JPH05317653A - レーザーを用いた同位体の分離、濃縮方法 - Google Patents
レーザーを用いた同位体の分離、濃縮方法Info
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- JPH05317653A JPH05317653A JP14675892A JP14675892A JPH05317653A JP H05317653 A JPH05317653 A JP H05317653A JP 14675892 A JP14675892 A JP 14675892A JP 14675892 A JP14675892 A JP 14675892A JP H05317653 A JPH05317653 A JP H05317653A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 赤外レーザーを用いた同位体の分離、濃縮方
法において、レーザー光の吸収効率を改善し、これによ
って同位体の分離、濃縮の効率と量子収率を大幅に向上
させることができる方法を提供する。 【構成】 赤外レーザー光を原料ガスに照射し赤外多光
子解離を生起させ、同位体を分離、濃縮する方法におい
て、原料ガス中にレーザー光を吸収し易い増感剤を予め
添加して、レーザー光の照射を行うレーザーを用いた同
位体の分離、濃縮方法である。 【効果】 従来の方法に比べて量子収率が大幅に増加す
る結果、目的とする同位体（例えば、炭素１３）を低コ
ストで多量に生産することができる。
法において、レーザー光の吸収効率を改善し、これによ
って同位体の分離、濃縮の効率と量子収率を大幅に向上
させることができる方法を提供する。 【構成】 赤外レーザー光を原料ガスに照射し赤外多光
子解離を生起させ、同位体を分離、濃縮する方法におい
て、原料ガス中にレーザー光を吸収し易い増感剤を予め
添加して、レーザー光の照射を行うレーザーを用いた同
位体の分離、濃縮方法である。 【効果】 従来の方法に比べて量子収率が大幅に増加す
る結果、目的とする同位体（例えば、炭素１３）を低コ
ストで多量に生産することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザーを用いた同位
体の分離、濃縮方法に係り、詳しくは赤外多光子解離を
利用したレーザー同位体分離、濃縮の際に赤外レーザー
光を有効に利用するための技術に関する。
体の分離、濃縮方法に係り、詳しくは赤外多光子解離を
利用したレーザー同位体分離、濃縮の際に赤外レーザー
光を有効に利用するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】天然に存在する元素には質量数の異なる
同位体が混在しており、例えば炭素には質量数１２と１
３の同位体が存在し、前者が９８．９％であって、後者
が１．１％を占めており、また、酸素には質量数１６、
１７及び１８の同位体が存在し、それぞれ順に前より９
９．８％、０．０４％及び０．２％を占めている。これ
らの同位体の中で、炭素１３同位体や酸素１７同位体等
は、ＮＭＲ−ＭＲＩの標識化合物等の原料として、国内
外の医学、生理学の研究者からの需要がとみに高まって
おり、価格の低下と供給の安定化が強く要請され始めて
いる。従来、実用化されているこれらの同位体の分離方
法は、そのほとんどが蒸留法によるものであり、炭素１
３同位体の分離、濃縮法についてみると、一酸化炭素
（ＣＯ）の低温蒸留に基づいているが、このＣＯが有
毒ガスである、冷媒の液体窒素を大量に使用する、
装置が大型化する等の欠点を有し、その製造コストも高
いものとなっている。
同位体が混在しており、例えば炭素には質量数１２と１
３の同位体が存在し、前者が９８．９％であって、後者
が１．１％を占めており、また、酸素には質量数１６、
１７及び１８の同位体が存在し、それぞれ順に前より９
９．８％、０．０４％及び０．２％を占めている。これ
