JP3324052B2 - Isotope separation method and apparatus - Google Patents

Isotope separation method and apparatus

Info

Publication number
JP3324052B2
JP3324052B2 JP08726595A JP8726595A JP3324052B2 JP 3324052 B2 JP3324052 B2 JP 3324052B2 JP 08726595 A JP08726595 A JP 08726595A JP 8726595 A JP8726595 A JP 8726595A JP 3324052 B2 JP3324052 B2 JP 3324052B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
isotope
frequency
photoionized
electric field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP08726595A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08281075A (en
Inventor
哲也 松井
一輝 土田
正博 藤間
申士 津田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP08726595A priority Critical patent/JP3324052B2/en
Publication of JPH08281075A publication Critical patent/JPH08281075A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3324052B2 publication Critical patent/JP3324052B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、気体状の原子から同位
体を分離するのに好適な同位体分離方法および装置に関
する。
The present invention relates to an isotope separation method and apparatus suitable for separating isotopes from gaseous atoms.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の同位体分離装置における超微細構
造を有する同位体において、レーザ光による励起が飽和
するのを避けるために電気光学結晶を用いてレーザ光の
波長を高速掃引する装置が、「日本原子力学会1991
年春の年会」(G32、予稿集第343頁)に記載され
ている。
2. Description of the Related Art In an isotope having an ultrafine structure in a conventional isotope separation apparatus, an apparatus for rapidly sweeping the wavelength of laser light using an electro-optic crystal in order to avoid saturation of excitation by laser light has been proposed. "The Atomic Energy Society of Japan 1991
Spring Annual Meeting "(G32, Proceedings, p. 343).

【0003】また、同位体分離装置においては、電子温
度を上昇させてイオン回収の速度を向上させる必要があ
るが、従来の装置では、特開平3−56125号公報お
よび特開平4−187216号公報に記載されているよ
うに、高周波電界により電子温度を上昇させることが知
られている。
Further, in an isotope separation apparatus, it is necessary to increase the electron temperature to improve the speed of ion recovery, but in the conventional apparatus, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 3-56125 and 4-187216 disclose. It is known that the electron temperature is increased by a high-frequency electric field as described in US Pat.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のうち、電気光学結晶を用いてレーザ光の波長を
高速掃引するものでは、高出力のレーザ光に耐える電気
光学結晶を用いる必要があるために、コストがかかると
いう欠点がある。
However, among the above-mentioned prior arts, the one in which the wavelength of laser light is swept at a high speed using an electro-optic crystal requires the use of an electro-optic crystal that can withstand high-power laser light. However, there is a disadvantage that the cost is high.

【0005】また、高周波電界により電子温度を上昇さ
せてイオン回収するものでは、印加する高周波の周波数
を、磁場が存在するときのみに存在する電子サイクロト
ロン周波数に設定する方法を用いているため、磁場が存
在しない条件では使用できないという欠点がある。
Further, in the method of recovering ions by raising the electron temperature by a high-frequency electric field, a method is used in which the frequency of the applied high-frequency is set to an electron cyclotron frequency that exists only when a magnetic field is present. However, there is a disadvantage that it cannot be used under the condition that does not exist.

【0006】従来の同位体分離装置では真空容器の外側
に大きなコイルが設けられ、真空容器内全体に磁場が印
加される構成であったので、電子サイクロトロンを用い
て電子温度を上昇させることが可能であった。ところ
が、近年の同位体分離装置ではコイルが局所的に設けら
れ、磁場は必ずしも真空容器内全体には印加されないよ
うになり、磁場が存在しないところでは電子サイクロト
ロンの使用が不可能である。
The conventional isotope separation apparatus has a configuration in which a large coil is provided outside the vacuum vessel and a magnetic field is applied to the entire inside of the vacuum vessel, so that the electron temperature can be increased using an electron cyclotron. Met. However, in a recent isotope separation apparatus, a coil is locally provided, and a magnetic field is not always applied to the entire inside of a vacuum vessel. Therefore, it is impossible to use an electron cyclotron in a place where no magnetic field exists.

【0007】本発明の目的は、レーザ光による電離を低
コストで効率良く行うとともに、無磁場下においても電
子温度を上昇させて、イオン回収の高効率化を図ること
のできる同位体分離方法および装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an isotope separation method capable of efficiently performing ionization with a laser beam at low cost and increasing the electron temperature even in the absence of a magnetic field to achieve high ion recovery efficiency. It is to provide a device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明は、2種類以上の同位体を含む気体状原子に
2種類以上の波長のレーザ光を照射して前記気体原子中
の特定同位体を励起してイオン化することで光電離プラ
ズマを形成する第1ステップと、前記イオン化した特定
同位体を電場により回収する第2ステップと、を含む同
位体分離方法において、前記回収される特定同位体が超
微細構造を有するものであり、前記電場を形成する電極
に周波数の掃引がなされる高周波を印加することで、第
1ステップにおいては、前記超微細構造の準位間の励起
を起こさしめ、第2ステップにおいては、光電離プラズ
マの電子温度を上昇させることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned object, the present invention irradiates gaseous atoms containing two or more types of isotopes with laser light of two or more types of wavelengths and emits the gaseous atoms in the gaseous atoms. Exciting specific ion isotopes and ionizing them
In the isotope separation method including a first step of forming a plasma and a second step of recovering the ionized specific isotope by an electric field, the recovered specific isotope is
An electrode having a microstructure and forming the electric field
In the first step, the excitation between the levels of the hyperfine structure is performed by applying a high frequency at which the frequency is swept.
In the second step, the electron temperature of the photoionized plasma is increased.

【0009】前記第1ステップで電極に印加する高周波
は2成分以上の周波数成分を持つ高周波で、本発明では
その周波数をレーザ光照射の間に掃引するようにする。
さらに、前記第2ステップで電極に印加する高周波の周
波数は光電離プラズマの電子のプラズマ周波数以下に設
定されている。
The high frequency applied to the electrode in the first step is a high frequency having two or more frequency components. In the present invention, the frequency is swept during laser beam irradiation.
Further, the frequency of the high frequency applied to the electrode in the second step is set to be lower than the plasma frequency of the electrons of the photoionized plasma.

【0010】また、本発明は、2種類以上の同位体を含
む気体状原子を生成する気体状原子生成手段と、2種類
以上の波長のレーザ光を照射して前記気体状原子中の特
定同位体を励起しイオン化することで光電離プラズマを
形成するレーザ光照射手段と、前記イオン化した特定同
位体を電場により回収するイオン回収手段と、を備えた
同位体分離装置において、前記回収される特定同位体が
超微細構造を有するものであり、前記電場を形成する電
極に周波数の掃引がなされる高周波を印加する高周波印
加手段を設けることで、前記光電離プラズマを形成する
ところにおいては、前記超微細構造の準位間の励起を起
こさしめ、前記イオン化した特定同位体を回収するとこ
ろにおいては、光電離プラズマの電子温度を上昇させる
ことを特徴とするまた、前記高周波は、2成分以上の
周波数成分を有するものであってもよい。
The present invention also provides a gaseous atom generating means for generating gaseous atoms containing two or more types of isotopes, and a specific isotope in the gaseous atoms by irradiating two or more types of laser light with laser light. Exciting and ionizing the body generates photoionized plasma
In an isotope separation apparatus comprising: a laser beam irradiation unit to be formed ; and an ion recovery unit that recovers the ionized specific isotope by an electric field, the recovered specific isotope is
It has an ultrafine structure and has an electric field for forming the electric field.
High-frequency marking that applies a high frequency that sweeps the frequency to the poles
Forming the photoionized plasma by providing
However, excitation between the levels of the hyperfine structure occurs.
After that, when the above-mentioned ionized specific isotope is recovered,
Ronioite increases the electron temperature of the light-ionized plasma
It is characterized by the following . Further, the high frequency may have two or more frequency components .

【0011】[0011]

【作用】レーザ光による電離を低コストで効率良く行う
ためには、超微細構造を有する同位体においてレーザ光
による励起が飽和するのを避けなければならない。本発
明では、電離用のレーザ光を照射している間に、超微細
構造間を励起するために高周波を印加する。すなわち、
図3に示すように、ある励起準位の超微細構造は最大数
GHz程度の幅を有しているが、その超微細構造の準位
のエネルギ差に等しい高周波を印加することにより、超
微細構造の準位間を励起することができる。これによっ
て、レーザ光の波長は一定のままで、励起の飽和を避け
ることが可能となる。さらに超微細構造の準位が多数あ
る場合には、レーザ光照射の間に印加する高周波の周波
数を掃引することにより、それぞれの準位から励起する
ことができる。
In order to efficiently perform ionization by laser light at low cost, it is necessary to avoid saturation of excitation by laser light in an isotope having an ultrafine structure. In the present invention, a high frequency is applied to excite between hyperfine structures while irradiating a laser beam for ionization. That is,
As shown in FIG. 3, the hyperfine structure of a certain excitation level has a width of about several GHz at the maximum, but by applying a high frequency equal to the energy difference between the levels of the hyperfine structure, It can excite between the levels of the structure. This makes it possible to avoid excitation saturation while keeping the wavelength of the laser light constant. Further, when there are many levels of the hyperfine structure, it is possible to excite from each level by sweeping the frequency of the high frequency applied during the laser beam irradiation.

【0012】また、無磁場下において電子温度を上昇さ
せてイオン回収効率を高めることは、レーザ光照射で生
成された光電離プラズマに高周波を印加することにより
可能となる。このときの周波数の下限は数MHz程度で
あるが、上限は光電離プラズマの電子のプラズマ周波数
以下である。このような高周波をDC電圧に重畳させて
印加することにより、高周波加熱で光電離プラズマの電
子温度を上昇させることができ、電子温度上昇に伴いプ
ラズマ中のイオンがシース領域に拡散する量を増大でき
るので、イオン回収効率を高めることが可能となる。
Further, it is possible to increase the electron temperature and increase the ion collection efficiency in the absence of a magnetic field by applying a high frequency to the photoionized plasma generated by laser beam irradiation. The lower limit of the frequency at this time is about several MHz, but the upper limit is equal to or lower than the plasma frequency of electrons of the photoionized plasma. By applying such a high frequency superimposed on the DC voltage, the electron temperature of the photoionized plasma can be increased by the high frequency heating, and the amount of ions in the plasma diffused into the sheath region with the increase in the electron temperature is increased. As a result, the ion collection efficiency can be improved.

【0013】なお、高周波を印加する装置として電離の
際に用いるものとイオン回収の際に用いるものとを共通
化できるので、印加する高周波はレーザ光照射時からイ
オン回収が終了するまで連続して照射することが可能で
ある。
Since the device used for applying high frequency can be used in common for ionization and the device used for ion recovery, the applied high frequency is continuously applied from the time of laser beam irradiation until the end of ion recovery. Irradiation is possible.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に
説明する。図1は本発明の同位体分離装置の概略構成で
あり、図2は図1のA−A線に沿った断面である。真空
容器1内において、数種以上の同位体を含む気体状の原
子のビームを生成するためには、例えば、るつぼ2にい
れた試料3を電子ビーム4で加熱する。このとき、試料
3は蒸発し、原子ビーム5となって上方へ流れだす。こ
の原子ビーム5にレーザ光6を照射して原子の中の特定
同位体のみを励起してイオン化するが、その電離過程に
おいて、ここでは、2波長2段階で電離する場合を例と
して説明する。波長や段数が増える場合においても基本
的な方法は以下と同様である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration of an isotope separation device of the present invention, and FIG. 2 is a cross-section taken along line AA of FIG. In order to generate a beam of gaseous atoms containing several or more isotopes in the vacuum vessel 1, for example, a sample 3 placed in a crucible 2 is heated by an electron beam 4. At this time, the sample 3 evaporates and flows upward as an atomic beam 5. The atomic beam 5 is irradiated with a laser beam 6 to excite only specific isotopes in atoms to be ionized. In the ionization process, an example in which ionization is performed in two wavelengths and two stages will be described. Even when the wavelength and the number of steps increase, the basic method is the same as the following.

【0015】2波長2段階で電離する場合は、波長可変
レーザを2台用いる。ここでは、波長可変レーザのそれ
ぞれを第1波長可変レーザ7および第2波長可変レーザ
8とする。各波長可変レーザ7,8は励起用レーザ9に
よって励起される。通常、励起用レーザ9としては、エ
キシマレーザや銅蒸気レーザなどの高出力パルスレーザ
が用いられる。
In the case of ionization at two wavelengths and two stages, two wavelength tunable lasers are used. Here, the tunable lasers are referred to as a first tunable laser 7 and a second tunable laser 8, respectively. Each of the tunable lasers 7 and 8 is excited by an excitation laser 9. Usually, a high-output pulse laser such as an excimer laser or a copper vapor laser is used as the excitation laser 9.

【0016】一方、各波長可変レーザ7,8としては色
素レーザが用いられる。シングルモードの場合、各波長
可変レーザ7,8の波長幅は約500KHzである。こ
の波長を掃引することなく2波長のレーザ光のみで電離
すると、超微細構造を有する同位体の電離においては、
図3(a)に示すように基底準位及び励起準位の中のある
特定の一つの準位間で励起することになり、このとき、
基底準位から励起準位へ励起されると励起が飽和し、逆
に、励起準位から基底準位への誘導放出が引き起こされ
てしまう。また、他の微細構造の準位に電子が存在する
原子を励起できない。
On the other hand, dye lasers are used as the tunable lasers 7 and 8, respectively. In the case of the single mode, the wavelength width of each of the tunable lasers 7 and 8 is about 500 KHz. If ionization is performed with only two wavelengths of laser light without sweeping this wavelength, in the ionization of an isotope having an ultrafine structure,
As shown in FIG. 3 (a), excitation occurs between a specific one of the ground level and the excited level, and at this time,
When excited from the ground level to the excited level, the excitation is saturated, and conversely, stimulated emission from the excited level to the ground level is caused. Further, it cannot excite an atom having an electron at a level of another microstructure.

【0017】そこで、本実施例では、図3(b)に示すよ
うに、基底準位の微細構造間を高周波a,b,cで励起
し、レーザ光で励起する準位に電子が存在する原子が常
に存在しているようにし、さらに励起準位に励起された
ときにも、高周波d,e,fにより励起準位の微細構造
間を励起して、飽和が生じないようにする。通常、超微
細構造の準位間のエネルギ差は、波数表示で数10MH
zから数GHzであるので、このとき照射する高周波の
周波数をその超微細構造の準位間のエネルギ差に合わせ
ることにより、上記のような電離が達成される。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3B, electrons are excited between the fine structures of the ground level by high frequencies a, b, and c and excited by laser light. The atoms are always present, and even when excited to an excitation level, high frequencies d, e, and f excite between the fine structures of the excitation level to prevent saturation. Normally, the energy difference between the levels of the hyperfine structure is several tens of MH in wave number notation.
Since the frequency is from z to several GHz, the ionization as described above is achieved by adjusting the frequency of the high frequency to be irradiated at this time to the energy difference between the levels of the hyperfine structure.

【0018】このときの高周波印加系としては、図1に
示すように、高周波発振器10で特定波長の高周波を発
振し、高周波増幅器11によりその高周波を増幅し、さ
らに整合器12によりインピーダンスを整合させて回収
電極13に印加して、光電離プラズマ14の生成領域
(すなわちレーザ光照射領域)に高周波を印加する。通
常、パルスレーザ光の1パルスの照射時間は50ns程
度であるが、例えば、印加する高周波の周波数が200
MHzとすれば、レーザ光照射の間に10周期の高周波
を印加することができるので、超微細構造の準位間の励
起する余裕は十分にある。
As a high-frequency application system at this time, as shown in FIG. 1, a high-frequency oscillator 10 oscillates a high-frequency of a specific wavelength, a high-frequency amplifier 11 amplifies the high-frequency, and a matching unit 12 matches the impedance. Then, a high frequency is applied to the generation region of the photoionized plasma 14 (that is, the laser light irradiation region). Usually, the irradiation time of one pulse of the pulse laser light is about 50 ns.
If the frequency is set to MHz, a high frequency of 10 periods can be applied during laser beam irradiation, so that there is ample room for excitation between levels of the hyperfine structure.

【0019】ここで、図3(b)に示すように微細構造の
準位が多数あり、そのエネルギ差が異なる場合には、印
加する高周波の周波数を掃引したり、あるいは、2つ以
上の高周波を足し合わせた高周波(すなわち2成分以上
の周波数成分を持つ高周波)を印加したりすることによ
り、各々の準位間をレーザ光1パルスの間に励起するこ
とが可能となる。
Here, as shown in FIG. 3 (b), when there are many levels of the fine structure and their energy differences are different, the frequency of the applied high frequency is swept or two or more high frequencies are applied. By applying a high frequency (i.e., a high frequency having two or more frequency components) obtained by adding the above, it is possible to excite between the respective levels during one pulse of the laser light.

【0020】なお、第1波長可変レーザ7および第2波
長可変レーザ8からのレーザ光6はミラー15,16,
17を介して、回収電極13間のレーザ光照射領域に照
射される。
The laser light 6 from the first tunable laser 7 and the second tunable laser 8 is applied to mirrors 15, 16,
Irradiation is performed on the laser light irradiation area between the recovery electrodes 13 via the light receiving area 17.

【0021】次に、イオン回収過程について説明する。
平行平板型の回収電極13の間に生成された光電離プラ
ズマ14に、まず、DC電源18からコイル19を介し
てDC電圧を印加し、イオンを回収する。このとき、光
電離プラズマ14の生成直後の電子温度は0.1〜0.3
eVであり、イオン回収時間が50μs以上かかる。そ
こで、イオン回収時間を短縮するためには、光電離プラ
ズマ14の電子温度を上昇させて、プラズマ14中のイ
オンがシースに拡散する量を増加させる方法が有効であ
ることが知られている。
Next, the ion recovery process will be described.
First, a DC voltage is applied from a DC power supply 18 through a coil 19 to the photoionized plasma 14 generated between the parallel plate type collection electrodes 13 to collect ions. At this time, the electron temperature immediately after generation of the photoionized plasma 14 is 0.1 to 0.3.
eV, and the ion recovery time takes 50 μs or more. Therefore, in order to shorten the ion collection time, it is known that a method of increasing the electron temperature of the photoionized plasma 14 to increase the amount of ions in the plasma 14 diffused into the sheath is effective.

【0022】本実施例では、DC電圧に重畳させて高周
波を印加する。このとき印加する高周波の周波数は、光
電離プラズマ14の電子のプラズマ周波数以下の周波数
とする。電子のプラズマ周波数は電子密度のみで決まる
周波数であり、例えば、プラズマ密度が10の16乗毎
立方メートルのとき900MHzとなる。この周波数よ
り低い周波数の高周波を印加すると、その高周波はプラ
ズマ中を伝搬することはできず、シース部分のみが電位
変動し、このとき、シースに面しているプラズマ表面の
電子がこの電位変動により加速され、プラズマ中で熱化
することにより、プラズマ全体の電子温度を上昇させ
る。この現象は磁場の有無に関わらず存在するので、磁
場無しでも電子温度を上昇させることができる。このよ
うにして、電子温度を上昇させることで、イオン回収時
間を短縮することが可能となる。
In this embodiment, a high frequency is applied while being superimposed on a DC voltage. The frequency of the high frequency applied at this time is set to a frequency equal to or lower than the plasma frequency of the electrons of the photoionized plasma 14. The plasma frequency of the electrons is a frequency determined only by the electron density. For example, the frequency is 900 MHz when the plasma density is 10 16 cubic meters. When a high frequency with a frequency lower than this frequency is applied, the high frequency cannot propagate in the plasma, and only the sheath portion fluctuates in potential. At this time, electrons on the plasma surface facing the sheath change due to this potential fluctuation. The electrons are accelerated and heated in the plasma, thereby increasing the electron temperature of the entire plasma. Since this phenomenon exists regardless of the presence or absence of a magnetic field, the electron temperature can be increased without a magnetic field. By increasing the electron temperature in this way, it is possible to shorten the ion collection time.

【0023】次に、図4は本実施例での同位体分離方法
のフローチャートを、図5は高周波を印加する際のタイ
ムチャートをそれぞれ示している。まず、図4のステッ
プ50において、電離効率を高めるために、原子ビーム
5にレーザ光6を照射している間に回収電極13には上
述したような高周波を印加する(図5(a)〜(c))。この
ステップが第1ステップである。レーザ照射後は、直ち
に光電離プラズマ14が生成されるので、図4のステッ
プ51において、プラズマの電子温度を上昇させるため
高周波を引き続き印加する(図5(d)〜(f))。このよう
に、本実施例では、高周波はレーザ照射時からイオンが
回収されるまで連続して高周波を印加するようにする。
Next, FIG. 4 is a flowchart of the isotope separation method in the present embodiment, and FIG. 5 is a time chart when a high frequency is applied. First, in step 50 of FIG. 4, in order to increase the ionization efficiency, the above-described high frequency is applied to the recovery electrode 13 while the atomic beam 5 is irradiated with the laser beam 6 (FIG. 5A to FIG. 5A). (c)). This step is the first step. Immediately after the laser irradiation, the photoionized plasma 14 is immediately generated. Therefore, in step 51 of FIG. 4, a high frequency is continuously applied to increase the electron temperature of the plasma (FIGS. 5D to 5F). As described above, in the present embodiment, the high frequency is applied continuously from the time of laser irradiation until the ions are collected.

【0024】以上のことから、本実施例によれば、レー
ザ光による電離を効率良く行うことができるとともに、
無磁場下においても電子温度を上昇させてイオン回収効
率を高めことができる。
As described above, according to this embodiment, ionization by laser light can be performed efficiently, and
Even in the absence of a magnetic field, the electron temperature can be increased to increase the ion collection efficiency.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ光による電離を効率良く行うとともに、磁場が存
在しない条件の下においても電子温度を上昇させること
が可能となる。特に、磁場が存在しなくても電子温度を
上昇させることが可能となったので、コイルが局所的に
設けられた近年の同位体分離装置でもイオン回収効率の
向上を図ることが可能となる。
As described above, according to the present invention,
The ionization by the laser beam can be performed efficiently, and the electron temperature can be increased even under the condition where no magnetic field exists. In particular, since the electron temperature can be increased without the presence of a magnetic field, it is possible to improve the ion collection efficiency even in a recent isotope separation apparatus in which a coil is locally provided.

【0026】また、レーザ光を照射している間に高周波
を印加する装置と、レーザ光照射後の光電離プラズマに
高周波を印加する装置とを、同一の高周波印加装置によ
って実現できるため、コスト的には非常に有利である。
In addition, a device for applying a high frequency while irradiating a laser beam and a device for applying a high frequency to the photoionized plasma after the laser beam irradiation can be realized by the same high-frequency applying device. It is very advantageous.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の同位体分離装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an isotope separation device of the present invention.

【図2】図1のA−A線に沿った断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】励起・電離過程を説明した図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an excitation / ionization process.

【図4】本発明の同位体分離方法を示したフローチャー
トである。
FIG. 4 is a flowchart showing the isotope separation method of the present invention.

【図5】励起・電離過程およびイオン回収過程のタイム
チャートである。
FIG. 5 is a time chart of an excitation / ionization process and an ion recovery process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器 2 るつぼ 3 試料 4 電子ビーム 5 原子ビーム 6 レーザ光 7 第1波長可変レーザ 8 第2波長可変レーザ 9 励起用レーザ 10 高周波発振器 11 高周波増幅器 12 整合器 13 回収電極 14 光電離プラズマ 15,16,17 ミラー 18 DC電源 19 コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Crucible 3 Sample 4 Electron beam 5 Atomic beam 6 Laser beam 7 First tunable laser 8 Second tunable laser 9 Excitation laser 10 High frequency oscillator 11 High frequency amplifier 12 Matching device 13 Recovery electrode 14 Photoionization plasma 15, 16, 17 mirror 18 DC power supply 19 coil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤間 正博 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (72)発明者 津田 申士 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (56)参考文献 特開 平3−196818(JP,A) 特開 平4−187216(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 59/34 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masahiro Fujima 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Energy Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Satoshi Tsuda 7-2 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Hitachi, Ltd. Energy Research Laboratory (56) References JP-A-3-196818 (JP, A) JP-A-4-187216 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , (DB name) B01D 59/34

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2種類以上の同位体を含む気体状原子に
2種類以上の波長のレーザ光を照射して前記気体原子中
の特定同位体を励起してイオン化することで光電離プラ
ズマを形成する第1ステップと、前記イオン化した特定
同位体を電場により回収する第2ステップと、を含む同
位体分離方法において、前記回収される特定同位体が超
微細構造を有するものであり、前記電場を形成する電極
に周波数の掃引がなされる高周波を印加することで、第
1ステップにおいては、前記超微細構造の準位間の励起
を起こさしめ、第2ステップにおいては、光電離プラズ
マの電子温度を上昇させることを特徴とする同位体分離
方法。
1. A photoionization plug by ionizing and exciting a particular isotope in the gas atoms by irradiating a laser beam of two or more wavelengths in the gaseous atoms comprising two or more isotopes
In the isotope separation method including a first step of forming a plasma and a second step of recovering the ionized specific isotope by an electric field, the recovered specific isotope is
An electrode having a microstructure and forming the electric field
In the first step, the excitation between the levels of the hyperfine structure is performed by applying a high frequency at which the frequency is swept.
And in the second step, the electron temperature of the photoionized plasma is increased.
【請求項2】 2種類以上の同位体を含む気体状原子に
2種類以上の波長のレーザ光を照射して前記気体状原子
中の特定同位体を励起してイオン化することで光電離プ
ラズマを形成する第1ステップと、前記イオン化した特
定同位体を電場により回収する第2ステップと、を含む
同位体分離方法において、前記回収される特定同位体が
超微細構造を有するものであり、前記電場を形成する電
極に2成分以上の周波数成分を持つ高周波を印加するこ
とで、第1ステップにおいては、前記超微細構造の準位
間の励起を起こさしめ、第2ステップにおいては、光電
離プラズマの電子温度を上昇させることを特徴とする同
位体分離方法。
Wherein two or more of photoionization up by ionizing and exciting a particular isotope in the gaseous atoms by irradiating a laser beam of two or more wavelengths in the gaseous atoms including isotopes
In the isotope separation method including a first step of forming a plasma and a second step of recovering the ionized specific isotope by an electric field, the recovered specific isotope is
It has an ultrafine structure and has an electric field for forming the electric field.
By applying a high frequency having two or more frequency components to the pole , in the first step, excitation between the levels of the hyperfine structure is caused , and in the second step, the electron temperature of the photoionized plasma is reduced. An isotope separation method characterized by raising.
【請求項3】 請求項1又は2において、印加する高周
波の周波数を光電離プラズマの電子のプラズマ周波数以
下としたことを特徴とする同位体分離方法。
3. The isotope separation method according to claim 1, wherein the frequency of the applied high frequency is lower than the plasma frequency of the electrons of the photoionized plasma.
【請求項4】 2種類以上の同位体を含む気体状原子を
生成する気体状原子生成手段と、2種類以上の波長のレ
ーザ光を照射して前記気体状原子中の特定同位体を励起
しイオン化することで光電離プラズマを形成するレーザ
光照射手段と、前記イオン化した特定同位体を電場によ
り回収するイオン回収手段と、を備えた同位体分離装置
において、前記回収される特定同位体が超微細構造を有
するものであり、前記電場を形成する電極に周波数の掃
引がなされる高周波を印加する高周波印加手段を設ける
ことで、前記光電離プラズマを形成するところにおいて
は、前記超微細構造の準位間の励起を起こさしめ、前記
イオン化した特定同位体を回収するところにおいては、
光電離プラズマの電子温度を上昇させることを特徴とす
る同位体分離装置。
4. A gaseous atom generating means for generating gaseous atoms containing two or more types of isotopes, and irradiating laser light of two or more types of wavelengths to excite specific isotopes in the gaseous atoms. In an isotope separation apparatus comprising: a laser light irradiation unit that forms a photoionized plasma by ionization ; and an ion collection unit that collects the ionized specific isotope by an electric field, the specific isotope to be recovered is excessively high. Has fine structure
Frequency sweeping the electrodes forming the electric field.
Provide high frequency applying means for applying high frequency to be pulled
By forming the photoionized plasma,
Causes excitation between the levels of the hyperfine structure,
In recovering ionized specific isotopes,
An isotope separation device for increasing the electron temperature of a photoionized plasma.
【請求項5】 2種類以上の同位体を含む気体状原子を
生成する気体状原子生成手段と、2種類以上の波長のレ
ーザ光を照射して前記気体状原子中の特定同位体を励起
しイオン化することで光電離プラズマを形成するレーザ
光照射手段と、前記イオン化した特定同位体を電場によ
り回収するイオン回収手段と、を備えた同位体分離装置
において、前記回収される特定同位体が超微細構造を有
するものであり、前記電場を形成する電極に2成分以上
の周波数成分を持つ高周波を印加する高周波印加手段を
設けることで、前記光電離プラズマを形成するところに
おいては、前記超微細構造の準位間の励起を起こさし
め、前記イオン化した特定同位体を回収するところにお
いては、光電離プラズマの電子温度を上昇させることを
特徴とする同位体分離装置。
5. A gaseous atom generating means for generating gaseous atoms containing two or more types of isotopes, and irradiating laser light of two or more types of wavelengths to excite specific isotopes in the gaseous atoms. In an isotope separation apparatus comprising: a laser light irradiation unit that forms a photoionized plasma by ionization ; and an ion collection unit that collects the ionized specific isotope by an electric field, the specific isotope to be recovered is excessively high. Has fine structure
The electrode forming the electric field has two or more components.
High frequency applying means for applying a high frequency having a frequency component of
By providing, in the place where the photoionized plasma is formed
Causes the excitation between the levels of the hyperfine structure.
Therefore, when recovering the ionized specific isotope,
Information, isotope separation apparatus characterized by raising the electron temperature of the light-ionized plasma.
JP08726595A 1995-04-12 1995-04-12 Isotope separation method and apparatus Expired - Fee Related JP3324052B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08726595A JP3324052B2 (en) 1995-04-12 1995-04-12 Isotope separation method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08726595A JP3324052B2 (en) 1995-04-12 1995-04-12 Isotope separation method and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08281075A JPH08281075A (en) 1996-10-29
JP3324052B2 true JP3324052B2 (en) 2002-09-17

Family

ID=13909944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08726595A Expired - Fee Related JP3324052B2 (en) 1995-04-12 1995-04-12 Isotope separation method and apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3324052B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100478533B1 (en) * 2002-07-30 2005-03-28 한국수력원자력 주식회사 A METHOD OF SEPARATlNG THALLIUM ISOTOPES USING LASER SYSTEM

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08281075A (en) 1996-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5864136A (en) Mass spectrometry method with two applied trapping fields having the same spatial form
CA1067037A (en) Multiple particle type interaction isotopically selective ionization
JP3324052B2 (en) Isotope separation method and apparatus
US7323651B2 (en) Method for isotope separation of thallium
JPS6325812B2 (en)
Lichtin et al. Potential analytical aspects of laser multiphoton ionization mass spectrometry
Muchnik et al. Generation of an indium ion beam by selective multistage laser photoionization of atoms
JPS61168973A (en) Gas laser unit
JPS60208038A (en) Ion beam generator
VRIJEN et al. COHERENTLY CONTROLLED RYDBERG ATOMS AS GAIN MEDIUM FOR AN X-RAY LASER
JPH0518220B2 (en)
JPS6127040A (en) Ion beam generator
JPS60235347A (en) Ion beam generating apparatus
JPH0441459B2 (en)
JPH0441461B2 (en)
JPS60235341A (en) Ion beam generating apparatus
JPH11114378A (en) Method for recovering ion and device therefor
JPS60211752A (en) Ion beam generation device
JPH0512813B2 (en)
JPH0679141A (en) Method for recovering ion by heating photoionized plasma using electromagnetic wave
JPS60208035A (en) Ion beam generator
JPS60208034A (en) Ion beam generator
LICHTIN et al. RB BERNSTEIN
JPS60235345A (en) Ion beam generating apparatus
Karpov et al. Self-contained compact electron-beam-controlled CO2 laser operating in the pulse-periodic regime

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees