DE2913337C2

DE2913337C2 -

Info

Publication number: DE2913337C2
Application number: DE19792913337
Authority: DE
Inventors: Marcel Neve De Mevergnies; Paul Mol Be Fettweis
Original assignee: Studiecentrum Voor Kernenergie Sck Schaerbeek Be
Current assignee: Studiecentrum Voor Kernenergie Sck Schaerbeek Be
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1979-04-03
Publication date: 1987-08-13
Also published as: DE2913337A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung einer gasförmigen Isotopenmischung mit Cl- und/oder C-Isotopen durch Bestrahlung eines Gemisches aus CF₂Cl₂ und O₂ mit einem gepulsten und fokussierten CO₂-Laserstrahl, und sie betrifft ferner die Verwendung der hergestellten Isotopengemische.The invention relates to a method for enriching a gaseous isotope mixture with Cl and / or C isotopes by irradiating a mixture of CF₂Cl₂ and O₂ with one pulsed and focused CO₂ laser beam, and it affects furthermore the use of the isotope mixtures produced.

Nach J. L. Lyman, S. D. Rockwood in "J. Appl. Phys.", 47, 596 (1976), und M. C. Gower, K. W. Billman in "Appl. Phys. Lett.", 30, 514 (1977), ist es bekannt, nicht-umgesetztes CF₂Cl₂ mit ¹³C anzureichern unter Verwendung eines Strahls eines CO₂- Lasers P (20) (001-100) mit einer Wellenzahl von 944 cm^-1. J. J. Ritter und S. M. Freund haben in "JC. SC. Chem. Comm." (1976), S. 811-813, die bei 1333 Pa bewirkte Anreicherung von nicht-umgesetztem CF₂Cl₂ mit ¹³C und des gebildeten COF₂ mit ¹²C mittels eines Laserstrahls P (36) (001-100) mit einer Wellenzahl von 929 cm^-1 sowie die Anreicherung von nicht- umgesetztem CF₂Cl₂ mit ¹²C mittels eines Laserstrahls R (18) (001-020) mit einer Wellenzahl von 1077 cm^-1 beschrieben und weisen besonders darauf hin, daß die unter diesen Bedingungen durchgeführte Laserphotolyse isotopisch selektiv für Kohlenstoff ist. Bei relativ hohen Drücken von etwa 1600 Pa werden auch die von G. A. Hill et al. in "J. Am. Chem. Soc.", 99, 6521 bis 6526 (1977), beschriebenen Untersuchungen über CO₂-Laser-induzierte Reaktionen von CF₂Cl₂, gegebenenfalls unter Zusatz von Gasen wie O₂, bei Wellenzahlen von 921 und 1088 cm^-1 durchgeführt. According to JL Lyman, SD Rockwood in "J. Appl. Phys.", 47, 596 (1976), and MC Gower, KW Billman in "Appl. Phys. Lett.", 30, 514 (1977), it is known Enrich unreacted CF₂Cl₂ with 13C using a beam of CO₂ laser P (20) (001-100) with a wave number of 944 cm ^-1 . JJ Ritter and SM Freund wrote in "JC. SC. Chem. Comm." (1976), pp. 811-813, the enrichment at 1333 Pa of unreacted CF₂Cl₂ with 13 C and the COF₂ formed with 12 C using a laser beam P (36) (001-100) with a wave number of 929 cm ^-1 and described the enrichment of unreacted CF₂Cl₂ with ¹²C using a laser beam R (18) (001-020) with a wave number of 1077 cm ^-1 and particularly indicate that the laser photolysis carried out under these conditions is isotopically selective for carbon. At relatively high pressures of approximately 1600 Pa, those described by GA Hill et al. in "J. Am. Chem. Soc.", 99, 6521 to 6526 (1977), described studies on CO₂-laser-induced reactions of CF₂Cl₂, optionally with the addition of gases such as O₂, at wave numbers of 921 and 1088 cm ^-1 carried out.

Keines der beschriebenen Verfahren erlaubt die Erzielung einer ausreichenden Anreicherung mit Kohlenstoffisotopen, um eine praktische und insbesondere industrielle Anwendung derselben zu ermöglichen und in diesen mehr wissenschaftlichen Untersuchungen ist kein Hinweis über eine Anreicherung mit Chlorisotopen zu finden.None of the methods described allows one to be achieved sufficient enrichment with carbon isotopes to a practical and especially industrial application of the same to enable and in these more scientific Examinations is no indication of an enrichment with Finding chlorine isotopes.

Das bis heute wirtschaftlich meistversprechende Verfahren zur Herstellung von ¹³C scheint dasjenige zu sein, bei dem bis zu 90% mit ¹³C angereichertes CO erhalten wird durch Destillieren von flüssigem CO bei tiefen Temperaturen (vgl. "Stable isotopes in the Life Sciences", IAEA, Wien 1977, S. 14 und 15). Die Kosten für das nach diesem Verfahren erhaltene ¹³C scheinen jedoch verhältnismäßig hoch zu sein. Weitere, jedoch nicht energieeffiziente Verfahren, die auf getrennte Kohlenstoff- und Chlorisotopen angewendet werden, sind folgende: die Diffusion durch eine Membran, die Thermodiffusion beispielsweise nach dem Clusius-Dickel-Verfahren, die elektromagnetische Massentrennung.The most promising process to date to produce 13 C appears to be the one where up to 90% of 13C-enriched CO is obtained by Distilling liquid CO at low temperatures (cf. "Stable isotopes in the Life Sciences", IAEA, Vienna 1977, p. 14 and 15). The cost of what you received by this procedure However, 13 C appears to be relatively high. Further, however, not energy efficient processes that are separate Carbon and chlorine isotopes are applied, are the following: diffusion through a membrane, thermal diffusion for example according to the Clusius-Dickel method, electromagnetic mass separation.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Anreicherung einer gasförmigen Isotopenmischung mit Chlor- und/ oder Kohlenstoffisotopen auf energetisch, technisch, wirtschaftlich und industriell gangbare Weise.The aim of the present invention is a method for enrichment a gaseous isotope mixture with chlorine and / or carbon isotopes on energetic, technical, economical and industrially viable way.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein Gemisch aus CF₂Cl₂ und O₂ mit einem gepulsten und fokussierten Laserstrahl bei einem O₂-Partialdruck von 133,3 bis 266,6 Pa und einem CF₂Cl₂-Partialdruck von 33,3 bis 666,5 Pa bei einer optischen Frequenz bestrahlt, die einer Wellenzahl entspricht, die innerhalb der Bande 920 bis 945 cm^-1 liegt zur Anreicherung des nicht-umgesetzten CF₂Cl₂ mit ³⁷Cl, innerhalb der Bande 1050 bis 1075 cm^-1 liegt zur Gewinnung von mit ¹³C angereichertem COF₂ und/oder innerhalb der Bande 1080 bis 1095 cm^-1 liegt zur Anreicherung des nicht-umgesetzten CF₂Cl₂ mit ³⁵Cl und ¹³C.To achieve this goal, according to the invention, a mixture of CF₂Cl₂ and O₂ with a pulsed and focused laser beam at an O₂ partial pressure of 133.3 to 266.6 Pa and a CF₂Cl₂ partial pressure of 33.3 to 666.5 Pa at irradiated optical frequency, which corresponds to a wave number, which is within the band 920 to 945 cm ^-1 to enrich the unreacted CF₂Cl₂ with ³⁷Cl, within the band 1050 to 1075 cm ^-1 is to obtain COF₂ enriched with ¹³C and / or is within the band 1080 to 1095 cm ^-1 to enrich the unreacted CF₂Cl₂ with ³⁵Cl and ¹³C.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung von mit ¹³C angereichertem COF₂ aus einem Gemisch von CF₂Cl₂ und O₂ dieses Gemisch zuerst bei einer optischen Frequenz innerhalb der Bande von 1050 bis 1075 cm^-1 bestrahlt, um hauptsächlich die folgende Reaktion zu bewirken:According to a special embodiment of the invention, for the production of 13 C-enriched COF₂ from a mixture of CF₂Cl₂ and O₂, this mixture is first irradiated at an optical frequency within the band from 1050 to 1075 cm ^-1 , mainly to effect the following reaction:

¹³CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹³COF₂ + Cl₂¹³CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹³COF₂ + Cl₂

Das gebildete, mit ¹³C angereicherte COF₂ wird abgetrennt, das gebildete COF₂ wird in CF₂Cl₂ umgewandelt, mit dem dabei erhaltenen, mit ¹³C angereicherten CF₂Cl₂ wird eine zweite ähnliche Bestrahlung durchgeführt, und das erneut in einer höheren Konzentration gebildete, mit ¹³C angereicherte COF₂ wird abgetrennt.The COF₂ enriched with 13 C is separated off, the COF₂ formed is converted into CF₂Cl₂ with which CF₂Cl₂, obtained with ¹³C, becomes a second similar radiation performed, and again in a formed higher concentration, enriched with 13 C COF₂ is separated.

Bei einer anderen speziellen Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung von mit ¹³C angereichertem COF₂ ein Gemisch von CF₂Cl₂ und O₂ einer ersten Bestrahlung innerhalb einer Bande von 1080 bis 1095 cm^-1, vorzugsweise zwischen 1085 und 1090 cm^-1, unterworfen, um hauptsächlich die folgende Reaktion zu bewirken:In another special embodiment of the invention, a mixture of CF₂Cl₂ and O₂ is subjected to a first irradiation within a band of 1080 to 1095 cm ^-1 , preferably between 1085 and 1090 cm ^-1 , mainly to produce the following to produce 13 C-enriched COF₂ To cause reaction:

¹²CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹²COF₂ + Cl₂ .¹²CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹²COF₂ + Cl₂.

Das gebildete COF₂ wird abgetrennt, und das remanente, bereits mit ¹³C angereicherte CF₂Cl₂ wird nach der ersten Bestrahlung einer zweiten Bestrahlung innerhalb der Bande von 1050 bis 1075 cm^-1 unterworfen zur Bildung von mit ¹³C in einer höheren Konzentration angereichertem COF₂ entsprechend der folgenden Reaktion:The COF₂ formed is separated off and the remanent CF₂Cl₂, already enriched with 13 C, is subjected to a second irradiation within the band from 1050 to 1075 cm ^-1 after the first irradiation to form COF 2 enriched with 13 C in a higher concentration in accordance with the following reaction:

¹³CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹³COF₂ + Cl₂ .¹³CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹³COF₂ + Cl₂.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dann, wenn die Bestrahlung bei einer optischen Frequenz durchgeführt wird, die einer Wellenzahl entspricht, die innerhalb der Bande von 1050 bis 1075 cm^-1 liegt, die Bestrahlung mit einem CO₂-Laser durchgeführt, bei dem das zugeführte Gas praktisch keinen Stickstoff enthält und der CF₂Cl₂-Partialdruck in der zu bestrahlenden Mischung zwischen 266,6 und 533,2 Pa gehalten wird.According to a preferred embodiment of the invention, when the irradiation is carried out at an optical frequency which corresponds to a wave number which is within the band from 1050 to 1075 cm ^-1 , the irradiation is carried out with a CO₂ laser, in which the supplied Gas contains practically no nitrogen and the CF₂Cl₂ partial pressure in the mixture to be irradiated is kept between 266.6 and 533.2 Pa.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand eines die Erfindung nicht beschränkenden Beispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung hervor. Dabei zeigtFurther details, features and advantages of the invention go out the following description based on a not the invention limiting example and with reference to the Drawing. It shows

Fig. 1 ein Diagramm, welches die Anreicherungsfaktoren für Kohlenstoff- und Chlorisotopen in dem nicht-umgesetzten CF₂Cl₂ als Funktion der Wellenzahl eines CO₂-Lasers bei einer Bestrahlung einer Mischung von CF₂Cl₂ und O₂ zeigt, Fig. 1 is a diagram in which unreacted CF₂Cl₂ as a function of the wave number of a CO₂ laser at an irradiation of a mixture of CF₂Cl₂ and O₂ shows the enrichment factors for carbon and chlorine isotopes

Fig. 2 ein Diagramm, welches den Anreicherungsfaktor β(³⁵Cl/³⁷Cl), erhalten bei einer Bestrahlung mit einer Wellenzahl von etwa 1085 cm^-1, als Funktion des Partialdruckes der Mischungskomponenten CF₂Cl₂ und O₂ zeigt, Fig. 2 is a diagram showing the enrichment factor β (³⁵Cl / ³⁷Cl) obtained at an irradiation having a wave number of about 1085 cm ^-1, as a function of the partial pressure of the mixture components is CF₂Cl₂ and O₂,

Fig. 3 ein Diagramm, welches den Anreicherungsfaktor β(¹²C/¹³C), erhalten durch eine Bestrahlung mit einer Wellenzahl von etwa 1056 cm^-1, als Funktion des CF₂Cl₂-Partialdruckes in der Gasmischung von CF₂Cl₂+O₂ zeigt, Fig. 3 is a diagram which receive the enrichment factor β (¹²C / ¹³C), shows by irradiation with a wave number of about 1056 cm ^-1, as a function of CF₂Cl₂ partial pressure in the gas mixture of CF₂Cl₂ + O₂,

Fig. 4 ein Diagramm, welches einerseits den Anreicherungsfaktor b(¹³C/¹²C) und andererseits den Anreicherungsfaktor β(³⁵Cl/³⁷Cl) und die relative Menge an gebildetem COF₂ als Funktion des CF₂Cl₂-Partialdruckes in der bestrahlten Gasmischung bei Anwendung einer Bestrahlung mit einer Wellenzahl von etwa 1089 cm^-1 zeigt, Fig. 4 is a diagram showing on the one hand the enrichment factor b (¹³C / ¹²C) and on the other hand the enrichment factor β (³⁵Cl / ³⁷Cl) and the relative amount of COF₂ formed as a function of the CF₂Cl₂ partial pressure in the irradiated gas mixture when using radiation with a wave number of about 1089 cm ^-1 shows

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Längsquerschnittes durch eine Komponente der Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann. Fig. 5 is a schematic representation of a longitudinal cross section through a component of the device that can be used to carry out the method according to the invention.

