JPS60132629A - レ−ザ−による炭素13の濃縮法 - Google Patents
レ−ザ−による炭素13の濃縮法Info
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- JPS60132629A JPS60132629A JP24289883A JP24289883A JPS60132629A JP S60132629 A JPS60132629 A JP S60132629A JP 24289883 A JP24289883 A JP 24289883A JP 24289883 A JP24289883 A JP 24289883A JP S60132629 A JPS60132629 A JP S60132629A
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レーザーによる炭素/3の濃縮法に関し、詳
しくは赤外多光子解離を用いたレーザー同位体分離によ
る炭素/3の濃縮法に関する。
しくは赤外多光子解離を用いたレーザー同位体分離によ
る炭素/3の濃縮法に関する。
近年レーザー技術に関する進歩は目覚ましく、広い波長
領域で強力な出力の光を発振するレーザーが開発されて
いる。これらのレーザーを光化学反応に利用しようとい
う研究も非常に活発で、文字通り日進月歩の発展をみせ
ている。レーザー光の持つ特徴は第一に優れた単色性を
示すという点であり、第二は極端に高いフルエンスの光
が得られるという点である。従来、これらの特徴を利用
して種々の同位体分離が試みられている。例えば、第一
の特徴を利用して水素からウランに至る神々の元素の同
位体分離が試みられている。すなわち同位体化合物の吸
収スペクトルには一般に多少の同位体シフトがみられる
が、適切な波長のレーザー光を照射すると、特定の同位
体化合物が選択的にその光を吸収し工励起される。また
第二の特徴であるレーザー光のフルエンスが高い点を利
用すると、同一分子に多数のレーデ−光子を吸収させて
分解を誘起させることができる。ところで、赤外多光子
解離を用いた同位体分離ではレーザー光の特徴に基づき
、同位体シフトの大きい赤外領域で強力なレーザー光の
照射によシ特定の同位体化合物を多光子励起してこれを
解離させ、その同位体を分離することができる。
領域で強力な出力の光を発振するレーザーが開発されて
いる。これらのレーザーを光化学反応に利用しようとい
う研究も非常に活発で、文字通り日進月歩の発展をみせ
ている。レーザー光の持つ特徴は第一に優れた単色性を
示すという点であり、第二は極端に高いフルエンスの光
が得られるという点である。従来、これらの特徴を利用
して種々の同位体分離が試みられている。例えば、第一
の特徴を利用して水素からウランに至る神々の元素の同
位体分離が試みられている。すなわち同位体化合物の吸
収スペクトルには一般に多少の同位体シフトがみられる
が、適切な波長のレーザー光を照射すると、特定の同位
体化合物が選択的にその光を吸収し工励起される。また
第二の特徴であるレーザー光のフルエンスが高い点を利
用すると、同一分子に多数のレーデ−光子を吸収させて
分解を誘起させることができる。ところで、赤外多光子
解離を用いた同位体分離ではレーザー光の特徴に基づき
、同位体シフトの大きい赤外領域で強力なレーザー光の
照射によシ特定の同位体化合物を多光子励起してこれを
解離させ、その同位体を分離することができる。
本発明はこの赤外多光子解離を用いたレーザー同位体分
離によシ、同位体化合物の炭素/3を高濃度に濃縮する
方法を提供することを目的とする。
離によシ、同位体化合物の炭素/3を高濃度に濃縮する
方法を提供することを目的とする。
この目的は前記特許請求の範囲に記載された本発明の構
成によって達成されるが、以下、本発明の詳細な説明す
る。
成によって達成されるが、以下、本発明の詳細な説明す
る。
先ず、第一の発明について説明する。
12 cp、 12 cp、 すなわち2個の炭素/a
の同位体からなるヘキサフルオロエタンC2F6 は/
//7 anにCF結合の伸縮振動に対応する強い吸収
をもち、その吸収の裾が炭酸ガスレーデ−の発振領域(
デθO〜/100 cm−’ )にまで及んでいる。
の同位体からなるヘキサフルオロエタンC2F6 は/
//7 anにCF結合の伸縮振動に対応する強い吸収
をもち、その吸収の裾が炭酸ガスレーデ−の発振領域(
デθO〜/100 cm−’ )にまで及んでいる。
15 cF、 12CF3 の吸収は’ ”CF3’
2CF、の吸収よりも低波数側に存在し、炭酸ガスレー
ザーの光を選択的に吸収すると考えられる。従って天然
同位体濃度のC2F6(炭素/3の存在比は/、7%)
に炭酸ガスレーザーの/fルス光を照射すると、いわゆ
る赤外多光子吸収を経て” CF6’ 2CF、が選択
的に励起され分解を引き起こす。
2CF、の吸収よりも低波数側に存在し、炭酸ガスレー
ザーの光を選択的に吸収すると考えられる。従って天然
同位体濃度のC2F6(炭素/3の存在比は/、7%)
に炭酸ガスレーザーの/fルス光を照射すると、いわゆ
る赤外多光子吸収を経て” CF6’ 2CF、が選択
的に励起され分解を引き起こす。
13CFs”’CFB +nhV→”CF、 +12C
F。
F。
こ\−’lらかじめC2F6 に Cl2r Br2
tたはI2などのハロゲン分子を加えておくと、以下の
反応の結果CF3C/、 CF3Br あるいはCF、
I が生成する。
tたはI2などのハロゲン分子を加えておくと、以下の
反応の結果CF3C/、 CF3Br あるいはCF、
I が生成する。
”CF5”CF5 + X2+ nhV−+ CF、X
+ 120F3Xこ\でX は(J Br あるいは
I2 を表わす。
+ 120F3Xこ\でX は(J Br あるいは
I2 を表わす。
2 2I 2
生成物CF3X Kは多光子吸収の過程での選択性を反
映して CF、が濃縮されることになる。
映して CF、が濃縮されることになる。
例えば天然同位体濃度のC2F6にB r 2 を加え
た混合気体に炭酸ガスレーザーの)Qルス光をBaF
2レンズで焦光して照射すると、炭素/3がa縮された
CF s B rが生成する。炭酸ガスレーザーの9.
6μmバンドのR(3のラインを用いると、濃縮係数β
はIO程度に達する。こ\で濃縮係数βは以下の様に定
義されている。
た混合気体に炭酸ガスレーザーの)Qルス光をBaF
2レンズで焦光して照射すると、炭素/3がa縮された
CF s B rが生成する。炭酸ガスレーザーの9.
6μmバンドのR(3のラインを用いると、濃縮係数β
はIO程度に達する。こ\で濃縮係数βは以下の様に定
義されている。
天然同位体濃度のCFsBr中の Cの濃度は/、7%
である。低温でレーザー照射の実験も行なったので、こ
の場合βが大幅に増大し17に達した。
である。低温でレーザー照射の実験も行なったので、こ
の場合βが大幅に増大し17に達した。
次に、菓二の発明について説明すると以下の通シである
。CF3C/# CF3BrおよびCF、 I は以前
よシ炭酸ガスレーザーを用いた赤外多光子解離による炭
素/3の濃縮・分離における作業物質として注目を集め
ている。これらの化合物の赤外多光子解離はつぎのよう
に進行し、炭素13は生成物C2F6中に濃縮される。
。CF3C/# CF3BrおよびCF、 I は以前
よシ炭酸ガスレーザーを用いた赤外多光子解離による炭
素/3の濃縮・分離における作業物質として注目を集め
ている。これらの化合物の赤外多光子解離はつぎのよう
に進行し、炭素13は生成物C2F6中に濃縮される。
CFsX +nbV→イC2F6+イX2本発明者等は
この化合物を室温、−78°Cおよび一//θ℃で照射
したところ炭素/3が高濃度に濃縮されることを確認し
た。−例を挙けると一/10℃での#縮係数βは1Io
oにも達する。
この化合物を室温、−78°Cおよび一//θ℃で照射
したところ炭素/3が高濃度に濃縮されることを確認し
た。−例を挙けると一/10℃での#縮係数βは1Io
oにも達する。
こ\でβがダθθとはC2F6 中の Cの濃度が約g
Oチであることを意味する。
Oチであることを意味する。
トレーサーとして利用される炭素化合物中の炭素/3の
濃度は高いことが望ましい。仮に?3%にまで濃縮する
とすれけ、−回のレーザー照射だけでは不十分である。
濃度は高いことが望ましい。仮に?3%にまで濃縮する
とすれけ、−回のレーザー照射だけでは不十分である。
そ2コ11ρ−Z−を出発物質とする以下の様なサイク
ルが炭素/3の高濃度濃縮に有効かつ適切な方法になる
。
ルが炭素/3の高濃度濃縮に有効かつ適切な方法になる
。
すなわちC2F6とX、の混合気体を適切な条件でレー
ザー照射し、10倍あるいはそれ以上炭素/3の濃度が
高くなったCF、X を製造し、このCF3Xを適切な
分離法たとえばガスクロマトグラフィーで分離したのち
レーザー照射して、 Cが高度に濃縮されたC2F6
を製造する。もし非常に高い濃度の炭素13を必要とす
る場合は再びこのサイクルに従ってレーザー照射と生成
物の分離を行なえばよい。なお、生成物中の Cが30
%以上濃縮された時には、レーザーパルスの波数を適切
に変えて、炭素/コを含むCF3X を選択的にwf離
することも有利である。C2F6とBr2 の混合気体
の赤外多光子解離ではβ=/θで炭素/3が濃縮された
CF、Brが生成する。このCF、Brを更に低温で赤
外多光子解離すると、仮にβ=コθOで炭素/3が濃縮
される場合には、生成物のC2F6 中の炭素13の濃
度は9S%に達する。
ザー照射し、10倍あるいはそれ以上炭素/3の濃度が
高くなったCF、X を製造し、このCF3Xを適切な
分離法たとえばガスクロマトグラフィーで分離したのち
レーザー照射して、 Cが高度に濃縮されたC2F6
を製造する。もし非常に高い濃度の炭素13を必要とす
る場合は再びこのサイクルに従ってレーザー照射と生成
物の分離を行なえばよい。なお、生成物中の Cが30
%以上濃縮された時には、レーザーパルスの波数を適切
に変えて、炭素/コを含むCF3X を選択的にwf離
することも有利である。C2F6とBr2 の混合気体
の赤外多光子解離ではβ=/θで炭素/3が濃縮された
CF、Brが生成する。このCF、Brを更に低温で赤
外多光子解離すると、仮にβ=コθOで炭素/3が濃縮
される場合には、生成物のC2F6 中の炭素13の濃
度は9S%に達する。
実施例
本発明に使用した装置の概略を第1図に示す。適切な波
数の炭酸Iスレーデー1のi4ルス光2をBaF2 レ
ンズ3で焦光し、恒温槽4中に設置した反応容器5内の
C2F6とBr2の混合気体である試料気体6に照射す
る。恒温槽の温度は室温より一/、5−θ℃程度まで可
変できる。なお、図中7は温度センサ、8は絞り、9は
KBr窓板をそれぞれ示す。
数の炭酸Iスレーデー1のi4ルス光2をBaF2 レ
ンズ3で焦光し、恒温槽4中に設置した反応容器5内の
C2F6とBr2の混合気体である試料気体6に照射す
る。恒温槽の温度は室温より一/、5−θ℃程度まで可
変できる。なお、図中7は温度センサ、8は絞り、9は
KBr窓板をそれぞれ示す。
照射後、反応生成物をガスクロマトグラフで分離し、直
ちにマススペクトロメーターに導入して炭素/3の存在
比を決定した。
ちにマススペクトロメーターに導入して炭素/3の存在
比を決定した。
コ、0 Torr の天然同位体濃度の02F6とS、
θT’orrのBr2 との混合気体の赤外吸収スペク
トルを第一(a)図にyS−o ///7 car に
極大を示す吸収は主として’ 2cF5’ ”cFi
に原因する。この混合気体に炭酸ガスレーザーの9.6
μm帯のR(3θ)、すなわち/’Og!;cm のパ
ルス光を照射した後測定された赤外吸収ス(クトルを第
−fb1図にが1−。パルスエネルギーは0./ J/
pulse 1使用したレンズ3の焦点距離は20cr
nである。スペクトル中の10g0お“−4 よび/20θ傭 の吸収はCF、Brに対応し、これが
生成物であることが確認された。他方、ガスクロマトグ
ラフによる分析でもCF3Brの生成が確認された。
θT’orrのBr2 との混合気体の赤外吸収スペク
トルを第一(a)図にyS−o ///7 car に
極大を示す吸収は主として’ 2cF5’ ”cFi
に原因する。この混合気体に炭酸ガスレーザーの9.6
μm帯のR(3θ)、すなわち/’Og!;cm のパ
ルス光を照射した後測定された赤外吸収ス(クトルを第
−fb1図にが1−。パルスエネルギーは0./ J/
pulse 1使用したレンズ3の焦点距離は20cr
nである。スペクトル中の10g0お“−4 よび/20θ傭 の吸収はCF、Brに対応し、これが
生成物であることが確認された。他方、ガスクロマトグ
ラフによる分析でもCF3Brの生成が確認された。
2.0 Torrの02F6とに、0 TorrのBr
2 の混合気体を炭酸ガスレーザーのパルス光で照射し
た場合に観測された生成物CF3B rに関する炭素/
3の濃縮係数βとレーザー光の波数との関係を第3図に
示す。各波数でのレーザーパルスのエネルギーハ約θ、
/ J/pulseに調節し、焦点距離:LOcaのレ
ンズを使用した。照射温度は室温であるが、一部低温で
の結果を加えた。βは高波数に移行するに従って増大す
る。
2 の混合気体を炭酸ガスレーザーのパルス光で照射し
た場合に観測された生成物CF3B rに関する炭素/
3の濃縮係数βとレーザー光の波数との関係を第3図に
示す。各波数でのレーザーパルスのエネルギーハ約θ、
/ J/pulseに調節し、焦点距離:LOcaのレ
ンズを使用した。照射温度は室温であるが、一部低温で
の結果を加えた。βは高波数に移行するに従って増大す
る。
上述の結果よ、り C2F6とBr2の混合気体の赤外
多光子解離で炭素/3が濃縮されたCF3 Brの生成
することは明らかである。つぎにCF、Brの赤外多光
子解離における生成物C2F6 に関するβとCFs
B rの圧力および照射温度の関係を第≠図に示す。レ
−f −/4’ ルスの波数は!θグ5−1、パルスエ
ネルギーはθ、J J/pul se K H整した。
多光子解離で炭素/3が濃縮されたCF3 Brの生成
することは明らかである。つぎにCF、Brの赤外多光
子解離における生成物C2F6 に関するβとCFs
B rの圧力および照射温度の関係を第≠図に示す。レ
−f −/4’ ルスの波数は!θグ5−1、パルスエ
ネルギーはθ、J J/pul se K H整した。
CF38 rの赤外多光子解離では炭素13が著し、く
濃縮され、02F6とBr2の混合気体の赤へ多光子解
離と組み合わせると高濃度の炭素13を含むC2F6
を製造できることが理解される。まだ、低温下での赤外
多光子解離はど濃縮係数βが高くなり、高濃度の炭素1
3が濃縮されることが理解される。
濃縮され、02F6とBr2の混合気体の赤へ多光子解
離と組み合わせると高濃度の炭素13を含むC2F6
を製造できることが理解される。まだ、低温下での赤外
多光子解離はど濃縮係数βが高くなり、高濃度の炭素1
3が濃縮されることが理解される。
第1図は本発明の実施例に用いた濃縮装置の概略図、第
2(a)図及び第、2 (b1図は本発明の実施例で得
られたC2F6−13r2 系のレーザー照射前後にお
ける赤外吸収スペクトルを示す。第3図は本発明の実施
例で得られた02F6− Br2 系における濃縮係数
βの波数依存性を示すグラフ、第弘庫本発明の実施例で
得られたCF3Brの圧力と照射温度の関係を示すグラ
フ。 図中の符号 1・・・・・・・・・炭酸ガスレーザー、2・・・・・
・・・・ レーザー光、 4・・・・・・・・・恒温槽、5・・・・・・出反応容
器、6・・・・・・・・・試料気体 特許出願人 理化学研究所 第2図(a) 第2図(b) 第3図 #区/cm’ 第4図 CFBBr e力/Torr 手続補正書 、ノー 」 1、事件の表示 昭和58年特許廓第242898号2
、発明の名称 レーザーによる炭素13の濃縮法3、補
正をする者 事件との関係 出 願 人 名称 (679)理化学研究所 4、代理人 5、補正命令の日付 自 発 1、明細書第4頁第7行と第11行の“nhV”を[n
hV」と訂正する。 2、同書第5FT第15行の”nhV”をr nhy
Jと訂正する。 3、 同書中法の11M所の誤記を訂正する。
2(a)図及び第、2 (b1図は本発明の実施例で得
られたC2F6−13r2 系のレーザー照射前後にお
ける赤外吸収スペクトルを示す。第3図は本発明の実施
例で得られた02F6− Br2 系における濃縮係数
βの波数依存性を示すグラフ、第弘庫本発明の実施例で
得られたCF3Brの圧力と照射温度の関係を示すグラ
フ。 図中の符号 1・・・・・・・・・炭酸ガスレーザー、2・・・・・
・・・・ レーザー光、 4・・・・・・・・・恒温槽、5・・・・・・出反応容
器、6・・・・・・・・・試料気体 特許出願人 理化学研究所 第2図(a) 第2図(b) 第3図 #区/cm’ 第4図 CFBBr e力/Torr 手続補正書 、ノー 」 1、事件の表示 昭和58年特許廓第242898号2
、発明の名称 レーザーによる炭素13の濃縮法3、補
正をする者 事件との関係 出 願 人 名称 (679)理化学研究所 4、代理人 5、補正命令の日付 自 発 1、明細書第4頁第7行と第11行の“nhV”を[n
hV」と訂正する。 2、同書第5FT第15行の”nhV”をr nhy
Jと訂正する。 3、 同書中法の11M所の誤記を訂正する。
Claims (3)
- (1) へキサフルオロエタンC2F6 とハロゲン分
子X2との混合気体を炭酸ガスレーザーで照射して炭素
/3を濃縮することを特徴とする炭素/3の濃縮方法。 - (2)へキサフルオロエタンC2F6六ハロダン分子X
2との混合気体を炭酸ガスレーザーで照射して炭素/3
が濃縮された八日ダン化メタンCF3X を製造し、つ
ぎにその八日ダン化メタンを炭酸〃スレーザーで照射し
て、炭素13が高濃度に濃縮されたベキサフルオロエタ
ンを製造することを特徴とする炭素/3のサイクル的濃
縮方法。 - (3)前記のハロゲン分子X2が、C/2 e Br2
1 I2である特許請求の範囲第1及び第2項に記載の
炭素/3の濃縮方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24289883A JPS60132629A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | レ−ザ−による炭素13の濃縮法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24289883A JPS60132629A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | レ−ザ−による炭素13の濃縮法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60132629A true JPS60132629A (ja) | 1985-07-15 |
JPH0314491B2 JPH0314491B2 (ja) | 1991-02-26 |
Family
ID=17095856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24289883A Granted JPS60132629A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | レ−ザ−による炭素13の濃縮法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60132629A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4941956A (en) * | 1988-01-21 | 1990-07-17 | Rikagaku Kenkyusho | Method of enriching the isotope carbon 13 by means of laser irradiation |
JPH02258023A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-18 | Nippon Steel Chem Co Ltd | レーザーを用いた炭素13の濃縮法 |
US5085748A (en) * | 1989-01-24 | 1992-02-04 | Nippon Steel Chemical Co., Ltd. | Process for enriching carbon 13 |
JP2007181763A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Japan Atomic Energy Agency | 分子回転周期差を利用した同位体の分離方法 |
-
1983
- 1983-12-21 JP JP24289883A patent/JPS60132629A/ja active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4941956A (en) * | 1988-01-21 | 1990-07-17 | Rikagaku Kenkyusho | Method of enriching the isotope carbon 13 by means of laser irradiation |
US5085748A (en) * | 1989-01-24 | 1992-02-04 | Nippon Steel Chemical Co., Ltd. | Process for enriching carbon 13 |
JPH02258023A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-18 | Nippon Steel Chem Co Ltd | レーザーを用いた炭素13の濃縮法 |
JP2007181763A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Japan Atomic Energy Agency | 分子回転周期差を利用した同位体の分離方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0314491B2 (ja) | 1991-02-26 |
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