JPH11333257A - 炭素同位体の分離方法 - Google Patents
炭素同位体の分離方法Info
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- JPH11333257A JPH11333257A JP14260898A JP14260898A JPH11333257A JP H11333257 A JPH11333257 A JP H11333257A JP 14260898 A JP14260898 A JP 14260898A JP 14260898 A JP14260898 A JP 14260898A JP H11333257 A JPH11333257 A JP H11333257A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 分子レーザー法による炭素13Ｃの分離方法で
あって、13Ｃ化合物を有効に取り出し、高濃度に13Ｃを
濃縮可能であり、かつ、今度も継続的な入手が容易であ
り価格の安定した原料を用いる分離方法を提供する。 【解決手段】 分子レーザー法による13Ｃ同位体分離方
法において、下式 Ｃ2 Ｈn Ｆm 〔式中、ｎは０〜５の整数、ｍは１〜６の整数、かつｎ
＋ｍ＝６である。〕からなるエタン系分子に、ハロゲン
ガスＸ2 又はハロゲン化水素ＨＸを添加したガスを原材
料とし、炭酸ガスレーザー照射による赤外多光子解離に
よって生成したＣＸ2 Ｆ2 ，ＣＨＸＦ2 又はＣＸＦ3 中
に13Ｃ同位体を濃縮することを特徴とする炭素同位体の
分離方法。
あって、13Ｃ化合物を有効に取り出し、高濃度に13Ｃを
濃縮可能であり、かつ、今度も継続的な入手が容易であ
り価格の安定した原料を用いる分離方法を提供する。 【解決手段】 分子レーザー法による13Ｃ同位体分離方
法において、下式 Ｃ2 Ｈn Ｆm 〔式中、ｎは０〜５の整数、ｍは１〜６の整数、かつｎ
＋ｍ＝６である。〕からなるエタン系分子に、ハロゲン
ガスＸ2 又はハロゲン化水素ＨＸを添加したガスを原材
料とし、炭酸ガスレーザー照射による赤外多光子解離に
よって生成したＣＸ2 Ｆ2 ，ＣＨＸＦ2 又はＣＸＦ3 中
に13Ｃ同位体を濃縮することを特徴とする炭素同位体の
分離方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーを用いた
炭素同位体の分離方法に関し、さらに詳しくは、炭素同
位体の高濃縮が可能であるとともに、原料の供給や製造
価格等の点で有利な分子レーザー法による炭素同位体の
分離方法に関する。
炭素同位体の分離方法に関し、さらに詳しくは、炭素同
位体の高濃縮が可能であるとともに、原料の供給や製造
価格等の点で有利な分子レーザー法による炭素同位体の
分離方法に関する。
【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いる。炭素１３，窒素１５，酸素１
７等は、例えばＮＭＲ−ＭＲＩや呼気診断などの医学，
生物学における標識化合物としての応用が始まってい
る。これらの中で、今後需要の伸びが最も期待できるの
が、炭素である。炭素は質量数１２及び質量数１３の同
位体からなり、質量数１２が９８．９％、質量数１３が
１．１％を占めている。この13Ｃの濃縮方法としては、
従来からＣＯを原料とした深冷蒸留法が用いられている
が、有毒なＣＯガスの大量利用，装置の大型化及び製造
価格高などの問題があり、近年、分子レーザー法による
炭素13Ｃの濃縮が提案されている。
る同位体が混在している。炭素１３，窒素１５，酸素１
７等は、例えばＮＭＲ−ＭＲＩや呼気診断などの医学，
生物学における標識化合物としての応用が始まってい
る。これらの中で、今後需要の伸びが最も期待できるの
が、炭素である。炭素は質量数１２及び質量数１３の同
位体からなり、質量数１２が９８．９％、質量数１３が
１．１％を占めている。この13Ｃの濃縮方法としては、
従来からＣＯを原料とした深冷蒸留法が用いられている