らの同位体の中で、炭素１３同位体や酸素１７同位体等
は、ＮＭＲ−ＭＲＩの標識化合物等の原料として、国内
外の医学、生理学の研究者からの需要がとみに高まって
おり、価格の低下と供給の安定化が強く要請され始めて
いる。従来、実用化されているこれらの同位体の分離方
法は、そのほとんどが蒸留法によるものであり、炭素１
３同位体の分離、濃縮法についてみると、一酸化炭素
（ＣＯ）の低温蒸留に基づいているが、このＣＯが有
毒ガスである、冷媒の液体窒素を大量に使用する、
装置が大型化する等の欠点を有し、その製造コストも高
いものとなっている。
【０００３】そこで、レーザーを用いて、安全かつ小規
模で安価にこれら炭素、酸素、窒素等の同位体を分離、
濃縮することができれば、その意義は極めて大きく、そ
のためにこれまでにも種々の提案がされている（例え
ば、特開昭６０−１３２，６２９号公報や米国特許４，
４３６，７０９）。これまでに知られているレーザーを
用いた炭素１３同位体の分離、濃縮方法では、ＣＨＸＦ
2 （式中、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩの何れかを示す）
等のフルオロカーボンガスのみを原料として、あるい
は、これらのフルオロカーボンガスにハロゲンガスを添
加したものを原料として、これに炭酸ガスレーザー光を
照射し、光吸収特性の同位体シフトを利用して、炭素１
３同位体を含むフルオロカーボンの赤外多光子解離を選
択的に生起させるものである。ところで、原料ガスとし
てＣＨＸＦ2 を用いた場合には炭素１３同位体が濃縮さ
れたＣＦ2 とＨＸとが生成され、そして、生成したこの
ＣＦ2 は極めて不安定なラジカルであるため、最終生成
物として反応器外に取り出すためには、二量体化やハロ
ゲン化して、化学的に安定でかつ原料とは異なる分子に
変換して取り出している。すなわち、解離物がＣＦ2 の
場合には、Ｃ2 Ｆ4 やＣＦ2 ＹＺ（ここで、ＹとＺは、
原料ガスのＸとは異なるハロゲン元素を示す）の形にし
て反応器外に取り出している。
模で安価にこれら炭素、酸素、窒素等の同位体を分離、
濃縮することができれば、その意義は極めて大きく、そ
のためにこれまでにも種々の提案がされている（例え
ば、特開昭６０−１３２，６２９号公報や米国特許４，
４３６，７０９）。これまでに知られているレーザーを
用いた炭素１３同位体の分離、濃縮方法では、ＣＨＸＦ
2 （式中、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩの何れかを示す）
等のフルオロカーボンガスのみを原料として、あるい
は、これらのフルオロカーボンガスにハロゲンガスを添
加したものを原料として、これに炭酸ガスレーザー光を
照射し、光吸収特性の同位体シフトを利用して、炭素１
３同位体を含むフルオロカーボンの赤外多光子解離を選
択的に生起させるものである。ところで、原料ガスとし
てＣＨＸＦ2 を用いた場合には炭素１３同位体が濃縮さ
れたＣＦ2 とＨＸとが生成され、そして、生成したこの
ＣＦ2 は極めて不安定なラジカルであるため、最終生成
物として反応器外に取り出すためには、二量体化やハロ
ゲン化して、化学的に安定でかつ原料とは異なる分子に
変換して取り出している。すなわち、解離物がＣＦ2 の
場合には、Ｃ2 Ｆ4 やＣＦ2 ＹＺ（ここで、ＹとＺは、
原料ガスのＸとは異なるハロゲン元素を示す）の形にし
て反応器外に取り出している。
【０００４】これらの従来の方法では、実際に試料に吸
収される原料ガスへの赤外多光子の吸収が効率良く起こ
らないために、結果として赤外多光子解離反応が活発に
ならず、炭素１３同位体の分離、濃縮の速度や量子収率
が低下するという問題があった。すなわち、本発明者ら
の研究によれば、この従来の方法では、原料ガス分子に
吸収されるレーザー光は入射光の高々数％にすぎず、赤
外多光子吸収による振動励起の第一段階の励起が効率良
く起こらないために、同位体の分離、濃縮の効率や量子
