Разделение различных изотопов одного и того же химического элемента: .фотохимическими способами – B01D 59/34

Изобретение относится к способу и устройству для обогащения тяжелых изотопов кислорода, в которых используется реакция фотохимического разложения озона под действием лазерного излучения. Способ включает первую стадию дистилляции, на которой подают кислород и озон в дистилляционную колонну, заполненную разбавляющим газом, стадию выпуска кислорода из верхней части дистилляционной колонны, стадию сбрасывания давления в дистилляционной колонне, стадию фоторазложения, на которой вводят газовую смесь, состоящую из озона и разбавляющего газа, из нижней части дистилляционной колонны в камеру фотохимической реакции, и облучают газовую смесь лазерным излучением, вторую стадию дистилляции, на которой возвращают неразложившийся озон и кислород в дистилляционную колонну, стадию сжижения кислорода, с использованием конденсатора, стадию экстрагирования неразложившегося озона из дистилляционной колонны, третью стадию дистилляции, на которой разделяют кислород и разбавляющий газ, и стадию выпуска наружу отделенного кислорода. Устройство содержит озонатор, дистилляционную колонну, камеру фотохимической реакции и устройство для разложения озона. Изобретение обеспечивает обогащение тяжелых изотопов кислорода с высокой стабильностью и безопасностью и позволяет сократить стоимость оборудования. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

Изобретение относится к технике лазерного разделения изотопов и может быть использовано для промышленного производства изотопов иттербия, а также в радиационной медицине. Способ получения изотопов иттербия включает нагревание металлического иттербия до температуры его испарения, ионизацию полученного атомного пара, внеосевой ввод составного пучка лазерного излучения трех длин волн в зону пучка атомного пара, разделение изотопов иттербия и извлечение целевого изотопа из плазмы, причем воздействие лазерным излучением в зоне фотоионизации производят многократно. Устройство для получения изотопа иттербия включает лазерную систему и оптически соединенную с ней разделительную камеру, причем в разделительной камере размещены два модуля, каждый из которых содержит формирователь пучка пара атомов иттербия в виде испарителя с коллиматором, электростатический экстрактор и многопроходовую оптическую систему в виде двухзеркального резонатора. Электростатический экстрактор выполнен в виде корпуса с входной щелью, в котором размещены катод и съемный сборник ионов целевого изотопа, при этом корпус является анодом. Изобретение позволяет повысить эффективность накопления ионов целевого изотопа и селективность разделения изотопов, а также увеличить производительность установки и увеличить ресурс работы устройства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к разделению изотопов на основе селективной фотоионизации лазерного излучения и может быть использовано при производстве редких изотопов в целях их применения в приборостроении, биологических исследованиях и радиационной медицине. Устройство для извлечения и сбора ионов изотопов из плазмы включает подключенные к высоковольтному источнику постоянного тока два электрода, один из которых является анодом, а второй - катодом, кожух с входной щелью, съемный сборник ионов целевого изотопа, размещенный на внутренней поверхности кожуха, и защитный козырек, укрепленный на внешней поверхности кожуха вдоль кромки входной щели. При этом кожух выполнен из проводящего материала и является анодом, катод расположен внутри кожуха. Конфигурацию электродов выбирают с возможностью расположения области между электродами вне зоны образования плазмы. Изобретение позволяет повысить эффективность сбора ионов целевого изотопа и увеличить степень обогащения получаемого целевого изотопа за счет исключения засорения коллектора исходной смесью изотопов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу лазерного выделения изотопа иттербия. Способ выделения изотопа иттербия включает селективную по изотопу фотоионизацию целевого изотопа путем использования лазера и фотоионизацию целевого изотопа из метастабильного состояния в автоионизационное состояние через возбужденное состояние. Ионы фотоионизированного изотопа иттербия могут быть выделены в электрическом поле. Технический результат заключается в возможности выделения большого количества изотопа иттербия, используя простое устройство, а также в повышении экономической эффективности по сравнению с обычным электромагнитным способом. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и медицине. После разбавления озона газом концентрация озона сохраняется на низком уровне в режиме, в котором инертный газ затвердевает. Молекулы озона, содержащие ¹⁷О или ¹⁸О, который представляет собой устойчивый изотоп кислорода, подвергаются фотодиссоциации стабильно и избирательно, чтобы получить молекулы кислорода. Посредством этого ¹⁷ O или ¹⁸О непрерывно концентрируется в молекулах кислорода с высокой эффективностью. На стадии фотодиссоциации озона смешанный газ, содержащий CF₄ и озон, облучается светом, чтобы избирательно диссоциировать меченые изотопологи озона, содержащие желаемый изотоп кислорода в озоне, в молекулы кислорода. После улавливания полученного смешанного газа на стадии улавливания молекулы кислорода отделяются от недиссоциированных молекул озона и CF₄ в улавливаемом смешанном газе посредством низкотемпературной сухой перегонки. Изотопы кислорода концентрируются в отделенных молекулах кислорода на стадии концентрации изотопов кислорода. Обеспечивается высокая эффективность непрерывного концентрирования изотопов в молекулах кислорода. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение предназначено для химической промышленности. Озон или пероксид, содержащий изотопы ¹⁷О и ¹⁸ О, облучают ближним инфракрасным излучением в диапазоне 700-1000 нм или видимым излучением в диапазоне 450-850 нм, под воздействием которого молекулы фотодиссоциируют с образованием смеси молекул кислорода и непродиссоциировавших молекул озона или пероксида. Молекулы кислорода отделяют от непродиссоциировавших молекул озона или пероксида на стадии концентрирования. К озону можно добавить, по меньшей мере, один благородный газ: криптон, ксенон, радон. Стадию концентрирования можно осуществлять, например, путем перегонки с добавлением, по меньшей мере, одного из благородных газов: гелия, неона, аргона или криптона. В качестве пероксида можно использовать гидропероксиды, (ди)алкилпероксиды, пероксикислоты, включая перкислоты, (ди)ацилпероксиды, сложные пероксиэфиры, пероксикарбонаты, пероксидикарбонаты, дипероксикарбонаты, пероксалаты, циклических пероксиды, озониды и эндопероксиды, эфиры азотной кислоты и эфиры азотистой кислоты. Изобретение позволяет концентрировать кислород в виде его стабильных изотопов или соединения, имеющего простую структуру, например, воды, уменьшить размер установки и сократить продолжительность процесса. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 8 ил., 5 табл.