CF₂Cl₂ weist im infraroten Bereich zwei starke Absorptionsbanden, γ₁ und γ₆, mit einer Wellenlänge auf, die innerhalb des Bereiches eines CO₂-Lasers liegt. Wenn gasförmiges Freon mit einem gepulsten und fokussierten CO₂-Laserstrahl bestrahlt wird, ergibt sich daraus, daß neben den beiden Banden γ₁ und γ₆, wie in der Fig. 1 dargestellt, CF₂Cl₂-Moleküle dissoziiert werden, wobei die Hauptendprodukte von Interesse C₂F₄ und Cl₂ sind. Wird ein Gemisch von CF₂Cl₂ und O₂ bestrahlt, so erhält man hauptsächlich COF₂ und Cl₂.CF₂Cl₂ has two strong absorption bands in the infrared range, γ ₁ and γ ₆, with a wavelength that is within the range of a CO₂ laser. If gaseous freon is irradiated with a pulsed and focused CO₂ laser beam, it follows that, in addition to the two bands γ ₁ and γ ₆, as shown in Fig. 1, CF₂Cl₂ molecules are dissociated, the main end products of interest C₂F₄ and Are Cl₂. If a mixture of CF₂Cl₂ and O₂ is irradiated, mainly COF₂ and Cl₂ are obtained.

Für die verschiedenen Isotopenmoleküle von CF₂Cl₂, wie z. B. ¹²CF₂³⁵Cl₂, ¹³CF₂³⁵Cl₂ oder ¹²CF₂³⁵Cl³⁷Cl, scheinen die Absorptionsmaxima innerhalb der Banden γ₁ und γ₆ bei Wellenlängen zu liegen, die etwas voneinander verschieden sind (ein Phänomen, das als "Isotopenverschiebung" des optischen Spektrums bekannt ist). Wird die Wellenlänge des CO₂-Lasers, mit dem beispielsweise ein Gemisch von CF₂Cl₂ und O₂ bestrahlt wird, geändert, so ist festzustellen, daß die eine oder andere Isotopenart von CF₂Cl₂ bevorzugt reagiert. Man erhält somit nach Durchführung der Bestrahlungsreaktion Produkte wie CF₂Cl₂, COF₂, Cl₂, deren Isotopenzusammensetzung sich relativ zu der ursprünglich natürlichen Zusammensetzung geändert hat.For the different isotope molecules of CF₂Cl₂, such as. B. ¹²CF₂³⁵Cl₂, ¹³CF₂³⁵Cl₂ or ¹²CF₂³⁵Cl³⁷Cl, the absorption maxima within the bands γ ₁ and γ ₆ seem to be at wavelengths that are slightly different from each other (a phenomenon known as "isotope shift" of the optical spectrum). If the wavelength of the CO₂ laser, with which, for example, a mixture of CF₂Cl₂ and O₂ is irradiated, is changed, it should be noted that one or the other isotope type of CF₂Cl₂ reacts preferentially. Thus, after carrying out the irradiation reaction, products such as CF₂Cl₂, COF₂, Cl₂, the isotope composition of which has changed relative to the originally natural composition, are obtained.

Bei einer speziellen Auswahl des Bestrahlungsbereiches gemäß der Erfindung scheint der Energieverbrauch relativ zu der erzielten Wirkung ein Minimum zu besitzen. Entsprechende Messungen haben gezeigt, daß zur Zersetzung eines CF₂Cl₂-Moleküls etwa 200 IR- Photonen aus einem TEA-CO₂-Laser erforderlich sind.With a special selection of the radiation area according to the Invention energy consumption seems relative to that achieved Effect to have a minimum. Have appropriate measurements shown that to decompose a CF₂Cl₂ molecule about 200 IR Photons from a TEA-CO₂ laser are required.

Ein Laserimpuls von 1 Joule kann somit etwaA laser pulse of 1 joule can therefore be about

zersetzen. Der Gesamt-Target-Wirkungsgrad des verwendeten Lasers beträgt etwa 2% in der Weise, daß 1 kWh oder 3,6×10⁶ Joule elektrische Primärenergie theoretisch die selektive Zersetzung (vom Isotopenstandpunkt aus betrachtet) vondecompose. The total target efficiency of the used Lasers is about 2% in such a way that 1 kWh or 3.6 × 10⁶ joules electrical primary energy theoretically selective decomposition (viewed from the isotope point of view) from

d. h. 4,32 mg CF₂Cl₂ erlauben. d. H. Allow 4.32 mg CF₂Cl₂.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf einer Reihe von experimentellen Tests, bei denen Gemische von CF₂Cl₂ und O₂ mittels Laserstrahlen bei Frequenzen in drei verschiedenen Bereichen bestrahlt wurden zwischen den Grundfrequenzen bei einer Wellenzahl γ₆ (922 cm^-1) und γ₁ (1099 cm^-1) mit Impulsen mit einer Energie von etwa 1 Joule und einer Dauer von 80 FWHM und 200 ns FW ("FWHM=die volle Breite beim Halbmaximum" und "FW= die volle Breite", sie bedeuten somit die volle Breite der Hälfte der Amplitudenhöhe bzw. die volle Breite auf der horizontalen Amplitudenachse). Bei dem dafür verwendeten Laser handelte es sich um einen CO₂-Laser (Lumonics Mod. 203), bei dem das zugeführte Gas keinen N₂ enthielt.The method according to the invention is based on a series of experimental tests in which mixtures of CF₂Cl₂ and O₂ were irradiated by means of laser beams at frequencies in three different areas between the fundamental frequencies at a wave number γ ₆ (922 cm ^-1 ) and γ ₁ (1099 cm ^-1 ) with pulses with an energy of about 1 joule and a duration of 80 FWHM and 200 ns FW ("FWHM = the full width at half maximum" and "FW = the full width", they thus mean the full width of half the amplitude height or the full width on the horizontal amplitude axis). The laser used for this was a CO₂ laser (Lumonics Mod. 203), in which the gas supplied did not contain any N₂.

Ähnliche Tests wurden auch mit einem CO₂-Laser durchgeführt, bei dem das zugeführte Gas die folgenden relativen Konzentrationen aufwies: CO₂=1; N₂ zwischen 0,20 und 0,45, He zwischen 4,0 und 4.5.Similar tests were also carried out with a CO₂ laser where the gas supplied has the following relative concentrations had: CO₂ = 1; N₂ between 0.20 and 0.45, He between 4.0 and 4.5.

Typische Werte, die jedoch nicht notwendigerweise Optimalwerte darstellen, sind in Abhängigkeit von der Struktur des verwendeten CO₂-Lasers CO₂/N₂/He=1/0,22/4,44.Typical values, but not necessarily optimal values represent, depending on the structure of the used CO₂ lasers CO₂ / N₂ / He = 1 / 0.22 / 4.44.

Der Absolutwert der gesamten Strömungsgeschwindigkeit bzw. Strömungsrate der Gaszufuhr liegt im allgemeinen zwischen 1 l und einigen Litern pro Minute, wobei der genaue Wert nicht kritisch ist und hauptsächlich eine Funktion der Repetitionsrate des CO₂-Lasers vom TEA-Typ und der Herstellungsdetails desselben ist. Wenn N₂ in der Gaszufuhr des CO₂-Lasers vorhanden ist, nimmt die Amplitude eines Impulses von 1 Joule um 50% ab, bezogen auf einen Impuls von 1 Joule, der mit einem CO₂-Laser erhalten wird, bei dem die Gaszufuhr kein N₂ enthält, während die Dauer eines solchen Impulses um einen Faktor von etwa 20 vergrößert wird. The absolute value of the total flow velocity or flow rate the gas supply is generally between 1 l and a few liters per minute, the exact value not being critical and is mainly a function of the repetition rate of the CO₂ laser of the TEA type and the manufacturing details of the same. If N₂ is present in the gas supply of the CO₂ laser, the Amplitude of a pulse of 1 joule decreases by 50%, based on one Pulse of 1 joule, which is obtained with a CO₂ laser, in which the gas supply contains no N₂, during the duration of such Pulse is increased by a factor of about 20.

Es wird Gebrauch gemacht von einer Bestrahlungszelle aus rostfreiem Stahl mit NaCl-Fenstern mit einem Durchmesser von 3 cm und einem Gesamtgasvolumen von 180 cm³. Die Zelle war durch ein Nadelventil mit einem 4-Pol-Massenspektrometer verbunden. Das verwendete CF₂Cl₂war ein in Flaschen abgefülltes Gas, das durch Destillation gereinigt wurde, wobei die Bestrahlungen bei Raumtemperatur durchgeführt wurden. Bei jedem dieser Tests wurde der Anreicherungsfaktor β in dem remanenten (nicht-umgesetzten) CF₂Cl₂ sowohl für die Kohlenstoff- als auch die Chlorisotope errechnet, d. h., es wurde das Verhältnis R/R₀ errechnet, worin R₀ das Verhältnis der natürlichen Konzentration ¹³C/¹²C, ¹²C/¹³C, ³⁵Cl/³⁷Cl oder ³⁷Cl/³⁵Cl und R das gleiche Verhältnis nach der Bestrahlung darstellen. Alle Ergebnisse wurden auf eine auftreffende Impulsenergie von 1 Joule, ein Gesamtgasvolumen von 180 cm³ und entweder 1250 Laserimpulse (im Falle der Fig. 1 und 2) oder 1500 Laserimpulse (im Falle der Fig. 3 und 4) genormt. Die Ergebnisse bezüglich des Einflusses der Änderung der Laser-Wellenzahl auf den Anreicherungsfaktor β sind in dem in der Fig. 1 dargestellten Diagramm angegeben, in dem die ausgefüllten Punkte Kohlenstoffisotopen und die hohlen Punkte Chlorisotopen entsprechen. So gibt beispielsweise "β(¹³C/¹²C)" das Verhältnis R/R₀ an worin R₀=¹³C/¹²C vor der Bestrahlung der Gasmischung und R=¹³C/¹²C nach der Bestrahlung der gleichen Mischung bedeuten.Use is made of a stainless steel radiation cell with NaCl windows with a diameter of 3 cm and a total gas volume of 180 cm³. The cell was connected to a 4-pole mass spectrometer by a needle valve. The CF₂Cl₂ used was a bottled gas which was purified by distillation, the irradiations being carried out at room temperature. In each of these tests, the enrichment factor β in the remanent (unreacted) CF₂Cl₂ was calculated for both the carbon and the chlorine isotopes, ie, the ratio R / R₀ was calculated, where R ₀ is the ratio of the natural concentration 13 C / 12 C , ¹²C / ¹³C, ³⁵Cl / ³⁷Cl or ³⁷Cl / ³⁵Cl and R represent the same ratio after irradiation. All results were standardized to an impulse energy of 1 joule, a total gas volume of 180 cm³ and either 1250 laser pulses (in the case of FIGS. 1 and 2) or 1500 laser pulses (in the case of FIGS. 3 and 4). The results regarding the influence of the change in the laser wave number on the enrichment factor β are given in the diagram shown in FIG. 1, in which the filled points correspond to carbon isotopes and the hollow points to chlorine isotopes. For example, " β (13C / 12C)" indicates the ratio R / R₀ where R₀ = 13C / 12C before irradiation of the gas mixture and R = 13C / 12C after irradiation of the same mixture.

Aus dem Diagramm der Fig. 1 ist zu ersehen, daß für jeden der drei obengenannten Bestrahlungsbereiche von 920 bis 945 cm^-1, 1050 bis 1075 cm^-1 und 1080 bis 1095 cm^-1 das Optimum etwa im Zentrum oder in der Nähe des Zentrums dieser Bereiche liegt. Es ist auch möglich, aus dem Diagramm in der Fig. 1 erfindungsgemäß abzuleiten, daß durch Anpassung des Lasers und insbesondere durch Verwendung eines CO₂-Lasers in der Weise, daß er eine Strahlung innerhalb der Bande von 1055 bis 1075 cm^-1 erzeugt, die Isotopenart ¹³CF₂Cl₂ bevorzugt zersetzt wird. Wenn daher Sauerstoff dem CF₂Cl₂ in der Bestrahlungszelle zugesetzt wird, erhält man mit ¹³C angereichertes COF₂, entsprechend der folgenden Gleichung:It can be seen from the diagram in FIG. 1 that for each of the three above-mentioned radiation ranges from 920 to 945 cm ^-1 , 1050 to 1075 cm ^-1 and 1080 to 1095 cm ^-1 the optimum is approximately in the center or in the vicinity of the center of these areas. It is also possible to derive from the diagram in Fig. 1 according to the invention that by adapting the laser and in particular by using a CO₂ laser in such a way that it generates radiation within the band of 1055 to 1075 cm ^-1 , the Isotope type ¹³CF₂Cl₂ is preferably decomposed. Therefore, if oxygen is added to the CF₂Cl₂ in the radiation cell, COF₂ enriched with 13 C is obtained according to the following equation:

¹³CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹³COF₂ + Cl₂ (1)¹³CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹³COF₂ + Cl₂ (1)

Die IR-Absorption durch ¹²CF₂Cl₂ ist in dieser Wellenzahl-Bande sehr gering, sie ist jedoch vorhanden. Dabei erhält man also auch eine Reaktion entsprechend der folgenden Gleichung:The IR absorption by ¹²CF₂Cl₂ is in this wave number band very small, but it is there. So you also get one Response according to the following equation:

¹²CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹²COF₂ + Cl₂ . (2)¹²CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹²COF₂ + Cl₂. (2)

Die Wahrscheinlichkeit des Ablaufs der Reaktion gemäß Gleichung (2) pro Molekül ist um mindestens den Faktor 10 geringer als diejenige der Reaktion gemäß der Gleichung (1). In dem unbestrahlten CF₂Cl₂ ist jedoch der Mengenanteil an ¹²CF₂Cl₂ etwa um den Faktor 100 größer als der Mengenanteil an ¹³CF₂Cl₂; die nach der Gleichung (1) erhaltene Verbindung ¹³COF₂ ist nicht rein, und diese Verbindung wird durch die Reaktionsprodukte gemäß Gleichung (2) verunreinigt.The probability of the reaction proceeding according to the equation (2) per molecule is at least 10 times less than that the reaction according to equation (1). In the unirradiated CF₂Cl₂ is the amount of ¹²CF₂Cl₂ by about the factor 100 greater than the proportion of ¹³CF₂Cl₂; that according to the equation (1) Compound 13 COF₂ obtained is not pure, and this compound is contaminated by the reaction products according to equation (2).

Die Reaktion gemäß Gleichung (2) wird verbessert durch eine Laserbestrahlung innerhalb der Bande von 1080 bis 1095 cm^-1. In einem solchen Fall erhält man nach der Abtrennung des gebildeten COF₂ eine Anreicherung des nicht-umgesetzten oder remanenten CF₂Cl₂ mit ¹³C.The reaction according to equation (2) is improved by laser radiation within the band from 1080 to 1095 cm ^-1 . In such a case, after the COF₂ formed has been separated off, the unreacted or remanent CF₂Cl₂ is enriched with 13 C.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung erhält man zu 90 bis 100% mit ¹³C angereichertes COF₂ bei Anwendung von zwei aufeinanderfolgenden Laserbestrahlungen, wobei die Arbeitsgänge wie folgt durchgeführt werden: According to a special embodiment of the invention, one obtains 90 to 100% ¹³C enriched COF₂ when using two successive laser irradiations, the operations be carried out as follows:

Eine Gasmischung von CF₂Cl₂ und O₂ wird mit einem Laser innerhalb der Bande von 1050 bis 1075 cm^-1 bestrahlt, und die Bestrahlung wird erfindungsgemäß in dem Augenblick gestoppt, in dem das gebildete COF₂ eine Anreicherung mit ¹³C erreicht hat, die zwischen 5 und 20% und vorzugsweise bei etwa 10% liegt. Das auf diese Weise angereicherte COF₂ wird abgetrennt und unter Anwendung eines an sich bekannten chemischen Verfahrens wieder in CF₂Cl₂ rückverwandelt, das einer zweiten ähnlichen Bestrahlung unterworfen wird. Die Reaktion gemäß Gleichung (1) setzt erneut ein unter Bildung einer erneuten Anreicherung des gebildeten COF₂, und diesmal bis zu 100% mit ¹³C.A gas mixture of CF₂Cl₂ and O₂ is irradiated with a laser within the band from 1050 to 1075 cm ^-1 , and the irradiation is stopped according to the invention at the moment when the COF₂ formed has reached 13 C, which is between 5 and 20% and is preferably about 10%. The COF₂ enriched in this way is separated off and converted back into CF₂Cl₂ using a chemical process known per se, which is subjected to a second similar radiation. The reaction according to equation (1) starts again with the formation of a new enrichment of the COF₂ formed, and this time up to 100% with 13 C.

Ein Beispiel für die chemische Art der Abtrennung des COF₂ und die Umwandlung desselben in CF₂Cl₂ ist das folgende:An example of the chemical way of separating the COF₂ and Converting it to CF₂Cl₂ is the following:

1. The mixture COF₂ + CF₂Cl₂ is subjected to hydrolysis, the following reaction occurs: COF₂ + H₂O → CO₂ + 2 HF, while the CF₂Cl₂ remains stable;
2. the CO₂ and CF₂Cl₂ formed by distillation separated from each other at about -70 ° C;
3. CO₂ is reduced to CO;
4. hydrogenation of the CO produces methane after the reaction CO + 3 H₂ → CH₄ + H₂O at a temperature between 240 and 300 ° C in the presence of a nickel catalyst;
5. The methane is chlorinated after the reaction CH₄ + 4 Cl₂ → CCl₄ +4 HCl;
6. by partially fluorinating the CCl₄ formed again CF₂Cl₂ after the reaction CCl₄ + F₂ → CF₂Cl₂ + Cl₂.

Das bei der vorstehend beschriebenen zweiten Bestrahlung gebildete COF₂ wird nach dem oben unter (1) und (2) beschriebenen Verfahren abgetrennt. Es ist auch erfindungsgemäß möglich, die Konzentration an ¹³C weiter zu erhöhen durch zusätzliche aufeinanderfolgende Bestrahlungen, an die sich jeweils eine Umwandlung des gebildeten COF₂ in CF₂Cl₂ anschließt.The one formed in the second irradiation described above COF₂ is by the method described in (1) and (2) separated. It is also possible according to the invention, the concentration to further increase at 13 C by additional successive Irradiations, each followed by a conversion of the formed Connects COF₂ in CF₂Cl₂.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung erhält man das mit ¹³C angereicherte COF₂, indem man zuerst eine Mischung von CF₂Cl₂ und O₂ einer Bestrahlung mittels eines Lasers innerhalb der Bande von 1080 bis 1095 cm^-1, vorzugsweise innerhalb der Bande von 1085 bis 1090 cm^-1, unterwirft. Dies führt zu einer Reaktion, die gemäß Gleichung (2) für den größten Teil einsetzt oder die mit anderen Worten zur Bildung von ¹²COF₂ führt. Die Laserbestrahlung wird erfindungsgemäß gestoppt, wenn das remanente CF₂Cl₂ zu etwa 10% mit ¹³C angereichert ist, wonach das COF₂ abgetrennt wird. Das auf diese Weise angereicherte remanente CF₂Cl₂ wird danach einer erneuten Bestrahlung mittels eines Lasers unterworfen, diesmal innerhalb der Band von 1050 bis 1075 cm^-1 entsprechend der ersten Stufe der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Die Reaktion gemäß Gleichung (1) wird dadurch auf selektive Weise bewirkt, und es entsteht COF₂, das zu etwa 90% mit ¹³C angereichert ist.In another embodiment of the invention, the 13 C-enriched COF₂ is obtained by first mixing a mixture of CF₂Cl₂ and O₂ with a laser by means of a laser within the band from 1080 to 1095 cm ^-1 , preferably within the band from 1085 to 1090 cm ^-1 , submits. This leads to a reaction which begins according to equation (2) for the most part or which in other words leads to the formation of ¹²COF₂. The laser radiation is stopped according to the invention when the remanent CF₂Cl₂ is enriched to about 10% with 13 C, after which the COF₂ is separated. The remanent CF₂Cl₂ enriched in this way is then subjected to renewed irradiation by means of a laser, this time within the band from 1050 to 1075 cm ^{-1 in} accordance with the first stage of the embodiment described above. The reaction according to equation (1) is thereby effected in a selective manner, and COF 2 is formed, which is enriched to approximately 90% with 13 C.

Im Zusammenhang mit dieser zuletzt genannten Ausführungsform sei darauf hingewiesen, daß neben einer Anreicherung mit ¹³C gleichzeitig auch eine Anreicherung mit ³⁵Cl erhalten wird. Aus den vorstehenden Ausführungen und hauptsächlich aus der Fig. 1 ist somit zu entnehmen, daß die industrielle Trennung von ¹³C-Isotopen durch IR-Bestrahlung einer Mischung von CF₂Cl₂ und O₂ mittels eines pulsierenden und fokussierten Laserstrahls innerhalb des Bereiches von 1050 bis 1075 cm^-1 in der Weise bewirkt werden kann, daß eine ausgeprägte Anreicherung mit ¹³C bei dem gemäß der Gleichung (1) gebildeten COF₂ erhalten wird. Es ist auch möglich, dieses Ergebnis durch Bestrahlung einer ähnlichen Mischung innerhalb des Bereiches von 1080 bis 1095 cm^-1 zu erzielen.In connection with this last-mentioned embodiment, it should be pointed out that in addition to an enrichment with 13 C, an enrichment with 33 Cl is also obtained at the same time. From the above statements and mainly from Fig. 1 it can thus be seen that the industrial separation of 13 C isotopes by IR irradiation of a mixture of CF₂Cl₂ and O₂ by means of a pulsating and focused laser beam within the range from 1050 to 1075 cm ^-1 can be effected in such a way that a pronounced enrichment with 13 C is obtained in the COF 2 formed according to equation (1). It is also possible to achieve this result by irradiating a similar mixture within the range of 1080 to 1095 cm ^-1 .

Die industrielle Trennung bzw. Abtrennung von Chlorisotopen aus einer Mischung CF₂Cl₂/O₂ kann erzielt werden durch Durchführung der Bestrahlung mit einem Laser innerhalb des Bereiches von 920 bis 945 cm^-1 zur Herstellung von mit ³⁷Cl angereichertem CF₂Cl₂, und innerhalb des Bereiches von 1080 bis 1095 cm^-1 zur Herstellung von mit ³⁵Cl angereichertem CF₂Cl₂.The industrial separation or separation of chlorine isotopes from a mixture CF₂Cl₂ / O₂ can be achieved by carrying out the irradiation with a laser within the range from 920 to 945 cm ^-1 to produce CF₂Cl₂ enriched with ³⁷Cl, and within the range from 1080 to 1095 cm ^-1 for the production of ³⁵Cl enriched CF₂Cl₂.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß in der Fig. 1 die β(¹²C/¹³C)- Kurve zwischen 1060 und 1069 cm^-1 eine unterbrochene Linie darstellt. Dies ist auf die Strahlungsenergie des CO₂-Lasers zurückzuführen, die in diesem Bereich stark abnimmt und bei etwa 1065 cm^-1 sogar verschwindet. Die bei 1055 cm^-1 und 1069 cm^-1 erzielten Ergebnisse scheinen jedoch für die praktische Anwendung sehr vorteilhaft zu sein, wie aus den nachfolgenden Ausführungen hervorgeht, wenn man den Einfluß des O₂-Partialdrucks in der Gasmischung auf die Anreicherungsfaktoren berücksichtigt.It should also be noted that in Fig. 1 the β (12 C / 13 C) curve between 1060 and 1069 cm ^{-1 represents} a broken line. This is due to the radiation energy of the CO₂ laser, which decreases sharply in this area and even disappears at around 1065 cm ^-1 . The results obtained at 1055 cm ^-1 and 1069 cm ^-1 , however, seem to be very advantageous for practical use, as can be seen from the following explanations, if one takes into account the influence of the O₂ partial pressure in the gas mixture on the enrichment factors.

Die Beziehung zwischen dem Partialdruck jeder Komponente der Gasmischung und dem Anreicherungsfaktor β wurde auch experimentell ermittelt, und sie ist in den Diagrammen der Fig. 2 bis 4 angegeben.The relationship between the partial pressure of each component of the gas mixture and the enrichment factor β was also determined experimentally and is shown in the diagrams of FIGS. 2-4.

Aus der Fig. 2, die sich auf eine Bestrahlung bei einer Wellenzahl von etwa 1085 cm^-1 mit einem CO₂-Laser, bei dem das zugeführte Gas kein N₂ enthält und der bereits oben definiert worden ist, bezieht, geht hervor, daß es wichtig ist, den O₂-Partialdruck in der Gasmischung zwischen 133,3 und 266,6 Pa zu halten und daß die besten Ergebnisse bei einem O₂-Partialdruck von etwa 199,9 Pa erzielt werden. Aus dieser Figur geht auch hervor, daß der Anreicherungsfaktor b(³⁵Cl/³⁷Cl) bei einem höheren CF₂Cl₂-Partialdruck in der Gasmischung in der Weise abnimmt, daß für diesen Anreicherungsfaktor die besten Ergebnisse bei einem CF₂Cl₂-Partialdruck erzielt werden, der zwischen etwa 33,3 und etwa 133,3 Pa liegt. Darüber hinaus sei bemerkt, daß ähnliche Schlüsse bezüglich des Anreicherungsfaktors β(¹³C/¹²C) gezogen werden können.From Fig. 2, which relates to irradiation at a wave number of about 1085 cm ^-1 with a CO₂ laser, in which the gas supplied contains no N₂ and which has already been defined above, it can be seen that it is important is to keep the O₂ partial pressure in the gas mixture between 133.3 and 266.6 Pa and that the best results are achieved at an O₂ partial pressure of about 199.9 Pa. This figure also shows that the enrichment factor b (³⁵Cl / ³⁷Cl) decreases with a higher CF₂Cl₂ partial pressure in the gas mixture in such a way that for this enrichment factor the best results are achieved with a CF₂Cl₂ partial pressure which is between about 33, 3 and about 133.3 Pa. Furthermore, it should be noted that similar conclusions can be drawn regarding the enrichment factor β (13 C / 12 C).

In der Fig. 3, die sich auf eine Bestrahlung bei einer Wellenzahl von etwa 1056 cm^-1 bezieht, zeigen die ausgefüllten Punkte die den Anreicherungsfaktor β(¹²C/¹³C) definierende Kurve als Funktion des CF₂Cl₂-Partialdruckes in der Gasmischung, erhalten durch Bestrahlung mit einem CO₂-Laser, bei dem das zugeführte Gas N₂ enthält und dessen Impulse somit eine verhältnismäßig lange Dauer haben. Daraus kann abgeleitet werden, daß der Anreicherungsfaktor ebenfalls mit zunehmendem CF₂Cl₂-Partialdruck abnimmt, so daß aus den gleichen Gründen wie bei den Chlorisotopen die beste Selektivität und die beste Wirksamkeit zwischen 33,3 und 133,3 Pa, vorzugsweise bei etwa 66,6 Pa erzielt werden. Wie jedoch in der Fig. 3 dargestellt, ist dies nicht der Fall bei einer Bestrahlung mit einem CO₂-Laser, bei dem das zugeführte Gas kein N₂ enthält, wobei in diesem Fall die Impulse eine kürzere Dauer haben. Die hohlen Punkte der oberen Kurve in der Fig. 3 definieren den Verlauf des Anreicherungsfaktors β(¹²C/¹³C) bei einer Bestrahlung mit einem CO₂-Laser, bei dem das zugeführte Gas kein N₂ enthält. Aus dieser Kurve kann abgeleitet werden, daß der Anreicherungsfaktor in unerwarteter Weise im wesentlichen konstant bleibt bei einem CF₂Cl₂-Partialdruck zwischen 33,3 und 533,2 Pa.In Fig. 3, which refers to an irradiation at a wave number of about 1056 cm ^-1 , the filled dots show the curve defining the enrichment factor β (12 C / 13 C) as a function of the CF₂Cl₂ partial pressure in the gas mixture obtained by irradiation with a CO₂ laser, in which the supplied gas contains N₂ and the impulses thus have a relatively long duration. From this it can be deduced that the enrichment factor also decreases with increasing CF₂Cl₂ partial pressure, so that for the same reasons as for the chlorine isotopes the best selectivity and the best effectiveness between 33.3 and 133.3 Pa, preferably at about 66.6 Pa be achieved. However, as shown in Fig. 3, this is not the case with irradiation with a CO₂ laser, in which the gas supplied contains no N₂, in which case the pulses have a shorter duration. The hollow points of the upper curve in Fig. 3 define the course of the enrichment factor β (12 C / 13 C) when irradiated with a CO₂ laser, in which the gas supplied contains no N₂. From this curve it can be derived that the enrichment factor in an unexpected manner remains essentially constant at a CF₂Cl₂ partial pressure between 33.3 and 533.2 Pa.

Aus einem Vergleich zwischen der unteren Kurve, die sich auf die Bestrahlung der gleichen Gasmischung mit einem CO₂-Laser bezieht, bei dem das zugeführte Gas N₂ enthält, ergibt sich, daß der Anreicherungsfaktor sich bei einem CF₂Cl₂-Partialdruck von 33,3 Pa praktisch verdoppelt hat. Dieser Unterschied wird natürlich noch größer bei Erhöhung dieses Partialdruckes. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Kurven in der Fig. 3 für einen O₂-Partialdruck von 199,9 Pa aufgetragen worden sind.A comparison between the lower curve, which relates to the irradiation of the same gas mixture with a CO₂ laser, in which the gas supplied contains N₂, shows that the enrichment factor practically doubles at a CF₂Cl₂ partial pressure of 33.3 Pa Has. This difference is of course even greater when this partial pressure is increased. It should also be noted that the curves in Fig. 3 have been plotted for an O₂ partial pressure of 199.9 Pa.

Die Fig. 4 bezieht sich auf eine schematische Darstellung von ähnlichen Tests wie die Tests gemäß den Fig. 2 und 3, bei denen jedoch eine Bestrahlung bei einer Wellenzahl von etwa 1089 cm^-1 angewendet wurde. Aus der Fig. 4a kann abgeleitet werden, daß die Abnahme des Anreicherungsfaktors β(¹³C/¹²C) durch eine Erhöhung des CF₂Cl₂- Partialdruckes bei einer Bestrahlung mit einem CO₂- Laser, bei dem das zugeführte Gas N₂ enthält, wie durch die ausgefüllten Punkte dargestellt, ähnlich ist wie bei einer Bestrahlung mit einem CO₂-Laser, bei dem das zugeführte Gas kein N₂ enthält, wie durch die hohlen Punkte in der Fig. 4a dargestellt. In der Praxis wurde eine Abnahme des Wertes um einen Faktor von etwa 2 bei Impulsen einer gleichen Energie, jedoch einer längeren Dauer, festgestellt, die mit einem CO₂-Laser mit N₂ in der Gaszufuhr erhalten wurden. FIG. 4 relates to a schematic illustration of tests similar to the tests according to FIGS. 2 and 3, in which, however, radiation was used at a wave number of approximately 1089 cm ^-1 . From Fig. 4a can be derived that the decrease in the enrichment factor β (13 C / 12 C) by increasing the CF₂Cl₂ partial pressure when irradiated with a CO₂ laser, in which the supplied gas contains N₂, as shown by the filled in points , is similar to an irradiation with a CO₂ laser, in which the supplied gas contains no N₂, as shown by the hollow points in Fig. 4a. In practice, a decrease in the value by a factor of about 2 was found for pulses of the same energy, but of a longer duration, which were obtained with a CO₂ laser with N₂ in the gas supply.

Wie die Fig. 4b zeigt, ist es möglich, bei 1089 cm^-1 gleichzeitig die relative Menge des gebildeten COF₂ neben den Anreicherungsfaktoren β(¹³C/¹²C) und β(³⁵Cl/³⁷Cl) zu bestimmen. Die Abnahme des Anreicherungsfaktors β(³⁵Cl/³⁷Cl) als Funktion der Zunahme des CF₂Cl₂-Partialdruckes entspricht der Abnahme des Anreicherungsfaktors β(¹³C/¹²C), während der relative Reaktionsgrad proprotional zur relativen Menge des gebildeten COF₂ ist.As Fig. 4b shows, it is possible at 1089 cm ^-1 at the same time to determine the relative amount of COF₂ formed in addition to the enrichment factors β (13 C / 12 C) and β (³⁵Cl / ³⁷Cl). The decrease in the enrichment factor β (³⁵Cl / ³⁷Cl) as a function of the increase in the CF₂Cl₂ partial pressure corresponds to the decrease in the enrichment factor β (13C / 12C), while the relative degree of reaction is proportional to the relative amount of COF₂ formed.

Hauptsächlich aus der Fig. 3 kann abgeleitet werden, daß erfindungsgemäß dann, wenn eine Bestrahlung innerhalb der Bande von 1050 bis 1075 cm^-1 durchgeführt wird, es zweckmäßig ist, den CF₂Cl₂-Partialdruck in der Gasmischung zwischen 266,6 und 533,2 Pa zu halten und einen CO₂-Laser zu verwenden, bei dem das zugeführte Gas kein N₂ enthält. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad der Anreicherung mit ¹³C um einen beträchtlichen Faktor, bezogen auf eine Bestrahlung innerhalb der anderen obengenannten Banden, erhöht werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß innerhalb des Bereiches von 1050 bis 1075 cm^-1 der Absorptionskoeffizient von CF₂Cl₂ sehr niedrig ist (er beträgt etwa 1% seines Wertes bei 1100 cm^-1, d. h. etwa 5,6× 10² cm^-1 Pa^-1). Es kann daher von Bedeutung sein, eine maximale Menge an Laserphotonen zu verwenden, um eine "optische Falle" zu erhalten, wie in Fig. 5 dargestellt. Es wird angenommen, daß bei Verwendung einer solchen Vorrichtung der Ausnutzungskoeffizient für die Photonen auf einen Wert zwischen 10 und 20% gebracht werden kann. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Rohr mit IR-Strahlung reflektierenden Wänden 1, so daß in den Reaktionsvolumina 2 die durch einen nicht dargestellten Laser erzeugten Strahlen dem durch den Pfeil 4 dargestellten Weg folgen, nachdem sie vorher mittels einer Linse 5 fokussiert worden sind. Mainly from Fig. 3 can be derived that according to the invention when irradiation is carried out within the band of 1050 to 1075 cm ^-1 , it is appropriate to the CF₂Cl₂ partial pressure in the gas mixture between 266.6 and 533.2 Pa to keep and use a CO₂ laser in which the gas supplied contains no N₂. In this way, the efficiency of the 13 C enrichment can be increased by a significant factor relative to radiation within the other bands mentioned above. However, it should be noted that within the range from 1050 to 1075 cm ^-1 the absorption coefficient of CF₂Cl₂ is very low (it is about 1% of its value at 1100 cm ^-1 , ie about 5.6 × 10² cm ^-1 Pa ^{- 1} ). It may therefore be important to use a maximum amount of laser photons to obtain an "optical trap" as shown in FIG. 5. It is believed that using such a device, the coefficient of utilization for the photons can be brought to a value between 10 and 20%. This device consists essentially of a tube with walls 1 reflecting IR radiation, so that in the reaction volumes 2, the rays generated by a laser, not shown, follow the path shown by the arrow 4 after they have previously been focused by means of a lens 5 .

Die meisten Anwendungsgebiete für die erfindungsgemäß getrennten bzw. abgetrennten stabilen Kohlenstoff- oder Chlorisotope liegen bei ihrer Verwendung als Tracer auf allen möglichen Gebieten. Der mit ¹³C angereicherte Kohlenstoff ist von besonderer Bedeutung für die Herstellung von markierten Molekülen, hauptsächlich für biologische und medizinische Anwendungszwecke. Das mit ³⁵Cl oder ³⁷Cl angereicherte Chlor ist von höchster Bedeutung für kinetische Untersuchungen von Reaktionen mit Chlorverbindungen, für Untersuchungen der Pollutionsverteilung bei Industrien, die chlorierte Produkte verwenden, ober bei der Verbrennung von chlorierten Abfällen, wie Polyvinylchlorid.Most fields of application for those separated according to the invention or separated stable carbon or chlorine isotopes when used as a tracer in all possible fields. The carbon enriched with 13 C is of particular importance for the production of labeled molecules, mainly for biological and medical applications. That with ³⁵Cl or ³⁷Cl enriched chlorine is of paramount importance for kinetic studies of reactions with chlorine compounds, for studies of the pollution distribution in industries that use chlorinated products, especially when burning chlorinated waste such as polyvinyl chloride.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann klar, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.While the invention has been described above with reference to preferred ones Embodiments explained in more detail, but it is for the expert clear that it is in no way limited to this, but that it is can be changed and modified in many ways, without thereby leaving the scope of the present invention becomes.

Claims

1. A method for enriching a gaseous isotope mixture with Cl and / or C isotopes by irradiating a mixture of CF₂Cl₂ and O₂ with a pulsed and focused CO₂ laser beam, characterized in that the mixture at an O₂ partial pressure of 133.3 irradiated to 266.6 Pa and a CF₂Cl₂ partial pressure of 33.3 to 666.5 Pa at an optical frequency which corresponds to a wave number which is within the band 920 to 945 cm ^-1 to enrich the unreacted CF₂Cl₂ with ³⁷Cl , within the band 1050 to 1075 cm ^-1 is for the production of 13 C-enriched COF₂ and / or within the band 1080 to 1095 cm ^-1 is for the enrichment of the unreacted CF₂Cl₂ with ³⁵Cl and 13 C.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the mixture the oxygen partial pressure is 200 Pa.

3. The method according to claim 1, wherein irradiation within the band from 1050 to 1075 cm ^-1 , characterized in that the gas supplied to the CO₂ laser is nitrogen-free.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that

(1) the mixture of CF₂Cl₂ and O₂ is irradiated at an optical frequency within the band from 1050 to 1075 cm ^-1 , whereby the reaction ¹³CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹³COF₂ + Cl₂an¹³C enriched COF₂,
(2) the COF₂ formed is separated off and converted into CF₂Cl₂,
(3) another similar irradiation in which CF₂Cl₂ enriched with ¹³C is carried out and finally
(4) the formed, enriched with 13 C in a higher concentration COF₂ is separated.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that

(1) the mixture of CF₂Cl₂ and O₂ within the band from 1080 to 1095 cm ^-1 , preferably between 1085 and 1090 cm ^{-1 is} irradiated with the effect of the reaction ¹²CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹²COF₂ + Cl₂,
(2) the COF₂ formed is separated and
(3) the unreacted, 13C-enriched CF₂Cl₂ is irradiated within the band from 1050 to 1075 cm ^{-1 to} form COF₂ enriched with 13C in a higher concentration after the following reaction: ¹³CF₂Cl₂ + ½ O₂ + h γ → ¹³COF₂ + Cl₂ .

6. The method according to claim 3, characterized in that the CF₂Cl₂ partial pressure in the irradiated mixture between Is 266.6 and 533.2 Pa.

7. Use of the method according to one of the claims 1 to 6 isotope mixtures prepared for13 C-isotope labeling in the biological and medical field and for ³⁵Cl and ³⁷Cl isotope labeling in chlorine reaction studies and environmental controls.