収率が低下することが判明した。
収される原料ガスへの赤外多光子の吸収が効率良く起こ
らないために、結果として赤外多光子解離反応が活発に
ならず、炭素１３同位体の分離、濃縮の速度や量子収率
が低下するという問題があった。すなわち、本発明者ら
の研究によれば、この従来の方法では、原料ガス分子に
吸収されるレーザー光は入射光の高々数％にすぎず、赤
外多光子吸収による振動励起の第一段階の励起が効率良
く起こらないために、同位体の分離、濃縮の効率や量子
収率が低下することが判明した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、赤外レーザー光を原料ガスに照射し赤外多光子解離
を生起させ、同位体を分離、濃縮する方法において、照
射された赤外レーザー光を原料ガスに効率良く吸収させ
る方法について鋭意研究を重ねた結果、原料ガス中に増
感剤として作用するガスを添加してからレーザー光を照
射し、この増感剤の高効率光吸収性を利用することによ
り、原料ガスを効率良く赤外多光子解離させて同位体の
分離、濃縮を行うことができることを見出し、本発明を
完成した。したがって、本発明の目的は、レーザーを用
いた同位体の分離、濃縮方法において、レーザー光の吸
収効率を改善し、これによって同位体の分離、濃縮の効
率と量子収率を大幅に向上させることができる方法を提
供することにある。また、本発明の他の目的は、同位体
分離で使用するレーザー光の吸収効率を向上させること
により、生産性を向上させ、多量の同位体の生産を可能
にし、また、量子収率を改善することにより、高価なレ
ーザー光の有効利用を図り、同位体分離、濃縮を安価に
行うことができる方法を提供することにある。
は、赤外レーザー光を原料ガスに照射し赤外多光子解離
を生起させ、同位体を分離、濃縮する方法において、照
射された赤外レーザー光を原料ガスに効率良く吸収させ
る方法について鋭意研究を重ねた結果、原料ガス中に増
感剤として作用するガスを添加してからレーザー光を照
射し、この増感剤の高効率光吸収性を利用することによ
り、原料ガスを効率良く赤外多光子解離させて同位体の
分離、濃縮を行うことができることを見出し、本発明を
完成した。したがって、本発明の目的は、レーザーを用
いた同位体の分離、濃縮方法において、レーザー光の吸
収効率を改善し、これによって同位体の分離、濃縮の効
率と量子収率を大幅に向上させることができる方法を提
供することにある。また、本発明の他の目的は、同位体
分離で使用するレーザー光の吸収効率を向上させること
により、生産性を向上させ、多量の同位体の生産を可能
にし、また、量子収率を改善することにより、高価なレ
ーザー光の有効利用を図り、同位体分離、濃縮を安価に
行うことができる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、赤
外レーザー光を原料ガスに照射し赤外多光子解離を生起
させ、同位体を分離、濃縮する方法において、原料ガス
中にレーザー光を吸収し易い増感剤を予め添加して、レ
ーザー光の照射を行うレーザーを用いた同位体の分離、
濃縮方法である。
外レーザー光を原料ガスに照射し赤外多光子解離を生起
させ、同位体を分離、濃縮する方法において、原料ガス
中にレーザー光を吸収し易い増感剤を予め添加して、レ
ーザー光の照射を行うレーザーを用いた同位体の分離、
濃縮方法である。
【０００７】本発明方法において、原料ガスとしては、
分離、濃縮する同位体の種類に応じて従来公知の化合物
を使用することができ、具体的には、例えば、分離、濃
縮する同位体が炭素１３である場合には、ＣＨＸＦ
2 （式中、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩの何れかを示す）
等のフルオロカーボンガスのみを、あるいは、これらの
フルオロカーボンガスにハロゲンガスを添加したものを
使用することができる。また、この原料ガス中に予め添
