Макаров Г.Н. // Квантовая электрон. 1983.

пользование импульсного молекулярного потока малой Т. 10. Вып. 7. С. 1435–1441.

протяженности (xfl 1cm).

[12] Абдушелишвили Г.И., Авоткин О.Н., БаграташвиИзучена изотопически-селективная ИК многофотонли В.Н. и др. // Квантовая электрон. 1982. Т. 9. Вып. 4.

ная диссоциация молекул CF3I в импульсном газоди- С. 743–759.

Журнал технической физики, 1999, том 69, вып. Селективная инфракрасная многофотонная диссоциация молекул... [13] Fuss W. // Spectrochimica Acta. 1982. Vol. 38A. N 8.

P. 829–840.

[14] Димов Г.И. // ПТЭ. 1968. № 5. С. 168–171.

[15] Gentry W.R. and Giese C.F. // Rev. Sci. Instr. 1978. Vol. 49.

N 5. P. 595–600.

[16] Апатин В.М., Макаров Г.Н. // ЖЭТФ. 1983. Т. 84. Вып. 1.

С. 15–29.

[17] Apatin V.M., Dorozhkin L.M., Makarov G.N., Pleshkov G.M. // Appl. Phys. 1982. Vol. B29. N 4. P. 273–278.

[18] Макаров Г.Н. // ЖЭТФ. 1995. Т. 108. Вып. 2(8). С. 404–414.

[19] Вейблен Д.Г. // Фтор и его соединения / Под ред. Д. Саймонга. М.: ИЛ, 1956. С. 431–483.

Журнал технической физики, 1999, том 69, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.