Изобретение может быть использовано в ядерной физике. Создают пучок атомов таллия, например, нагревом металлического таллия в испарительной камере до 600-660°С. Равновесное давление паров таллия 1-10 Па. Одновременно зажигают газовый разряд, посредством которого проводят первую стадию возбуждения атомов таллия - в метастабильное состояние, формируя пучок атомов таллия в возбужденном метастабильном состоянии. Затем приступают к реализации второй стадии возбуждения - лазерным изучением. Стадию возбуждения лазерным излучением проводят в две следующие друг за другом ступени. На первой ступени атомы таллия, находящиеся в возбужденном метастабильном состоянии, лазерным излучением с длиной волны, например, 535 нм, возбуждают в резонансное состояние. На второй ступени атомы требуемого изотопа таллия, находящиеся в возбужденном резонансном состоянии, лазерным излучением с длиной волны, например, 444 нм, переводят в состояния Ридберга. На обеих ступенях возбуждения лазерным излучением используют импульсный режим с длительностью импульсов, например, 5-10 нс. После многоступенчатого возбуждения атомы требуемого изотопа таллия ионизируют и извлекают из пучка посредством наложения поперечного электрического поля путем подачи напряжения в импульсном режиме, ограничивающем развитие сверхизлучения с уровней, соответствующих состоянию Ридберга. Предпочтительно, величина напряжения от 10 до 25 кВ, длительность импульсов от 30 до 100 нс. Весь процесс осуществляют в вакууме, характеризующемся уровнем, обеспечивающим протекание процессов для выделения изотопов таллия. Снижаются энергетические затраты, повышается качество лазерного луча. 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике и лазерной технологи и может быть использовано в ядерной физике для разделения изотопов. Изобретение касается способа выделения изотопов таллия, заключающегося в том, что создают пучок атомов таллия и проводят многоступенчатое возбуждение атомов требуемого изотопа, после чего осуществляют ионизацию атомов требуемого изотопа и извлекают ионизованные атомы из пучка посредством наложения электрического поля при условиях, обеспечивающих выделение требуемого изотопа таллия. Многоступенчатое возбуждение атомов требуемого изотопа проводят в две стадии, а именно посредством стадии возбуждения лазерным излучением с использованием лазера на самоограниченном переходе и при условиях, в совокупности обеспечивающих выделение требуемого изотопа таллия, осуществляемой в вакууме, характеризующемся уровнем, обеспечивающим протекание процессов для выделения изотопов таллия, в сочетании с предшествующей ей стадией возбуждения газовым разрядом, осуществляемой в процессе создания пучка атомов таллия путем испарения металлического таллия в испарительной камере и зажигания в ней газового разряда, посредством которого проводят возбуждение атомов таллия в метастабильное состояние, при условиях, в совокупности обеспечивающих переход атомов таллия в метастабильное состояние, после чего формируют в вакууме, характеризующемся уровнем, обеспечивающим протекание процессов для выделения изотопов таллия, пучок атомов таллия в возбужденном метастабильном состоянии. 18 з.п. ф-лы, 3 ил.