加する増感剤としては、分離、濃縮する同位体の種類に
応じて適宜選択されるもので、分離、濃縮する同位体で
同位体置換された種々の化合物を挙げることができる。
具体的には、例えば、分離、濃縮する同位体が炭素１３
である場合には、炭素１３で同位体置換された同位体比
３０％以上のＣＢｒ2 Ｆ2 が好適なものとして挙げられ
る。このような増感剤の使用量としては、特に限定され
るものではないが、原料ガスに対して通常０．１〜１０
％の範囲であるのがよい。
分離、濃縮する同位体の種類に応じて従来公知の化合物
を使用することができ、具体的には、例えば、分離、濃
縮する同位体が炭素１３である場合には、ＣＨＸＦ
2 （式中、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩの何れかを示す）
等のフルオロカーボンガスのみを、あるいは、これらの
フルオロカーボンガスにハロゲンガスを添加したものを
使用することができる。また、この原料ガス中に予め添
加する増感剤としては、分離、濃縮する同位体の種類に
応じて適宜選択されるもので、分離、濃縮する同位体で
同位体置換された種々の化合物を挙げることができる。
具体的には、例えば、分離、濃縮する同位体が炭素１３
である場合には、炭素１３で同位体置換された同位体比
３０％以上のＣＢｒ2 Ｆ2 が好適なものとして挙げられ
る。このような増感剤の使用量としては、特に限定され
るものではないが、原料ガスに対して通常０．１〜１０
％の範囲であるのがよい。
【０００８】
【作用】量子力学によれば、分子は、その分子構造に応
じて離散的な振動エネルギー準位を有することが知られ
ている。したがって、その振動エネルギー準位間のエネ
ルギー差に応じた波長の光のみが吸収される。すなわ
ち、ΔＥ＝ｈν（ここで、ΔＥは振動準位間のエネルギ
ー差を示し、ｈはプランタ常数を示し、νは光の振動数
を示す）を満たす振動数の光のみが吸収される。
じて離散的な振動エネルギー準位を有することが知られ
ている。したがって、その振動エネルギー準位間のエネ
ルギー差に応じた波長の光のみが吸収される。すなわ
ち、ΔＥ＝ｈν（ここで、ΔＥは振動準位間のエネルギ
ー差を示し、ｈはプランタ常数を示し、νは光の振動数
を示す）を満たす振動数の光のみが吸収される。
【０００９】一方、炭素１３からなる分子と炭素１２か
らなる分子（例えば、13ＣＨＣｌＦ2 と12ＣＨＣｌ
Ｆ2 ）では、同位体効果によってその振動エネルギー準
位が僅かに異なり、結果的に振動エネルギー準位間のエ
ネルギーΔＥが異なることが知られており、単色性に優
れたレーザー光を用いると、炭素１３からなる分子には
吸収されるが、炭素１２からなる分子には吸収されない
ような光の照射が可能となる。そして、１個の光子を吸
収しただけでは分子は単に振動励起状態に昇位されるだ
けであるが、多数の光子を吸収すると分子は解離され
る。これがいわゆる赤外多光子吸収、解離による同位体
の分離、濃縮の原理である。
らなる分子（例えば、13ＣＨＣｌＦ2 と12ＣＨＣｌ
Ｆ2 ）では、同位体効果によってその振動エネルギー準
位が僅かに異なり、結果的に振動エネルギー準位間のエ
ネルギーΔＥが異なることが知られており、単色性に優
れたレーザー光を用いると、炭素１３からなる分子には
吸収されるが、炭素１２からなる分子には吸収されない
ような光の照射が可能となる。そして、１個の光子を吸
収しただけでは分子は単に振動励起状態に昇位されるだ
けであるが、多数の光子を吸収すると分子は解離され
る。これがいわゆる赤外多光子吸収、解離による同位体
の分離、濃縮の原理である。
【００１０】このように、分子が多数の光子を吸収して
励起されて行く過程は、段階的に進行していると考えら
れている。すなわち、分子は先ず離散的準位（第１領
域）を経て、次いで擬連続状態（第２領域）を経て、最
終的に分解（第３領域）に至る。赤外多光子吸収、解離
の過程では、第１領域の励起が最も起こり難い過程であ
る。特に、従来の赤外多光子吸収、解離の方法では、最
初の光子を吸収する励起が効率良く行われないという問
題があり、これらは赤外多光子解離におけるボトルネッ
ク効果として知られている。本発明の方法は、この反応
系に増感剤を添加することにより、このボトルネックの
過程を活発に行わせ、系全体としての効率の改善を図っ
たものである。
励起されて行く過程は、段階的に進行していると考えら
れている。すなわち、分子は先ず離散的準位（第１領
域）を経て、次いで擬連続状態（第２領域）を経て、最
終的に分解（第３領域）に至る。赤外多光子吸収、解離
の過程では、第１領域の励起が最も起こり難い過程であ
る。特に、従来の赤外多光子吸収、解離の方法では、最
初の光子を吸収する励起が効率良く行われないという問
題があり、これらは赤外多光子解離におけるボトルネッ
ク効果として知られている。本発明の方法は、この反応
系に増感剤を添加することにより、このボトルネックの
過程を活発に行わせ、系全体としての効率の改善を図っ
たものである。
【００１１】従来方法と、本発明方法を用いた場合の作
用について、炭素を例にして説明する。原料ガスとして
ＣＨＣｌＦ2 を用い、また、増感剤として炭素１３同位
体置換されたＣＢｒ2 Ｆ2 を用いた場合を例に説明す
る。原料のＣＨＣｌＦ2 ガスに、炭酸ガスレーザー等の
非常に強い赤外パルス光を照射すると、赤外多光子吸収
で解離を起こし、解離物としてＣＦ2 とＨＣｌが生じ
る。しかし、この解離を同位体選択的に誘起するには、
レーザー光のフルエンス（単位面積当りのレーザー光の
強度）とレーザー光波長とを適度に設定して照射するこ
とが必要である。例えば、フルエンスが強すぎると、ほ
とんど全てのガスが解離し、同位体濃縮が起こらない
し、また、フルエンスが弱すぎると、ガスの解離そのも
のが起こらない。レーザー光の波数を１，０４５ｃｍ-1
付近に、また、そのフルーエンスを５Ｊ／ｃｍ2 程度に
設定すると、解離物ＣＦ2 中に炭素１３が分離、濃縮さ
れ、解離物ＣＦ2 同志が二量化反応を起こして炭素１３
が３０％以上に濃縮されたＣ2 Ｆ4 が最終生成物として
得られる。通常、レーザー発振で得られるレーザー光
は、そのままではフルエンスが低いので、レンズで集光
して上記のフルエンスにまで高めてから照射することが
必要である。 ＣＨＣｌＦ2 ＋ｎｈν → ＣＦ2 ＋ＨＣｌ （１） ＣＦ2 ＋ＣＦ2 → Ｃ2 Ｆ4 （２） 反応（１）は、ＣＨＣｌＦ2 が炭酸ガスレーザーの赤外
多光子を吸収して解離する過程を示す。前述の如き照射
条件では、炭素１３同位体を含むＣＨＣｌＦ2分子が選
択的に解離し、炭素１３濃度の高いＣＦ2 カルベンが生
成する。このＣＦ2 カルベンは反応（２）によって二量
体化し、Ｃ2 Ｆ4 が生成する。このＣ2Ｆ4 には炭素１
３が濃縮されている。
用について、炭素を例にして説明する。原料ガスとして
ＣＨＣｌＦ2 を用い、また、増感剤として炭素１３同位
体置換されたＣＢｒ2 Ｆ2 を用いた場合を例に説明す
る。原料のＣＨＣｌＦ2 ガスに、炭酸ガスレーザー等の
非常に強い赤外パルス光を照射すると、赤外多光子吸収
で解離を起こし、解離物としてＣＦ2 とＨＣｌが生じ
る。しかし、この解離を同位体選択的に誘起するには、
レーザー光のフルエンス（単位面積当りのレーザー光の
強度）とレーザー光波長とを適度に設定して照射するこ
とが必要である。例えば、フルエンスが強すぎると、ほ
とんど全てのガスが解離し、同位体濃縮が起こらない
し、また、フルエンスが弱すぎると、ガスの解離そのも
のが起こらない。レーザー光の波数を１，０４５ｃｍ-1
付近に、また、そのフルーエンスを５Ｊ／ｃｍ2 程度に
設定すると、解離物ＣＦ2 中に炭素１３が分離、濃縮さ
れ、解離物ＣＦ2 同志が二量化反応を起こして炭素１３
が３０％以上に濃縮されたＣ2 Ｆ4 が最終生成物として
得られる。通常、レーザー発振で得られるレーザー光
は、そのままではフルエンスが低いので、レンズで集光
して上記のフルエンスにまで高めてから照射することが
必要である。 ＣＨＣｌＦ2 ＋ｎｈν → ＣＦ2 ＋ＨＣｌ （１） ＣＦ2 ＋ＣＦ2 → Ｃ2 Ｆ4 （２） 反応（１）は、ＣＨＣｌＦ2 が炭酸ガスレーザーの赤外
多光子を吸収して解離する過程を示す。前述の如き照射
条件では、炭素１３同位体を含むＣＨＣｌＦ2分子が選
択的に解離し、炭素１３濃度の高いＣＦ2 カルベンが生
成する。このＣＦ2 カルベンは反応（２）によって二量
体化し、Ｃ2 Ｆ4 が生成する。このＣ2Ｆ4 には炭素１
３が濃縮されている。
【００１２】次に、本発明の増感剤である炭素１３同位
体置換されたＣＢｒ2 Ｆ2 を使用した場合について説明
する。炭素１３で同位体置換されたＣＢｒ2 Ｆ2 は上述
のごとき条件では、レーザー光を原料ガスであるＣＨＣ
ｌＦ2 より良く吸収する結果、増感剤として作用する。 ＣＢｒ2 Ｆ2 ＋ｎｈν → ＣＢｒ2 Ｆ2 ’ （３） ＣＢｒ2 Ｆ2 ’＋ＣＨＣｌＦ2 → ＣＢｒ2 Ｆ2 ＋ＣＨＣｌＦ2 ’ （４） ＣＨＣｌＦ2 ’＋ｎｈν → ＣＦ2 ＋ＨＣｌ （５） ＣＦ2 ＋ＣＦ2 → Ｃ2 Ｆ4 （６） 反応（３）は、炭素１３で同位体置換されたＣＢｒ2 Ｆ
2 が増感剤として効率良く光を吸収して励起されること
を示している。この励起されたＣＢｒ2 Ｆ2 ’は上述の
ごとき条件では容易にＣＨＣｌＦ2 と衝突してエネルギ
ーの交換を行う〔反応（４）〕。ここで、衝突で励起さ
れたＣＨＣｌＦ2 は、先にも説明したように、非常に大
きな光吸収断面積を有するために、容易に光を吸収して
解離をおこす〔反応（５）〕。この結果、生成したＣＦ
2 は反応（６）に従って二量化して濃縮した炭素１３が
取り出せる。ここで反応（４）の衝突によってエネルギ
ーを交換して励起するメカニズムについては明確ではな
いが、炭素１３で同位体置換されたＣＢｒ2 Ｆ2 と13Ｃ
ＨＣｌＦ2 とは、エネルギーが近いために12ＣＨＣｌＦ
2 より、選択的に励起するものと考えられる。
体置換されたＣＢｒ2 Ｆ2 を使用した場合について説明
する。炭素１３で同位体置換されたＣＢｒ2 Ｆ2 は上述
のごとき条件では、レーザー光を原料ガスであるＣＨＣ
ｌＦ2 より良く吸収する結果、増感剤として作用する。 ＣＢｒ2 Ｆ2 ＋ｎｈν → ＣＢｒ2 Ｆ2 ’ （３） ＣＢｒ2 Ｆ2 ’＋ＣＨＣｌＦ2 → ＣＢｒ2 Ｆ2 ＋ＣＨＣｌＦ2 ’ （４） ＣＨＣｌＦ2 ’＋ｎｈν → ＣＦ2 ＋ＨＣｌ （５） ＣＦ2 ＋ＣＦ2 → Ｃ2 Ｆ4 （６） 反応（３）は、炭素１３で同位体置換されたＣＢｒ2 Ｆ
2 が増感剤として効率良く光を吸収して励起されること
を示している。この励起されたＣＢｒ2 Ｆ2 ’は上述の
ごとき条件では容易にＣＨＣｌＦ2 と衝突してエネルギ
ーの交換を行う〔反応（４）〕。ここで、衝突で励起さ
れたＣＨＣｌＦ2 は、先にも説明したように、非常に大
きな光吸収断面積を有するために、容易に光を吸収して
解離をおこす〔反応（５）〕。この結果、生成したＣＦ
2 は反応（６）に従って二量化して濃縮した炭素１３が
取り出せる。ここで反応（４）の衝突によってエネルギ
ーを交換して励起するメカニズムについては明確ではな
いが、炭素１３で同位体置換されたＣＢｒ2 Ｆ2 と13Ｃ
ＨＣｌＦ2 とは、エネルギーが近いために12ＣＨＣｌＦ
2 より、選択的に励起するものと考えられる。
【００１３】以上述べたように、この方法では、レーザ
ー光が有効に利用され、同位体分離、濃縮反応を極めて
効率良く行うことができ、生産性が向上し、生産コスト
の低減が可能となる。また、以上は対象元素が炭素１３
であって、原料ガスとしてＣＨＣｌＦ2 を用いた場合を
例にして説明したが、対象元素が酸素、シリコン、窒
素、ウラン等の場合でも全く同様の作用と効果を期待で
きる。
ー光が有効に利用され、同位体分離、濃縮反応を極めて
効率良く行うことができ、生産性が向上し、生産コスト
の低減が可能となる。また、以上は対象元素が炭素１３
