CN103041677A - 非链式df/hf激光器放电生成物小型化处理装置 - Google Patents

Abstract

非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置涉及生成物处理技术领域，该装置包括：双侧进气管、排气管、进液管、排液管、匀气管、密封盖和储液槽；密封盖和储液槽形成封闭的环境；双侧进气管的尾端分成两部分，匀气管位于储液槽内，匀气管的两端与双侧进气管的两部分连接；匀气管上分布许多小孔；排气管、进液管和排液管分别与封闭的环境相连。本发明与生成物作用时间长，净化效率高，生成物处理彻底，设备体积小、重量轻，易于操作，方便维护的优点。相应于不同生成物的量可以方便的改变叠加层数，满足生成物净化要求，且该设计便于加工与装配，具有更高的实用性。本发明在狭小空间应用时，可以有效处理放电生成物，净化工作环境。

Description

非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置

技术领域

本发明涉及激光器放电生成物处理技术领域，具体涉及一种非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置。

背景技术

基于化学反应的非链式氟化氘/氟化氢（DF/HF）激光器输出波段为2.6~4.2μm，处于大气传输窗口，覆盖了众多原子及分子的吸收峰，因此在光谱学、激光雷达、大气监测及军事等诸多领域都有重要的应用价值和前景。鉴于非链式DF激光器和HF激光器的工作气体及其放电生成物理化性质像似，在此仅以非链式DF激光器为例进行说明。非链式DF激光器的工作气体通常由SF₆和D₂按一定比例混合配制而成。在高压放电情况下，工作气体发生复杂的化学反应，生成对环境有害的DF、SF₄气体。若将含有这些成分的非链式DF激光器放电生成物直接排入空气中，长期、过量摄入该气体的工作人员会诱发呼吸道疾病、氟骨病等。因此，放电生成物的处理是该类激光器研究和使用中必须考虑的一项专门技术，得到业内专家的广泛关注。如专利公开号为“CN 1593723A”的“全氟化物处理方法”，该方法主要采用了高温等离子反应器将全氟化物做裂解处理，进而将裂解后的气体经燃烧室燃烧除去H₂，最后通入洗涤塔将剩余废气处理干净。该方法可有效地去除有害的含氟化合物，但是它采用了高温等离子反应器、燃烧室等器件，使得操作复杂、维护困难且造价昂贵；目前常用的多级含氟化物气体处理设备均有体积大、重量大的弊端，其使用范围受到限制，特别是对于有空间和环境要求的情况下无法满足实际使用需求，因此不适合于非链式DF激光器的放电生成物处理。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置，该装置解决了现有设备造价高，体积大和操作维修困难的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置，该装置包括：双侧进气管、排气管、进液管、排液管、匀气管、密封盖、储液槽及多个单层净化单元；密封盖和储液槽形成封闭的环境；双侧进气管的尾端分成两部分，匀气管位于储液槽内，匀气管的两端与双侧进气管的两部分连接；匀气管上分布许多小孔；排气管、进液管和排液管分别与封闭的环境相连；多个单层净化单元组合在一起，其内部形成“弓”字型通道。

发明原理：非链式DF激光器的工作物质SF₆和D₂在高压放电条件下发生下述化学反应：SF₆+e→SF₅ ^-+F；SF₆+e→SF₅ ⁺+2e+F；SF₅ ⁺→SF₆+SF₄；2F+D₂→2DF。即非链式DF激光器放电生成物主要为SF₄和DF。这两种气体进入盛有碱液（NaOH）的处理装置后将发生一系列化学反应:SF₄+H₂O=SOF₂+2HF;SOF₂+H₂O=SO₂+2HF；2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O；NaOH+HF=NaF+H₂O；NaOH+DF=NaF+HDO。可见反应后将生成易溶于水的钠盐。由上述化学反应过程可知，1mol SF₆产生的放电生成物需溶质为8mol的NaOH溶液进行中和反应。碱液体积计算公式为：

，式中R为气体常数，T为气体温度，P为激光器工作腔压，V₀为激光腔容积，ρ为NaOH溶液浓度，a:b为SF₆:D₂工作气体配比，η为安全系数，η取≥1的常数。由上述公式可知：如需进一步压缩处理装置的体积，可以采用较高浓度的NaOH溶液。

本发明的有益效果是：非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置具有与生成物作用时间长，净化效率高，生成物处理彻底，设备体积小、重量轻，易于操作，方便维护的优点。本发明采用单层净化单元叠加设计，相应于不同生成物的量可以方便的改变叠加层数，满足生成物净化要求，且该设计便于加工与装配，具有更高的实用性。本发明在狭小空间应用时，可以有效处理放电生成物，净化工作环境。

附图说明

图1本发明非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置的结构图

图2本发明的AA剖视图。

图3单层净化单元的俯视图。

图4单层净化单元的BB剖视图。

图中：1、排液口密封阀，2、排液管，3、储液槽，4、双侧进气管，5、连接杆，6、单层净化单元，6-1、通气孔，6-2、下矩形槽，6-3、上矩形槽，6-4、密封槽，7、螺栓，8、排气口密封阀，9、排气管，10、进液管，11、进液口密封阀，12、双侧进气管密封阀，13、密封盖，14、矩形管道，15、密封圈，16、匀气管和17、陶瓷颗粒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置，该装置包括：排液口密封阀1、排液管2、储液槽3、双侧进气管4、连接杆5、单层净化单元6、螺栓7、排气口密封阀8、排气管9、进液管10、进液口密封阀11、双侧进气管密封阀12、密封盖13、矩形管道14、密封圈15、匀气管16、和陶瓷颗粒17，NaOH溶液通过进液管10穿过密封盖13进入到封闭的环境；双侧进气管4的尾端分成两部分，密封盖13和储液槽3形成封闭的环境；匀气管16位于储液槽3内，匀气管16的两端与双侧进气管4的两部分连接；匀气管16上分布许多小孔，SF₄和DF气体通过双侧进气管4和匀气管16进入到储液槽3，与NaOH溶液进行反应；生成的气体通过排气管9排出，排液管2设置在储液槽3的侧面，且排液口最低点低于储液槽3底面以保证废液完全排出，

每个管上都有密封阀：排液管2安装排液口密封阀1，排气管9安装排气口密封阀8，进液管10安装进液口密封阀11，双侧进气管4安装双侧进气管密封阀12。

储液槽3内置有多个单层净化单元6，如图3和图4所示，其上表面和下表面分布数量相等的下矩形槽6-2和上矩形槽6-3，每个矩形槽的同一端都有通气孔6-1；方形板上下两表面的四周开有用于安置方形密封圈的密封槽6-4。多个完全相同的单层净化单元6均匀叠放在一起，叠放时上方单层净化单元6的下矩形槽6-2与下方单层净化单元6的上矩形槽6-3组合成一个矩形管道14，且上下两个单层净化单元6的通气孔6-1处于矩形管道14的两端，这样进入处理装置的放电生成气体将在单层净化单元6组合内实现“弓”字型流动。依据放电生成物的流量确定单层净化单元6的叠加层数，叠加层数越多，生成物与NaOH溶液发生化学反应越充分，放电生成物处理越彻底。多个单层净化单元6组合安置在储液槽3和密封盖13之间，储液槽3与密封盖13外沿四角对称开有四个螺孔，通过四根连接杆5将它们紧固相连。通过进液管10向储液槽3内添加NaOH溶液，NaOH溶液的添加量以没过最上层单层净化单元6通气孔6-1为宜。储液槽3、单层净化单元6组合的矩形管道14填充有大量形体各异的陶瓷颗粒17，用以减缓气体在NaOH溶液中的流速、增大气液作用面积，提高放电生成物的去除效率。

单层净化单元6为陶瓷材料的方形体，通气孔6-1、下矩形槽6-2、上矩形槽6-3和密封槽6-4在制作陶瓷胚体的过程中加工成型，单层净化单元6由陶瓷胚体烧制而成。带有外沿的方形储液槽3采用机械加工性好、化学稳定性高的ABS朔料材质加工而成，储液槽3内边长与单层净化单元6的矩形槽长度一致，外沿边长等于单层净化单元6的边长加上连接杆5直径的三倍。排液口通过耐强酸、强碱钢丝增强聚氯乙烯（PVC）软管连接排液口密封阀1。双侧进气管4采用聚氯乙烯（PVC）软管，匀气管16的两端各露出储液槽侧面5cm用于安装双侧进气管4。采用双侧进气管4及匀气管16主要为了保证进入各矩形管道14的放电生成物的量近似相同。上述接口间隙采用丙烯酸酯AB胶密封。双侧进气管4的顶端高于进液口的上端面，以防止碱液通过进气口流入激光器。两个单层净化单元6间及单层净化单元6与储液槽2、密封盖13间的密封槽6-4用氟橡胶材质的方形密封圈15密封。密封盖13孔径及外沿尺寸与储液槽2一致且材质相同。如图2所示：密封盖13与储液槽2外沿四角开有四个孔径与连接杆5直径匹配的通孔。储液槽2、单层净化单元6组合体、密封盖13由下至上依次排列，中心对齐，且陶瓷颗粒17稀松地填充在储液槽2和矩形管道14中。储液槽2、密封盖13外沿的通孔间插入四根连接杆5，每根连接杆5两端用一个六角螺栓7将它们压紧。密封盖13上端面开有排气口9和进液口10，它们分别通过聚氯乙烯（PVC）软管连接排气口手动密封阀8和进液口手动密封阀11，接口间隙采用丙烯酸酯AB胶密封。

本实施例中，激光器流道腔容积为1m³， SF₆充气量为2.8-4.5mol，使用浓度为1mol/L的NaOH标准溶液,非链式DF/HF激光器放电生成物处理装置添加碱液的有效容积应不小于36L。单层净化单元6尺寸为45cm×45cm×5cm,矩形槽尺寸均为40cm×4cm×2cm，纵向均匀分布9个矩形槽，组合成的单个矩形管道14尺寸为40cm×4cm×4cm,通气孔直径为4cm,位于矩形槽一端中心。装配6个单层净化单元6累积容积为34.56L。储液槽内尺寸为40cm×40cm×20cm，容积为32L，陶瓷颗粒17的填充量为30L，碱液添加量大于36L。密封盖内尺寸40cm×40cm×15cm，双侧进气管4口径为5cm，排气口口径为5cm，排液口、进液口口径均为2.5cm。按照上述装配规则安装即可。

Claims (6)

1.非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置，其特征在于，该装置包括：双侧进气管、排气管、进液管、排液管、匀气管、密封盖和储液槽；所述双侧进气管的尾端分成两部分，所述密封盖和储液槽形成封闭的环境；所述匀气管位于储液槽内，匀气管的两端与双侧进气管的两部分连接；匀气管上分布许多小孔；所述排气管、进液管和排液管分别与封闭的环境相连。

2.如权利要求1所述的非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置，其特征在于，所述双侧进气管、排气管、进液管和排液管的端口都有一个密封阀。

3.如权利要求1所述的非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置，其特征在于，还装置还包括：连接杆和螺栓；所述密封盖和储液槽形成封闭的环境通过连接杆和螺栓固定。

4.如权利要求1所述的非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置，其特征在于，所述密封盖和储液槽形成封闭的环境内包括多个单层净化单元；每个单层净化单元上表面和下表面分布数量相同个矩形槽；单层净化单元每个矩形槽的同一端都有通气孔；多个单层净化单元颠倒放置，相邻单层净化单元的下矩形槽与上矩形槽组合成一个弓形通道。

5.如权利要求4所述的非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置，其特征在于，所述单层净化单元的上表面和下表面都具有密封槽，密封圈扣在密封槽里。

6.如权利要求1或4所述的非链式DF/HF激光器放电生成物小型化处理装置，其特征在于，所述储液槽和矩形槽内放置陶瓷颗粒。

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