が、有毒なＣＯガスの大量利用，装置の大型化及び製造
価格高などの問題があり、近年、分子レーザー法による
炭素13Ｃの濃縮が提案されている。
【０００３】分子レーザー法を用いた13Ｃ同位体の濃縮
による分離方法では、ＣＨＣｌＦ2に臭素等のハロゲン
ガスを添加したものを原料とする方法が一般的に多く用
いられている。このＣＨＣｌＦ2 等のフルオロカーボン
ガスのＣ−Ｆ結合の伸縮振動による赤外吸収が炭酸ガス
レーザーの発振波長とほぼ一致する。そのため炭酸ガス
レーザー光をこのガスに照射し、13Ｃを含むＣＨＣｌＦ
2 ガスのみを選択的に振動励起してＣＦ2 の形に赤外多
光子解離させ、ハロゲン化してＣＢｒ2 Ｆ2 の形に変換
するものである。このＣＢｒ2 Ｆ2 は、原料のＣＨＣｌ
Ｆ2 とは異なる化学的物性を有する。例えば、この２つ
の化合物の沸点は、ＣＢｒ2 Ｆ2 が２２．８℃であるの
に対し、ＣＨＣｌＦ2 が−４０．８℃と大きく異なる。
それ故、これら２つの蒸気圧の差を利用して蒸留にて２
つの化合物を分離し、13Ｃ濃縮化合物を取り出すことが
できる。また、高濃縮の13Ｃを生成する場合には、この
第１段の濃縮で得られたＣＢｒ2 Ｆ2 にＯ2 を添加した
ものを原料ガスとし、第２段の濃縮を行う。第２段で
は、レーザー光を照射して13Ｃを含むＣＢｒ2 Ｆ2 のみ
を選択的に多光子解離させ、ＣＦ2 Ｏ中に13Ｃを濃縮す
る。このＣＦ2 Ｏは、水と反応させることで容易に二酸
化炭素ＣＯ2 変換でき、取り出すことができる。
による分離方法では、ＣＨＣｌＦ2に臭素等のハロゲン
ガスを添加したものを原料とする方法が一般的に多く用
いられている。このＣＨＣｌＦ2 等のフルオロカーボン
ガスのＣ−Ｆ結合の伸縮振動による赤外吸収が炭酸ガス
レーザーの発振波長とほぼ一致する。そのため炭酸ガス
レーザー光をこのガスに照射し、13Ｃを含むＣＨＣｌＦ
2 ガスのみを選択的に振動励起してＣＦ2 の形に赤外多
光子解離させ、ハロゲン化してＣＢｒ2 Ｆ2 の形に変換
するものである。このＣＢｒ2 Ｆ2 は、原料のＣＨＣｌ
Ｆ2 とは異なる化学的物性を有する。例えば、この２つ
の化合物の沸点は、ＣＢｒ2 Ｆ2 が２２．８℃であるの
に対し、ＣＨＣｌＦ2 が−４０．８℃と大きく異なる。
それ故、これら２つの蒸気圧の差を利用して蒸留にて２
つの化合物を分離し、13Ｃ濃縮化合物を取り出すことが
できる。また、高濃縮の13Ｃを生成する場合には、この
第１段の濃縮で得られたＣＢｒ2 Ｆ2 にＯ2 を添加した
ものを原料ガスとし、第２段の濃縮を行う。第２段で
は、レーザー光を照射して13Ｃを含むＣＢｒ2 Ｆ2 のみ
を選択的に多光子解離させ、ＣＦ2 Ｏ中に13Ｃを濃縮す
る。このＣＦ2 Ｏは、水と反応させることで容易に二酸
化炭素ＣＯ2 変換でき、取り出すことができる。
【０００４】しかしながら、このＣＨＣｌＦ2 を用いた
濃縮プロセスは、今後、原料であるＣＨＣｌＦ2 の入手
困難，価格高騰が予想されるという問題点を有してい
る。一方、フルオロカーボンガスにおいて、ＣＨＣｌＦ
2 等のＨＣＦＣ系ガスは、オゾン層破壊問題で既に全廃
されたＣＣｌ2 Ｆ2 等のＣＦＣ系ガスの代替として現在
使用されている。しかし、これらのＨＣＦＣ系ガスもオ
ゾン層破壊能力を有するため、今後、全廃されることが
決まっている。このため、原材料としては今後も継続的
に入手が容易な化合物を用いる必要がある。
濃縮プロセスは、今後、原料であるＣＨＣｌＦ2 の入手
困難，価格高騰が予想されるという問題点を有してい
る。一方、フルオロカーボンガスにおいて、ＣＨＣｌＦ
2 等のＨＣＦＣ系ガスは、オゾン層破壊問題で既に全廃
されたＣＣｌ2 Ｆ2 等のＣＦＣ系ガスの代替として現在
使用されている。しかし、これらのＨＣＦＣ系ガスもオ
ゾン層破壊能力を有するため、今後、全廃されることが
決まっている。このため、原材料としては今後も継続的
に入手が容易な化合物を用いる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、有毒ガスの利用，装置の大型化及び製造価
格高等の問題が生じない分子レーザー法による炭素13Ｃ
の分離方法であって、13Ｃ化合物を有効に取り出し、高
濃度に13Ｃを濃縮可能であるとともに、今度も継続的な
入手が容易で価格の安定した原料を用いる分離方法を開
発すべく鋭意検討した。その結果、本発明者らは、医
学，生物学等における標識化合物として有用な13Ｃの濃
縮方法として、特定のエタン系分子にハロゲンガス等を
添加したガスを原材料とし、レーザー照射により13Ｃを
含むガスのみを選択的に振動励起した後に分離し、特定
の化合物中に13Ｃ同位体を高濃度に濃縮することによっ
て、かかる問題点が解決されることを見い出した。本発
明は、かかる見地より完成されたものである。
題点に鑑み、有毒ガスの利用，装置の大型化及び製造価
格高等の問題が生じない分子レーザー法による炭素13Ｃ
の分離方法であって、13Ｃ化合物を有効に取り出し、高
濃度に13Ｃを濃縮可能であるとともに、今度も継続的な
入手が容易で価格の安定した原料を用いる分離方法を開
発すべく鋭意検討した。その結果、本発明者らは、医
学，生物学等における標識化合物として有用な13Ｃの濃
縮方法として、特定のエタン系分子にハロゲンガス等を
添加したガスを原材料とし、レーザー照射により13Ｃを
含むガスのみを選択的に振動励起した後に分離し、特定
の化合物中に13Ｃ同位体を高濃度に濃縮することによっ
て、かかる問題点が解決されることを見い出した。本発
明は、かかる見地より完成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、分
子レーザー法による13Ｃ同位体分離方法において、下式 Ｃ2 Ｈn Ｆm 〔式中、ｎは０〜５の整数、ｍは１〜６の整数、かつｎ
＋ｍ＝６である。〕からなるエタン系分子に、ハロゲン
ガスＸ2 又はハロゲン化水素ＨＸを添加したガスを原材
料とし、炭酸ガスレーザー照射による赤外多光子解離に
よって生成したＣＸ2 Ｆ2 ，ＣＨＸＦ2 又はＣＸＦ3 中
に13Ｃ同位体を濃縮することを特徴とする炭素同位体の
分離方法を提供するものである。本発明では、上記エタ
ン系分子がＣＨＦ2 ＣＦ3 であり且つ上記ハロゲンガス
がＢｒ2 であって、炭酸ガスレーザー照射による赤外多
光子解離によってＣＢｒ2 Ｆ2 及びＣＨＢｒＦ2 を生成
し、これらの中に13Ｃ同位体を濃縮することが特に好ま
しい。ここで、赤外多光子解離とは、上記したように結
合の伸縮振動による赤外吸収が赤外レーザーの発振波長
とほぼ一致する場合に、このレーザー光を照射し、該結
合を有する化合物のみを選択的に振動励起して化合物を
多光子解離させ、さらにハロゲン化してＸを有する化合
物に変換するものである。なお、Ｘはフッ素Ｆを除くハ
ロゲン原子を示し、塩素Ｃｌ，臭素Ｂｒ，沃素Ｉであ
る。
子レーザー法による13Ｃ同位体分離方法において、下式 Ｃ2 Ｈn Ｆm 〔式中、ｎは０〜５の整数、ｍは１〜６の整数、かつｎ
＋ｍ＝６である。〕からなるエタン系分子に、ハロゲン
ガスＸ2 又はハロゲン化水素ＨＸを添加したガスを原材
料とし、炭酸ガスレーザー照射による赤外多光子解離に
よって生成したＣＸ2 Ｆ2 ，ＣＨＸＦ2 又はＣＸＦ3 中
に13Ｃ同位体を濃縮することを特徴とする炭素同位体の
分離方法を提供するものである。本発明では、上記エタ
ン系分子がＣＨＦ2 ＣＦ3 であり且つ上記ハロゲンガス
がＢｒ2 であって、炭酸ガスレーザー照射による赤外多
光子解離によってＣＢｒ2 Ｆ2 及びＣＨＢｒＦ2 を生成
し、これらの中に13Ｃ同位体を濃縮することが特に好ま
しい。ここで、赤外多光子解離とは、上記したように結
合の伸縮振動による赤外吸収が赤外レーザーの発振波長
とほぼ一致する場合に、このレーザー光を照射し、該結
合を有する化合物のみを選択的に振動励起して化合物を
多光子解離させ、さらにハロゲン化してＸを有する化合
物に変換するものである。なお、Ｘはフッ素Ｆを除くハ
ロゲン原子を示し、塩素Ｃｌ，臭素Ｂｒ，沃素Ｉであ
る。
【０００７】本発明は、炭酸ガスレーザーを用いるの
で、従来の深冷蒸留法等とは異なり、有毒なＣＯガスの
利用，装置の大型化及び製造価格高等の問題は生じな
い。そして、本発明によれば、原料から炭素13Ｃを含む
化合物を有効に取り出せるので、医学，生物学等におけ
る標識化合物として有用な13Ｃを高濃度に濃縮可能であ
る。また、本発明は、原料の入手が容易であり、かつ価
格も安定しており、今後も継続的に原料入手が可能であ
る点からも、極めて有利な炭素同位体の分離方法であ
る。以下、本発明について、詳細に説明する。
で、従来の深冷蒸留法等とは異なり、有毒なＣＯガスの
利用，装置の大型化及び製造価格高等の問題は生じな
い。そして、本発明によれば、原料から炭素13Ｃを含む
化合物を有効に取り出せるので、医学，生物学等におけ
る標識化合物として有用な13Ｃを高濃度に濃縮可能であ
る。また、本発明は、原料の入手が容易であり、かつ価
格も安定しており、今後も継続的に原料入手が可能であ
る点からも、極めて有利な炭素同位体の分離方法であ
る。以下、本発明について、詳細に説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】添付図面（図１）を参照しなが
ら、本発明の分離方法についてより具体的に説明する。実施の形態 本発明では、従来の方法で用いられてきたＣＨＣｌＦ2
等のＨＣＦＣ系のフルオロカーボンガスに代わる代替フ
ルオロカーボンとして、下式 Ｃ2 Ｈn Ｆm からなるＨＦＣ系のエタン系分子を用い、これにハロゲ
ンガスＸ2 又はハロゲン化水素ＨＸを添加したガスを原
材料とする。上記式中、ｎは０〜５の整数、ｍは１〜６
の整数であり、かつｎとｍとの和が６である。上記エタ
ン系分子として、具体的には、代替フレオンであるＨＦ
Ｃ系のエタン分子、例えばＣＨＦ2 ＣＦ3 ，ＣＨ2 ＦＣ
Ｆ3 ，ＣＨＦ2 ＣＨＦ2 ，ＣＨ2 ＦＣＨＦ2 ，ＣＨ2 Ｆ
ＣＨ2 Ｆ等が挙げられる。また、添加するハロゲンガス
Ｘ2 又はハロゲン化水素ＨＸとしては、具体的には、例
えばＢｒ2 ，ＨＢｒ，塩化水素等が挙げられる。なお、
Ｘはフッ素Ｆを除くハロゲン原子を示し、塩素Ｃｌ，臭
素Ｂｒ，沃素Ｉである。本発明は、上記組成の原材料
に、炭酸ガスレーザーを照射して赤外多光子解離を生じ
させ、これによって生成したＣＸ2 Ｆ2 ，ＣＨＸＦ2 又
はＣＢｒＦ3 中に 13Ｃ同位体を濃縮するものである。
ら、本発明の分離方法についてより具体的に説明する。実施の形態 本発明では、従来の方法で用いられてきたＣＨＣｌＦ2
等のＨＣＦＣ系のフルオロカーボンガスに代わる代替フ
ルオロカーボンとして、下式 Ｃ2 Ｈn Ｆm からなるＨＦＣ系のエタン系分子を用い、これにハロゲ
ンガスＸ2 又はハロゲン化水素ＨＸを添加したガスを原
材料とする。上記式中、ｎは０〜５の整数、ｍは１〜６
の整数であり、かつｎとｍとの和が６である。上記エタ
ン系分子として、具体的には、代替フレオンであるＨＦ
Ｃ系のエタン分子、例えばＣＨＦ2 ＣＦ3 ，ＣＨ2 ＦＣ
Ｆ3 ，ＣＨＦ2 ＣＨＦ2 ，ＣＨ2 ＦＣＨＦ2 ，ＣＨ2 Ｆ
ＣＨ2 Ｆ等が挙げられる。また、添加するハロゲンガス
Ｘ2 又はハロゲン化水素ＨＸとしては、具体的には、例
えばＢｒ2 ，ＨＢｒ，塩化水素等が挙げられる。なお、
Ｘはフッ素Ｆを除くハロゲン原子を示し、塩素Ｃｌ，臭
素Ｂｒ，沃素Ｉである。本発明は、上記組成の原材料
に、炭酸ガスレーザーを照射して赤外多光子解離を生じ
させ、これによって生成したＣＸ2 Ｆ2 ，ＣＨＸＦ2 又
はＣＢｒＦ3 中に 13Ｃ同位体を濃縮するものである。
【０００９】図１に、本発明の13Ｃ同位体分離方法を用
いるエタン系分子の分子レーザー法による濃縮装置１の
一例を示す。本発明では、図１の分離セル５中にガス供
給装置４から、上記式に表されるエタン系分子、さらに
ハロゲンガス又はハロゲン化水素をそれぞれ所定圧で注
入する。この分離セル５に、ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザーに
内蔵の共振器として回折格子を用いた波長可変のＴＥＡ
−ＣＯ2 レーザー装置２からのレーザー光をショット照
射する。レーザー光は集光レンズ３（凸レンズ）で絞っ
て、分離セル５中で集光するようにし、焦点でのレーザ
ー光のフルエンスを調整する。レーザー光照射後のガス
は真空ポンプ７で吸引し、ガスクロマトグラフィ質量分
析計６に導いて分解生成物を分析する。検出されるそれ
ぞれの化合物について、化合物の12Ｃを含む分子の質量
と13Ｃを含む分子の質量との比から、13Ｃの濃縮度を算
出する。
いるエタン系分子の分子レーザー法による濃縮装置１の
一例を示す。本発明では、図１の分離セル５中にガス供
給装置４から、上記式に表されるエタン系分子、さらに
ハロゲンガス又はハロゲン化水素をそれぞれ所定圧で注
入する。この分離セル５に、ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザーに
内蔵の共振器として回折格子を用いた波長可変のＴＥＡ
−ＣＯ2 レーザー装置２からのレーザー光をショット照
射する。レーザー光は集光レンズ３（凸レンズ）で絞っ
て、分離セル５中で集光するようにし、焦点でのレーザ
ー光のフルエンスを調整する。レーザー光照射後のガス
は真空ポンプ７で吸引し、ガスクロマトグラフィ質量分
析計６に導いて分解生成物を分析する。検出されるそれ
ぞれの化合物について、化合物の12Ｃを含む分子の質量
と13Ｃを含む分子の質量との比から、13Ｃの濃縮度を算
出する。
【００１０】次に、ＣＨＦ2 ＣＦ3 を一例として、分離
プロセスについて説明する。天然のＣＨＦ2 ＣＦ3 の吸
収スペクトルは、１１４０ｃｍ-1あたりにＣ−Ｆ伸縮振
動の吸収スペクトルのピークを有し、室温ではスペクト
ルの裾野は長波長側へは１０５０ｃｍ-1程度まで広がっ
ている。ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザーの９ｐ帯の強い発振ラ
インは、９ｐ（８）〜９ｐ（３４）の範囲、すなわち長
波長側にシフトするため、照射するレーザー光は吸収ス
ペクトルのピークよりも長波長のレーザー光を照射する
ことで濃縮がより進行することが従来の研究でわかって
いる。そのため、ＣＯ2 レーザーの９ｐ帯波長のレーザ
ー光を照射した際、ＣＨＦ2 ＣＦ3 は下式（１）又は
（２）のような反応でＣ−Ｃ結合が切れて解離すると考
えられる。 ＣＨＦ2 ＣＦ3 ＋ｎｈν → ＣＦ2 * ＋ＣＦ3 * ＋Ｈ ・・（１） ＣＨＦ2 ＣＦ3 ＋ｎｈν → ＣＨＦ2 * ＋ＣＦ3 * ・・・（２）
プロセスについて説明する。天然のＣＨＦ2 ＣＦ3 の吸
収スペクトルは、１１４０ｃｍ-1あたりにＣ−Ｆ伸縮振
動の吸収スペクトルのピークを有し、室温ではスペクト
ルの裾野は長波長側へは１０５０ｃｍ-1程度まで広がっ
ている。ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザーの９ｐ帯の強い発振ラ
インは、９ｐ（８）〜９ｐ（３４）の範囲、すなわち長
波長側にシフトするため、照射するレーザー光は吸収ス
ペクトルのピークよりも長波長のレーザー光を照射する
ことで濃縮がより進行することが従来の研究でわかって
いる。そのため、ＣＯ2 レーザーの９ｐ帯波長のレーザ
ー光を照射した際、ＣＨＦ2 ＣＦ3 は下式（１）又は
（２）のような反応でＣ−Ｃ結合が切れて解離すると考
えられる。 ＣＨＦ2 ＣＦ3 ＋ｎｈν → ＣＦ2 * ＋ＣＦ3 * ＋Ｈ ・・（１） ＣＨＦ2 ＣＦ3 ＋ｎｈν → ＣＨＦ2 * ＋ＣＦ3 * ・・・（２）
【００１１】解離したラジカルを安定化合物に変換する
ためには、同時にハロゲンガスを添加する。ハロゲンガ
スの一例として臭素（Ｂｒ2 ）を用いた場合には、反応
は次のように進むと考えられる。 ＣＦ2 * ＋Ｂｒ2 → ＣＢｒＦ2 * ＋Ｂｒ ＣＢｒＦ2 * ＋Ｂｒ2 → ＣＢｒ2 Ｆ2 ＋Ｂｒ ・・・（３） ＣＨＦ2 * ＋Ｂｒ2 → ＣＨＢｒＦ2 ＋Ｂｒ ・・・・（４） ＣＦ3 * ＋Ｂｒ2 → ＣＢｒＦ3 ＋Ｂｒ ・・・・・（５）
ためには、同時にハロゲンガスを添加する。ハロゲンガ
スの一例として臭素（Ｂｒ2 ）を用いた場合には、反応
は次のように進むと考えられる。 ＣＦ2 * ＋Ｂｒ2 → ＣＢｒＦ2 * ＋Ｂｒ ＣＢｒＦ2 * ＋Ｂｒ2 → ＣＢｒ2 Ｆ2 ＋Ｂｒ ・・・（３） ＣＨＦ2 * ＋Ｂｒ2 → ＣＨＢｒＦ2 ＋Ｂｒ ・・・・（４） ＣＦ3 * ＋Ｂｒ2 → ＣＢｒＦ3 ＋Ｂｒ ・・・・・（５）
【００１２】主な解離生成物はＣＢｒ2 Ｆ2 ，ＣＨＢｒ
Ｆ2 及びＣＢｒＦ3 である。また、ＣＢｒ2 Ｆ2 及びＣ
ＨＢｒＦ2 については再び光励起されて重合し、Ｃ2 Ｂ
ｒ2Ｆ4 も生成されるものと考えられる。これまでの開
発経過から、ＣＢｒ2 Ｆ2 およびＣＨＢｒＦ2 中には13
Ｃが濃縮されるが、ＣＢｒＦ3 中には13Ｃが濃縮されな
いことが判明している。これらのことから、レーザー照
射によるＣ−Ｆ伸縮振動は−ＣＨＦ2 側の13Ｃであり、
−ＣＦ3 側のＣの質量には依存していないと考えられ
る。したがって、ＣＨＢｒＦ2 及びＣＢｒ2 Ｆ2 を低温
蒸留、又はガスクロマトグラフィー等によって原材料や
添加ハロゲンガスと分離することによって、濃縮13Ｃを
取り出すことが可能である。
Ｆ2 及びＣＢｒＦ3 である。また、ＣＢｒ2 Ｆ2 及びＣ
ＨＢｒＦ2 については再び光励起されて重合し、Ｃ2 Ｂ
ｒ2Ｆ4 も生成されるものと考えられる。これまでの開
発経過から、ＣＢｒ2 Ｆ2 およびＣＨＢｒＦ2 中には13
Ｃが濃縮されるが、ＣＢｒＦ3 中には13Ｃが濃縮されな
いことが判明している。これらのことから、レーザー照
射によるＣ−Ｆ伸縮振動は−ＣＨＦ2 側の13Ｃであり、
−ＣＦ3 側のＣの質量には依存していないと考えられ
る。したがって、ＣＨＢｒＦ2 及びＣＢｒ2 Ｆ2 を低温
蒸留、又はガスクロマトグラフィー等によって原材料や
添加ハロゲンガスと分離することによって、濃縮13Ｃを
取り出すことが可能である。
【００１３】得られたＣＢｒ2 Ｆ2 は、従来技術で用い
られていたＣＨＣｌＦ2 に臭素を添加して多光子解離さ
せることで主に生成するＣＢｒ2 Ｆ2 と同じものであ
る。それゆえ、さらなる高濃縮化を図るために従来技術
で用いられてきたＣＢｒ2 Ｆ2に酸素を添加してＴＥＡ
−ＣＯ2 レーザーを照射し、ＣＦ2 Ｏ化合物中に13Ｃを
濃縮するプロセスがそのまま利用可能である。また、Ｃ
Ｂｒ2 Ｆ2 と同時に発生するＣＨＢｒＦ2 についても、
吸収スペクトルはＣＢｒ2 Ｆ2 とほぼ同じ波長に現れる
ため、ＣＢｒ2 Ｆ2 に照射するレーザーと同じ波長にて
ＣＦ2 Ｏの形に多光子解離し、この中に13Ｃを濃縮可能
である。なお、本発明に係る方法は、上記実施の形態に
限らず、本発明の技術的思想の範囲において、種々変形
が可能である。以下、実施例により本発明をより詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限
されるものではない。
られていたＣＨＣｌＦ2 に臭素を添加して多光子解離さ
せることで主に生成するＣＢｒ2 Ｆ2 と同じものであ
る。それゆえ、さらなる高濃縮化を図るために従来技術
で用いられてきたＣＢｒ2 Ｆ2に酸素を添加してＴＥＡ
−ＣＯ2 レーザーを照射し、ＣＦ2 Ｏ化合物中に13Ｃを
濃縮するプロセスがそのまま利用可能である。また、Ｃ
Ｂｒ2 Ｆ2 と同時に発生するＣＨＢｒＦ2 についても、
吸収スペクトルはＣＢｒ2 Ｆ2 とほぼ同じ波長に現れる
ため、ＣＢｒ2 Ｆ2 に照射するレーザーと同じ波長にて
ＣＦ2 Ｏの形に多光子解離し、この中に13Ｃを濃縮可能
である。なお、本発明に係る方法は、上記実施の形態に
限らず、本発明の技術的思想の範囲において、種々変形
が可能である。以下、実施例により本発明をより詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限
されるものではない。
【００１４】
【実施例】実施例１ 上記エタン系分子としてＣＨＦ2 ＣＦ3 、添加するハロ
ゲンガスとしてＢｒ2を用いて13Ｃ同位体分離を行っ
た。図１の分離セル５中に、ガス供給装置４からＣＨＦ
2 ＣＦ3 を１８Ｔｏｒｒ、Ｂｒ2 を２Ｔｏｒｒ注入し
た。この分離セル５に、ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザーに内蔵
の共振器として回折格子を用いた波長可変のＴＥＡ−Ｃ
Ｏ2 レーザー装置２からの９ｐ（１２）ラインのレーザ
ー光１０５４ｃｍ-1を、５００ショット照射した。レー
ザー光は集光レンズ３（凸レンズ）で絞り、分離セル５
中で集光するように照射した。焦点でのレーザー光のフ
ルエンスは、３．５Ｊ／ｃｍ2 に調整してある。レーザ
ー光照射後のガスは真空ポンプ７で吸引し、ガスクロマ
トグラフィ質量分析計６に導いて分解生成物を分析し
た。
ゲンガスとしてＢｒ2を用いて13Ｃ同位体分離を行っ
た。図１の分離セル５中に、ガス供給装置４からＣＨＦ
2 ＣＦ3 を１８Ｔｏｒｒ、Ｂｒ2 を２Ｔｏｒｒ注入し
た。この分離セル５に、ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザーに内蔵
の共振器として回折格子を用いた波長可変のＴＥＡ−Ｃ
Ｏ2 レーザー装置２からの９ｐ（１２）ラインのレーザ
ー光１０５４ｃｍ-1を、５００ショット照射した。レー
ザー光は集光レンズ３（凸レンズ）で絞り、分離セル５
中で集光するように照射した。焦点でのレーザー光のフ
ルエンスは、３．５Ｊ／ｃｍ2 に調整してある。レーザ
ー光照射後のガスは真空ポンプ７で吸引し、ガスクロマ
トグラフィ質量分析計６に導いて分解生成物を分析し
た。
【００１５】検出された化合物は、主にＣＢｒＦ3,ＣＢ
ｒ2 Ｆ2,ＣＨＢｒＦ2,Ｃ2 Ｂｒ2 Ｆ 4 であった。それぞ
れの化合物の12Ｃを含む分子の質量と13Ｃを含む分子の
質量との比から、13Ｃの濃縮度を算出した。ＣＢｒ2 Ｆ
2 ，ＣＨＢｒＦ2 ，Ｃ2 Ｂｒ2 Ｆ4 中には、13Ｃの濃縮
が見られた。生成量が多かったのは、ＣＢｒ2 Ｆ2 及び
ＣＨＢｒＦ2 であり、ＣＢｒ2 Ｆ2中の13Ｃの濃縮度は
２０％、ＣＨＢｒＦ2 中の13Ｃの濃縮度は５０％に達し
た。
ｒ2 Ｆ2,ＣＨＢｒＦ2,Ｃ2 Ｂｒ2 Ｆ 4 であった。それぞ
れの化合物の12Ｃを含む分子の質量と13Ｃを含む分子の
質量との比から、13Ｃの濃縮度を算出した。ＣＢｒ2 Ｆ
2 ，ＣＨＢｒＦ2 ，Ｃ2 Ｂｒ2 Ｆ4 中には、13Ｃの濃縮
が見られた。生成量が多かったのは、ＣＢｒ2 Ｆ2 及び
ＣＨＢｒＦ2 であり、ＣＢｒ2 Ｆ2中の13Ｃの濃縮度は
２０％、ＣＨＢｒＦ2 中の13Ｃの濃縮度は５０％に達し
た。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、分子レーザー法による炭素13
Ｃの分離方法であって、13Ｃ化合物を有効に取り出し、
高濃度に13Ｃを濃縮可能であり、かつ、今度も継続的な
入手が容易であり価格の安定した原料を用いることがで
きる。すなわち、本発明によれば、炭酸ガスレーザーを
用いるので、従来の深冷蒸留法等とは異なり、有毒なＣ
Ｏガスの利用，装置の大型化及び製造価格高等の問題は
生じない。また、本発明によれば、原料から炭素13Ｃを
含む化合物を有効に取り出せるので、医学，生物学等に
おける標識化合物として有用な13Ｃを高濃度に濃縮可能
である。さらに、本発明の分離方法は、原料の入手が容
易であり、かつ原料価格も安定しており、今後も継続的
に入手が可能である点からも、産業上大きな意義を有す
る。
Ｃの分離方法であって、13Ｃ化合物を有効に取り出し、
高濃度に13Ｃを濃縮可能であり、かつ、今度も継続的な
入手が容易であり価格の安定した原料を用いることがで
きる。すなわち、本発明によれば、炭酸ガスレーザーを
用いるので、従来の深冷蒸留法等とは異なり、有毒なＣ
Ｏガスの利用，装置の大型化及び製造価格高等の問題は
生じない。また、本発明によれば、原料から炭素13Ｃを
含む化合物を有効に取り出せるので、医学，生物学等に
おける標識化合物として有用な13Ｃを高濃度に濃縮可能
である。さらに、本発明の分離方法は、原料の入手が容
易であり、かつ原料価格も安定しており、今後も継続的
に入手が可能である点からも、産業上大きな意義を有す
る。
【図１】図１は、本発明の13Ｃ同位体分離方法を用いる
分子レーザー法による濃縮装置の概略構成を表す図であ
る。
分子レーザー法による濃縮装置の概略構成を表す図であ
る。
１ 濃縮装置 ２ ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザー装置 ３ 集光レンズ ４ ガス供給装置 ５ 分離セル ６ ガスクロマトグラフィー ７ 真空ポンプ ８，９ 調整弁
Claims (2)
- 【請求項１】 分子レーザー法による13Ｃ同位体分離方
法において、下式 Ｃ2 Ｈn Ｆm 〔式中、ｎは０〜５の整数、ｍは１〜６の整数、かつｎ
＋ｍ＝６である。〕からなるエタン系分子に、ハロゲン
ガスＸ2 又はハロゲン化水素ＨＸを添加したガスを原材
料とし、炭酸ガスレーザー照射による赤外多光子解離に
よって生成したＣＸ2 Ｆ2 ，ＣＨＸＦ2 又はＣＸＦ3 中
に13Ｃ同位体を濃縮することを特徴とする炭素同位体の
分離方法。 - 【請求項２】 上記エタン系分子がＣＨＦ2 ＣＦ3 であ
り且つ上記ハロゲンガスがＢｒ2 であって、炭酸ガスレ
ーザー照射による赤外多光子解離によってＣＢｒ2 Ｆ2
及びＣＨＢｒＦ2 を生成し、これらの中に13Ｃ同位体を
濃縮することを特徴とする請求項１記載の炭素同位体の
分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14260898A JPH11333257A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 炭素同位体の分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14260898A JPH11333257A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 炭素同位体の分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11333257A true JPH11333257A (ja) | 1999-12-07 |
Family
ID=15319294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14260898A Withdrawn JPH11333257A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 炭素同位体の分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11333257A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103940768A (zh) * | 2014-05-19 | 2014-07-23 | 北京萨维福特科技有限公司 | 采用零气前处理测量固态碳激光碳同位素的装置及方法 |
-
1998
- 1998-05-25 JP JP14260898A patent/JPH11333257A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103940768A (zh) * | 2014-05-19 | 2014-07-23 | 北京萨维福特科技有限公司 | 采用零气前处理测量固态碳激光碳同位素的装置及方法 |
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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: 20050802 |