であって、原料ガスとしてＣＨＣｌＦ2 を用いた場合を
例にして説明したが、対象元素が酸素、シリコン、窒
素、ウラン等の場合でも全く同様の作用と効果を期待で
きる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明方法を具体的
に説明をする。
に説明をする。
【００１５】実施例１ 図１に本発明のレーザー法同位体分離に用いたレーザー
照射、反応装置の模式図を示す。図１において、レーザ
ー発振器１は回折格子を組み込んだＴＥＡ型パルスＣＯ
2 レーザーであり、出力されたレーザービームはレンズ
２（焦点距離２ｍ、ＢａＦ2 製）で集光され、原料ガス
の存在する反応器３（長さ２．７ｍ、石英ガラス製）に
入射する。炭酸ガスレーザーの発振ラインは９Ｐ（２
２）（１，０４５．０２ｃｍ-1）に設定され、レーザー
出力は１．２Ｊ／パルスであり、焦点部でのフルエンス
は４Ｊ／ｃｍ2 に設定された。原料ガスとして３０Ｔｏ
ｒｒのＣＨＣｌＦ2 を使用し、これに増感剤として炭素
１３同位体比７０％のＣＢｒ2 Ｆ2 を１％程度添加し
た。この結果、炭素１３が５０％に濃縮されたＣ2 Ｆ4
が３．６×１０-7ｍｏｌ／パルスの効率で得られた。
照射、反応装置の模式図を示す。図１において、レーザ
ー発振器１は回折格子を組み込んだＴＥＡ型パルスＣＯ
2 レーザーであり、出力されたレーザービームはレンズ
２（焦点距離２ｍ、ＢａＦ2 製）で集光され、原料ガス
の存在する反応器３（長さ２．７ｍ、石英ガラス製）に
入射する。炭酸ガスレーザーの発振ラインは９Ｐ（２
２）（１，０４５．０２ｃｍ-1）に設定され、レーザー
出力は１．２Ｊ／パルスであり、焦点部でのフルエンス
は４Ｊ／ｃｍ2 に設定された。原料ガスとして３０Ｔｏ
ｒｒのＣＨＣｌＦ2 を使用し、これに増感剤として炭素
１３同位体比７０％のＣＢｒ2 Ｆ2 を１％程度添加し
た。この結果、炭素１３が５０％に濃縮されたＣ2 Ｆ4
が３．６×１０-7ｍｏｌ／パルスの効率で得られた。
【００１６】また、比較のために、上記増感剤の炭素１
３同位体比７０％のＣＢｒ2 Ｆ2 を添加しないで、上記
と同様の条件で実験を行った結果、炭素１３が５０％に
濃縮されたＣ2 Ｆ4 が１．８×１０-7ｍｏｌ／パルスの
効率で得られた。増感剤を使用することにより、レーザ
ー光１パルス当りの炭素１３同位体が向上することか
ら、量子収率が向上すると同時に、レーザー光の有効利
用がされていることが判る。
３同位体比７０％のＣＢｒ2 Ｆ2 を添加しないで、上記
と同様の条件で実験を行った結果、炭素１３が５０％に
濃縮されたＣ2 Ｆ4 が１．８×１０-7ｍｏｌ／パルスの
効率で得られた。増感剤を使用することにより、レーザ
ー光１パルス当りの炭素１３同位体が向上することか
ら、量子収率が向上すると同時に、レーザー光の有効利
用がされていることが判る。
【００１７】実施例２ 図１の装置を用いて、炭酸ガスレーザーの発振ラインを
９Ｐ（２２）（１，０４５．０２ｃｍ-1）に設定し、レ
ーザー出力を１．２Ｊ／パルスとし、焦点部でのフルエ
ンスを４Ｊ／ｃｍ2 に設定した。原料ガスとしては１０
ＴｏｒｒのＣＨＣｌＦ2 を用い、これに増感剤として炭
素１３同位体比７０％のＣＢｒ2 Ｆ2 を１％程度添加し
た。この結果、炭素１３が５０％に濃縮されたＣ2 Ｆ4
が２．０×１０-7ｍｏｌ／パルスの効率で得られた。
９Ｐ（２２）（１，０４５．０２ｃｍ-1）に設定し、レ
ーザー出力を１．２Ｊ／パルスとし、焦点部でのフルエ
ンスを４Ｊ／ｃｍ2 に設定した。原料ガスとしては１０
ＴｏｒｒのＣＨＣｌＦ2 を用い、これに増感剤として炭
素１３同位体比７０％のＣＢｒ2 Ｆ2 を１％程度添加し
た。この結果、炭素１３が５０％に濃縮されたＣ2 Ｆ4
が２．０×１０-7ｍｏｌ／パルスの効率で得られた。
【００１８】また、比較のために、増感剤を添加しない
で上記と同じ条件で実験を行った結果、炭素１３が４５
％に濃縮されたＣ2 Ｆ4 が１．０×１０-7ｍｏｌ／パル
スの効率で得られた。この結果からも、増感剤を使用す
ることの効果が確認された。
で上記と同じ条件で実験を行った結果、炭素１３が４５
％に濃縮されたＣ2 Ｆ4 が１．０×１０-7ｍｏｌ／パル
スの効率で得られた。この結果からも、増感剤を使用す
ることの効果が確認された。
【００１９】
【発明の効果】本発明方法によれば、レーザーを用いた
同位体の分離、濃縮において、その濃縮速度や量子収率
が大幅に改善され、生産性が著しく向上し、低コストで
同位体を分離、濃縮することが可能である。
同位体の分離、濃縮において、その濃縮速度や量子収率
が大幅に改善され、生産性が著しく向上し、低コストで
同位体を分離、濃縮することが可能である。
【図１】 図１は、本発明の実施例で使用した同位体分
離装置を示す説明図である。
離装置を示す説明図である。
１…レーザー発振器 ２…レンズ ３…反応器
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 真樹 神奈川県川崎市中原区井田1618番地、新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者 千葉 光一 神奈川県川崎市中原区井田1618番地、新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者 藤岡 裕二 神奈川県川崎市中原区井田1618番地、新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者 幸田 清一郎 東京都世田谷区上祖師谷１−10−18
Claims (3)
- 【請求項１】 赤外レーザー光を原料ガスに照射し赤外
多光子解離を生起させ、同位体を分離、濃縮する方法に
おいて、原料ガス中にレーザー光を吸収し易い増感剤を
予め添加して、レーザー光の照射を行うことを特徴とす
るレーザーを用いた同位体の分離、濃縮方法。 - 【請求項２】 分離、濃縮する同位体が炭素１３である
請求項１記載のレーザーを用いた同位体の分離、濃縮方
法。 - 【請求項３】 原料ガスがＣＨＣｌＦ2 であり、増感剤
が炭素が炭素１３で置換されたＣＢｒ2 Ｆ2 である請求
項１又は２記載のレーザーを用いた同位体の分離、濃縮
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14675892A JPH05317653A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | レーザーを用いた同位体の分離、濃縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14675892A JPH05317653A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | レーザーを用いた同位体の分離、濃縮方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05317653A true JPH05317653A (ja) | 1993-12-03 |
Family
ID=15414910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14675892A Withdrawn JPH05317653A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | レーザーを用いた同位体の分離、濃縮方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05317653A (ja) |
-
1992
- 1992-05-14 JP JP14675892A patent/JPH05317653A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |