KR100337623B1 - 광반응장치 - Google Patents

광반응장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100337623B1
KR100337623B1 KR1020007007566A KR20007007566A KR100337623B1 KR 100337623 B1 KR100337623 B1 KR 100337623B1 KR 1020007007566 A KR1020007007566 A KR 1020007007566A KR 20007007566 A KR20007007566 A KR 20007007566A KR 100337623 B1 KR100337623 B1 KR 100337623B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser light
reaction space
reaction
mirror
mirror surface
Prior art date
Application number
KR1020007007566A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010033977A (ko
Inventor
이케하타다카하시
스즈키야스오
Original Assignee
모리 마코토
도쿄 덴시 가부시키가이샤
스즈키 야스오
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
Priority claimed from JP31905998A external-priority patent/JP3252125B2/ja
Priority claimed from JP04984799A external-priority patent/JP2001327858A/ja
Application filed by 모리 마코토, 도쿄 덴시 가부시키가이샤, 스즈키 야스오 filed Critical 모리 마코토
Publication of KR20010033977A publication Critical patent/KR20010033977A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100337623B1 publication Critical patent/KR100337623B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/10—Scattering devices; Absorbing devices; Ionising radiation filters
    • G21K1/12—Resonant absorbers or driving arrangements therefor, e.g. for Moessbauer-effect devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

레이져광을 복수의 대향하는 요면경에 의하여 복수회 반사시키고, 그 반사광로를 집중시켜서 광자밀도가 높은 반응공간을 형성하고, 이 반응공간에 기체, 액체, 고체, 플라즈마, 입자빔, 전자빔과 같은 반응대상을 도입하고, 레이져광과의 상호작용으로 광여기, 광전리, 광분해, 광합성, 광생성, 광분석등의 광반응을 일으키게 한다.

Description

광반응장치{Apparatus for Photoreaction}
가스, 액체, 고체, 전자빔등은 그것을 구성하는 원자, 분자에 대응한, 어느 특정한 파장의 레이져광과 강한 광반응을 일으킨다. 이 광반응을 위한 종래의 기술에서는, 2개의 곡면경(曲面鏡)을 서로 마주 보게한 광공진기를 사용하고, 그 안에서 광반응을 행하는 것이 일반적이다. 이 경우, 광자밀도가 높은 공간은 중심부분의 일점에 집중한다. 그 부분은 극히 좁고 또한 짧고, 그것을 통과하는 원자나 분자와 광반응할 수 있는 시간도 짧다. 더우기, 광을 비축하는 능력을 확보하기 위하여, 요면경에 뚫은 구멍은 극히 작게하여 손실을 줄일 필요가 있고, 그 반응공간에 도입할 광이나 원자, 분자의 도입을 곤란하게 하고 있다. 또, 최근에는 레이져광 자체도, 그 강도를 높히기 위하여, 초단펄스화되는 경향이 있고, 그 때문에, 반응공간이 시간적, 공간적으로도 극소화하여, 효과적으로 광반응을 일으키게 하는것이 곤란하게 되어 있다.
그러나, 광반응을 일으키게 하기 위하여 입사하는 가스류나 입자빔은 입사, 출사공(出射孔)으로서 축상에 넓은 구멍(애퍼츄어라고 함)을 필요로 하고, 더우기 밀도가 낮고, 반응도가 낮은 것이 많다. 이러한 가스류나 입자빔이 충분하게 레이져광과의 광반응을 일으키게 하기 위하여는, 시간적 또는 공간적 길이가 충분히 큰 반응영역을 필요로 한다.
본 발명은 레이져광을 복수의 대향하는 요면경(凹面鏡)에 의하여 복수회 반사시키고, 그 반사광로를 집중시켜서 광자밀도가 높은 반응공간을 형성하고, 이 반응공간에 기체, 액체, 고체, 플라즈마, 입자빔, 전자빔과 같은 반응대상을 도입하고, 레이져광과의 상호작용으로 광여기, 광전리, 광분해, 광분리, 광합성, 광생성, 광분석등의 광반응을 일으키게 하는 장치에 관한 것이다.
도1은 본발명에 관계하는 광반응장치의 개략을 나타낸 것으로서, (a)는 측면도, (b), (c)는 각 경면군의 정면도이다.
도2는 본발명에 관계하는 광반응장치에서의 경면군 사이를 왕복하는 레이져광의 광로를 나타내는 설명도이고, (a)는 레이져광의 왕로(往路)를 도시하고, (b)는 레이져광의 복로(復路)를 도시하고 있다.
도3은 본발명의 광반응장치에 의한 가스와 레이져광과의 광반응을 나타내는 설명도이다.
도4는 본발명의 광반응장치에 의하여 파장변환된 레이져광을 얻는 방법을 나타내는 설명도이다.
도5는 본발명에 관계하는 광반응장치를 하중변환장치에 적용하는 방법을 나타내는 설명도이다.
도6은 본발명에 관계하는 광반응장치를 다가(多價) 이온원(ion source)에 적용하는 방법을 나타내는 설명도이다.
도7은 본발명에 관계하는 광반응장치를 미량물의 분석장치에 적용하는 방법을 나타내는 설명도이다.
도8은 본발명에 관계하는 광반응장치를 미량물의 분석장치에 적용하는 방법을 나타내는 설명도이다.
도9는 본발명에 관계하는 광반응장치를 미량물의 분해장치에 적용하는 방법을 나타내는 설명도이다.
도10은 본발명에 관계하는 광반응장치에서의 2단계 여기법을 나타내는 설명도이다.
본원발명의 목적은 이와같은 문제점을 해결하여, 레이져광을 효율좋게 이용하는 새로운 광반응장치를 제공하는 것에 있다. 그를 위하여, 더우기 구체적으로는 광반응의 대상인 가스류나 입자빔을 반응공간에 도입하기 위한 넓은 애퍼츄어(aperture)를 확보할 수 있고, 광자밀도가 높고 큰 반응공간을 확보할 수 있고, 더우기 긴 반응시간을 확보할 수가 있는 광반응장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본원발명의 광반응장치는 공통의 축을 중심에 환상(環狀)으로 배치된 복수의 요면경으로서 이루어지는 대향하는 한쌍의 제1 및 제2의 경면군(鏡面群)을 포함하고 있다. 레이져광발생수단에 의하여 발생된 레이져광은 레이져광도입수단을 통하여 제1의 경면군중에서 선택된 하나의 요면경에 도입된다. 제1의 경면군에 속하는 각 요면경은 입사된 레이져광을 반사하여 축상의 소정의 위치를 통과시키고, 제2의 경면군중의 대응하는 하나의 요면경에 반사광을 입사시키도록 배치된다. 그것에 의하여, 반사광의 중첩한 위치에 광자밀도가 높은반응공간을 형성한다. 더우기 제2의 경면군에 속하는 각 요면경은 제1의 경면군중의 하나의 요면경으로부터 입사된 레이져광을 반사하고 그에 인접하는 인접요면경에 레이져광을 입사시키도록 배치된다. 따라서, 레이져광은 순차적으로 제1 및 제2의 경면군의 원주방향으로 이동하면서 제1의 경면과 제2의 경면군과의 사이를 왕복한다. 레이져광이 다중으로 통과하는 반응공간에서, 반응대상과 레이져광을 상호작용시킨다.
본원발명의 광반응장치에 있어서는, 제1의 경면군중의 각 요면경에 입사된 레이져광을 집중빔으로서 반사하고, 축상의 소정의 위치에 초점을 하나로 되게 한 후, 제2의 경면군중의 대응하는 하나의 요면경에 반사광을 입사시키도록 배치할 수가 있다. 그에 의하여, 반사광의 초점이 중첩한 위치에 광자밀도가 높은 반응공간을 형성할 수가 있다.
도면을 참조하여 본발명의 실시형태를 설명한다. 도1은 본발명에 관계하는 광반응장치의 개략을 나타내는 것으로서, (a)는 측면도, (b), (c)는 각 경면군의 정면도이다. 도2에는 경면군 A, B 사이를 왕복하는 레이져광의 광로 L1, L2를 도시하고 있다.
광반응장치 11은 서로 마주 보도록 배치된 한쌍의 경면군 A, B를 갖는다. 경면군 A는 다수의 요면경 A1, A2···An을 축 O를 중심으로 환상으로 배치하여서이루어진다. 경면군 B는 다수의 요면경 B1, B2···Bn을 축 O를 중심으로 환상으로 배치하여서 이루어진다. 도1에는 각 경면군 A, B가 각각 12개의 요면경으로 이루어지는 경우(n=12인 경우)를 도시하고 있다. 각 경면군 A, B의 링(ring)의 내측에는 전자빔을 도입하기 위한 애퍼츄어 Ap가 형성된다. 도1(a)에는 경면군 A, B가 측면으로 바라볼 때 원호형상으로 배열되는것 처럼 표현되어 있지만, 이는 경면군 A에 속하는 각 요면경 An의 초점거리가 동등하다는 것을 나타내기 위한 편의상의 표현이고, 실제로는 측면으로 바라볼 때 평면상으로 배열된다.
경면군 A에 속하는 각 요면경 An는 입사된 레이져광 L을 반사하여, 축 O상의 소정의 위치에 초점을 하나로 되게 하고, 더우기 제2의 경면군 B중의 대응하는 하나의 요면경 Bn에 반사광을 입사시키도록 배치된다. 여기서, 요면경 An으로부터 요면경 Bn으로 향하고, 그 중간에서 초점을 하나로 되게 하는 레이져광의 광로 L1을 「왕로(往路)」라고 칭한다.
제2의 경면군 B에 속하는 각 요면경 Bn은 요면경 A중의 대응하는 하나의 요면경 An으로부터 입사된 레이져광 L1을 반사하여 경면군 A중의 요면경 An에 Φ방향에 인접하는 인접 요면경 An+1에 레이져광을 입사시키도록 배치된다. 여기서, 요면경 Bn으로 부터 요면경 An+1로 향하는 레이져광의 광로 L2를 「복로(復路)」라고 칭한다. 따라서, 경면군 A, B에 도입된 레이져광 L은 A1 - B1 - A2 - B2···An - Bn - An+1과 같이, 경면군 A, B의 링의 원주방향(Φ방향)으로 반사광을 순차적으로 이동시켜서 반사를 반복한다. 도1에는 간단히 하기 위하여 요면경 A1에서 A6의 왕복하는 레이져광선의 광로만을 도시하였다.
요면경 An에서 요면경 Bn으로 향하는 왕로 L1의 경면간의 거리를 2Z로 하고, 요면경 An, Bn의 곡률반경을 각각 2Z로 설정한다. 도1에 있어서, B12의 위치에서 예를들면, 망원경을 통하여 레이져광이 평행빔으로 요면경 A1에 입사되면, 요면경 A1에서 반사된 광 L1은 축 O상의 점 Oa에서 초점을 하나로 되게 하고, 그 후 넓어지면서 요면경 B1에 도달한다. 요면경 B1은 요면경 A1과 초점거리가 동등하므로, 요면경 B1에서 반사된 광 L2는 평행빔으로 되고, 요면경 A2로 진행한다. 요면경 A2에서는 반사하여 점 Oa에 초점을 하나로 되게 한다. 이를 순차적으로 반복한다. 이 경우 왕로의 광 L1은 모두 점 Oa에 초점을 하나로 되게 하고, 복로의 광 L2는 모두 평행빔으로 된다.
역으로 요면경 A1에 그의 반사광이 평행빔으로 되도록 집중빔으로서 레이져광이 입사되면, 경면군 A에서 반사된 왕로의 광 L1은 모두 평행빔으로 되고, 축 O상의 점 Oa로 통과하여 경면군 B로 향하고, 이에 반사되는 복로의 광 L2는 다시 집중빔으로서 경면군 A로 복귀되는 형태로 반사를 반복하게 된다. 이 경우에는 점 Oa에 평행빔으로서의 레이져광이 다중으로 중첩하고, 여기서 광자밀도가 높은 반응공간 F를 형성한다. 복로의 광 L2도 점 Oa부근의 비교적 좁은 공간으로 집중하면서, 경우에 따라서는 복로의 광 L2도 광반응에 이용할 수가 있다.
예를들면, B12의 위치(이 위치에 요면경은 없는 것으로 함)로부터 레이져광이 입사하는 경우, 경면군 A, B사이를 일순(一巡)한 광은 B12의 위치에서 출사한다. 따라서, 그 외부에 배치된 광학스위치(편광면을 90도 회전시킴)등을 포함한 광학적회로를 사용하여 광을 도입하고, 다수회 되돌려서 반복 입사할 수가 있다.이에 의하여 경면군 A, B 사이에 레이져광을 축적할 수 있다. 또, SHG(제2 고주파발생기)에서 파장을 변화시킴으로써 항상 광을 도입할 수가 있다. 더우기 레이져광의 입사, 출사의 위치 및 그 방법은 이에 한정되지 않는다.
요면경상에서, 그 법선에 대하여 경사하여 광이 반사될 때에는, 수차(收差)에 의하여 상이 왜곡되지만, Φ방향으로 회전시키면서 반사시킴으로써 회전각 180도마다 그 왜곡을 상쇄할 수 있다. 따라서, 매우 긴 거리반사를 반복할 수가 있다. 레이져광을 경면군 A, B 사이에서 왕복시킬 수 있는 회수는 거울의 반사손실로서 결정된다. 1회의 반사로 광자밀도가 0.999, 2회째에 그것이 0.9992으로 내려간다 하여도, 전체적으로는 그들의 합을 취하고, 광의 교차부에서는 1000배(1/(1-0.999) = 1000)의 광자밀도가 얻어진다.
따라서, 축 O에 따라 기체, 액체, 고체, 플라즈마, 입자빔, 전자빔과 같은 반응대상을 경면군 A, B 사이로 도입하면, 레이져광이 다중으로 초점을 하나로 되게 한 Oa점 부근의 반응공간 F에서 반응대상과 레이져광이 상호작용하여 소망의 광반응이 얻어진다.
이 광반응장치에 축적되는 레이져광 펄스에는 다음의 3가지의 형식이 있다.
(1)단일의 단(短)펄스 축적 : 경면간의 거리보다 짧은 고출력의 광펄스를 1펄스만큼 입사하고, 경면사이를 비행하는 시간과 같은 간격의 펄스열이 반복하여 전자빔에 작용하도록 한다. (2)다중 단펄스 축적 : 경면사이를 비행하는 시간과 같은 주기의 단펄스를 복수펄스로 입사하고, 경면군사이에 축적한다. (3)장펄스축적 : 경면간의 거리의 2배보다 긴 광펄스를 사용하고, 경면군 사이에 항상 레이져광이 존재하도록 한다. 이들의 방법으로 레이져광을 경면군 사이에 도입하면, 어느 경우에도 광로가 교차하는 경면군 사이의 중심부에 광이 중첩하여 광자밀도를 높힐 수가 있다.
반응공간 F로 들어오는 것이 속도 V를 가지는 입자빔인 경우에는, 상대성이론에 의하여 로렌쯔수축에 의하여 에너지밀도는 γ(1-β·cos θ)배로 되고, 또 도플러효과에 의하여, 광의 파장은 γ(1-β·cos θ)분의 1로 된다. 여기서 β는 V/C, γ는 γ(1-β2)-1/2, θ는 반응공간 F에 형성되는 레이져광의 광속과 입자빔과의 교차각이다. 따라서, 이 입자빔의 속도, 교차각의 선택에 의하여, 적정의 레이져의 실효적인 출력을 올리고, 또는 적정의 레이져광의 파장의 선택 및 조정을 할 수가 있다.
원자나 분자의 가스의 광반응을 일으키게 하는 경우
도3에 도시된 바와 같이, 본원발명의 광반응장치에서의 반응공간 F에, 반응대상으로서 가스 G를 통과시키면, 레이져광 L과 광반응(광여기 등)을 일으킬 수가 있다.
예를들면, 적정의 파장의 레이져광을 선택하여 덕트(duct) D내에 반응공간 F를 형성하고 이 반응공간 F에 다이옥신가스, NoX가스 등의 가스 G를 도입하면 효율좋게 이들을 광분해할 수가 있다. 또는 산소가스 G를 도입하면, 오존을 광합성할 수가 있다. 즉, 원자나 분자의 가스 G를 반응공간 F의 레이져광과 광반응을 일으킴으로써, 광분해, 광처리, 광합성 또는 광분석이 행해진다.
액체 또는 고체의 파장변환소자를 이용하여 파장변환된 레이져광을 발생시키는 경우
도4에 도시된 바와 같이, 반응공간 F에, 반응대상으로서, 액체 또는 고체의 파장변환소자 CE를 배치하고, 적정한 레이져광에 의하여 여기시키고, 축 O상에 별도 배치한 광공진기 RE에 의하여, 특정한 파장의 레이져광을 발진시킨다. 유입구 IN에 의하여 액체 또는 고체의 파장변환소자 CE를 유입시켜서 반응공간 F에 배치하고, 레이져광 L에 의하여 여기한다. 이에 의하여, 파장변환된 광레이져광을 발생시킨다. 파장변환된 광레이져광 L3은 광공진기 RE에 축적하여 소망의 목적에 이용한다.
입자빔을 하전변환하는 경우
도5에 도시된 바와 같이, 레이져광발진기 LA에서 발생한 레이져광 L을 경면군 A, B 사이에 도입하고, 반응공간 F를 형성한다. 반응공간 F에 반응대상으로서의 고에너지의 수소빔 H0를 도입하면, 레이져광 L과의 상호작용으로 효율좋게 여기된다. 여기된 수소빔은 반응공간 F를 포위하도록 설치된 하전변환용 자석 U에 의한 자장으로 전리되어, 하전변환된다. 전리된 수소이온(H+)을 링가속기 RA를 경유하여 경면군 A, B사이에 순환시킴으로써 링가속기 RA의 하전변환부로서 이용된다.
다가 이온원으로서 이용하는 경우
도6에 도시된 바와 같이, 이온원으로 부터의 이온빔 IB를 반응공간 F에 도입하면, 광전리에 의하여 전자를 많이 탈리시켜, 하전수가 큰 다가 이온으로 할 수가 있다. 즉, 레이져광발진기 LA에서 발생한 레이져광 L을 경면군 A, B 사이에 도입하고, 반응공간 F를 형성한다. 이 반응공간 F에 이온원으로 부터 이온빔 IB를 도입하고, 이 빔을 반응공간 F안에서 여기하여 하전수를 증가시키고, 다가 이온빔을 발생시킨다. 다가 이온빔, 가속부에서 가속한다. 구체적으로는, 이온원으로 부터 일가의 산소이온을 반응공간 F에 도입하여 8가의 다가 이온으로 함으로써 가속부에서 8배의 에너지까지 가속할 수 있다.
미량물의 분석장치에 적용하는 경우
본 발명의 광반응장치를 미량물의 분석장치에 적용하는 경우, 도7에 도시되는 바와 같이, 배기가스 G가 흐르는 덕트 D를 도입한 진공 챔버 V를 설치한다. 진공챔버 V는 진공펌프 21에서 진공을 빼낼 수가 있다. 진공 챔버 V에 배기가스 G를 취입하기 위한 덕트 D에는, 배기가스 G를 일단 압축하는 압축기 6이 설치되어 있다. 가스 G는 압축기 6의 셔터 밸브를 거쳐, 노즐 N을 통하여 진공챔버 V 내에 분사된다. 분사에 의해 가스는 팽창하여 냉각된다. 노즐 N은 진공챔버 V 내에 형성된 반응공간 F에 분사구를 향하여 배치되어 있다. 광반응장치 11은, 배기가스 G중의 예를들면 미량의 다이옥신을 공명이온화한다. 광반응장치 11에는 진공챔버 V의 외부로부터 레이져광 L이 공급된다. 진공챔버 V의 외부에는 다이옥신과 같은 대상으로 되는 미량물에 따라서 특정의 파장의 레이져광을 선택하여 광반응장치 11에 공급할 수 있도록 레이져광발생기 LA, 광스위치 7, 편광자 8, 반사경 9가 설치되어 있다. 특정파장의 레이져광은 특정한 물질에만 공명하여 이온화할 수 있는 성질을가지고 있다. 예를들면 다이옥신에 대하여는 장펄스법을 적용하여, 2 나노 초 정도의 장펄스의 고출력 레이져광을 사용하면, 다이옥신의 분자를 분해함이 없이 그 대로의 상태에서 전자만을 탈리시켜 이온화할 수 있다. 진공챔버 V에는 전기적흡착수단인 이온포집 가이드 10이 설치되어 있다. 이온포집 가이드 10은 이온화된 다이옥신을 그 전하에 의하여 포착한다. 이온포집 가이드 10에 의하여 포착된 다이옥신은 비행시간질량분석기 12로 인도되고, 분석·검출되어서 질량 스펙트럼이 모니터 13에 표시되도록 되어있다. 더우기 그 질량스펙트럼에서 다이옥신의 양적·질적인 분석을 할 수 있다.
유해미량물의 제거장치에 적용하는 경우
도8에 도시되어 있는 바와 같이, 배기가스의 덕트 D의 도중에 광반응장치 11을 배치하고, 조리개 15를 설치하여, 단펄스법에 의해 다이옥산을 이온화한다. 이 경우는 분해, 무해화를 목적으로 하고 있고, 초고감도를 필요로 하지 않으므로, 배기가스 G를 압축함이 없이 대기압인 채로 반응시킨다
X선발생장치로서 이용하는 경우
도9에는, 광반응장치 11을 X선발생을 위해 적용하는 경우의 개념도를 도시하고 있다. 11은 광반응장치, LA는 레이져광 발생장치, 23은 SHG(제2 고주파발생기), 24는 다이크로익 미러(dichroic mirror), A, B는 각각 경면군이다. 경면군 A, B는 진공챔버 V내에 설치된다. 어느 파장의 레이져광 L을 선택하여, 광반응장치 11내에 도입하고, 레이져광 L을 집중시켜서 광자밀도가 높은 반응공간 F를 형성한다. 진공챔버 V내의 반응공간 F에, 축 O에 따라서 전자빔 E를 도입하고, 레이져광 L과 상호작용시킨다. 광의 입자로서의 레이져광이 전자빔과 충돌하여 광자빔의 산란에 의한 X선이 발생한다고 생각된다. 충분히 강한 전자파로서의 레이져광을 주기적으로 전자력을 인가하는 언듈레이터(undulator)로 작용시키면, X선의 방사광이 발생한다. X는 역 컴프턴(compton)산란에 의해, 또는 언둘레이터와의 작용에 의해 발생하는 X선, Ef는 산란전자이다.
2단계 여기
도10에 도시되는 바와 같이, 이 광반응장치 11은 2조의 경면군 A, B·A', B'를 반응공간 F를 공통으로 하도록 병열로 나란히 세워서, 예를들면 IR레이져와 YAG-2nd 레이져와 같은 각각 다른 파장의 레이져광 L, L'를 도입한다. 반응공간 F에 반응대상으로서 입자빔 PB를 도입하면, 제1단계로서 YAG-2nd 레이져에 의해 광반응이 행해지고, 제2단계로서 IR레이져에 의해 광반응이 행해진다.
본 발명은 어느 특정한 파장의 레이져광과 원자나 분자의 가스, 또는 액체나 고체등을 상호작용시켜서, 광여기, 광전리, 광분해, 광합성, 광생성, 광분석 등의 광반응을 일으키게 하는 산업분야에 이용된다.

Claims (13)

  1. 공통의 축을 중심으로 각각 환상(環狀)으로 배열된 복수의 요면경(凹面鏡)을 갖고, 양자 사이에 레이져광이 중첩한 반응공간을 형성하도록 서로 대향하여 배치된 제1 및 제2의 경면군(鏡面群)과,
    이들 경면군 사이에서 왕복반사시킬 수 있는 레이져광을 발생시키는 레이져광 발생수단과,
    이 레이져광 발생수단에 의해 발생된 레이져광을 상기 제1 및 제2의 경면군에 도입하고, 제1 및 제2의 경면군 사이에서 소정 회수 왕복반사시킨후 도출하는 레이져광 도입수단과,
    상기 제1의 경면군과 상기 제2의 경면군과의 사이에 형성되는 반응공간 사이에 반응대상을 도입하기 위한 반응대상 도입수단을 구비하고,
    상기 제1의 경면군에 속하는 각 요면경은, 입사된 레이져광을 반사하여 상기 축상의 소정의 위치를 통과하고, 상기 제2의 경면군중의 대응하는 하나의 요면경에 반사광을 입사시키도록 배치되고, 그에 의하여 상기 축상의 소정의 위치에 반사광을 중첩시킨 광자밀도가 높은 상기 반응공간을 형성하고,
    상기 제2의 경면군에 속하는 각 요면경은, 상기 제1의 경면군중의 대응하는 하나의 요면경으로부터 입사된 레이져광을 반사하여 상기 제1의 경면군중의 대응하는 하나의 요면경에 인접하는 하나의 인접요면경에 레이져광을 입사시키도록 배치되고, 그에 의하여 순차적으로 경면군의 원주방향으로 반사광을 이동시키도록 한것을 특징으로 하는 광반응장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 경면군에 속하는 각 요면경은, 입사된 레이져광을 반사하여 상기 축상의 소정의 위치에 초점을 하나로 되게 한 후, 상기 제2의 경면군중의 대응하는 하나의 요면경에 반사광을 입사시키도록 배치되고, 그에 의하여 상기 축상의 소정의 위치에 초점을 중첩시킨 광자밀도가 높은 반응공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 경면군에 속하는 각 요면경에 의해 반사되는 광이 평행빔이고, 상기 제2의 경면군에 속하는 각 요면경에 의해 반사되는 광이 그 진로상에서 초점을 하나로 되게 하는 집중빔인 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 경면군과, 상기 레이져광 발생수단과, 상기 레이져광 도입수단을 구비하는 레이져광 축적수단의 적어도 2개가, 상기 반응공간의 위치를 공통으로 하여 병설되고,
    상기 레이져광 축적수단에, 각각 서로 파장이 다른 레이져광이 도입되고, 그에 의하여 상기 반응공간에 파장이 다른 복수의 레이져광이 중첩되는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응공간에 도입되는 반응대상이 입자빔이고, 레이져광과의 상호작용으로 레이져광의 실효적 출력을 증대시키고 또는 레이져광의 파장선택을 행하는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반응공간에 도입되는 반응대상이 파장변환소자이고, 레이져광과의 상호작용으로 레이져광의 파장변환을 행하는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반응공간에 도입되는 반응대상이 입자빔이고, 상기 반응공간을 포위하도록 하전변환용자석이 설치되고, 그것에 의하여 상기 반응공간사이에 자장을 일으키게 하여, 상기 반응공간에서 여기된 입자빔을 자장에 의하여 전리시키는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반응공간이 링가속기의 링내에 설치되고, 상기 반응공간사이에서 여기되고, 상기 자장에 의하여 전리된 입자가 링가속기에 의하여 가속되는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반응공간내에 도입되는 반응대상이 이온빔이고, 레이져광과의 상호작용으로 다가 이온을 생성하는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반응공간에 도입되는 반응대상이 전자빔이고, 레이져광과의 상호작용으로 X선을 발생시키는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반응공간사이에 도입되는 반응대상이 가스이고, 레이져광과의 상호작용으로 광분해시키는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 반응공간이 진공챔버내에 형성되고, 압축된 상기 가스를 상기 진공챔버내에 도입하기 위한 덕트가 노즐의 선단을 상기 반응공간으로 향하게 설치되는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 반응공간에 도입되는 반응대상이 가스이고, 상기 반응공간이 진공챔버내에 형성되고, 상기 진공챔버내에, 노즐의 선단을 상기 반응공간으로 향하여 덕트가 설치되고, 압축된 상기 가스가 상기 덕트를 통하여 상기 반응공간으로 도입되고, 상기 진공챔버내에 상기 가스의 이온화분자를 전하로 포착하는 이온포집가이드가 더 설치되고, 이 이온포집가이드가 이온의 비행시간 질량분석기에 전기적으로 접속되어, 분자의 분석이 행해지는 것을 특징으로 하는 광반응장치.
KR1020007007566A 1998-11-10 1999-11-10 광반응장치 KR100337623B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP?10-319059 1998-11-10
JP31905998A JP3252125B2 (ja) 1998-09-02 1998-11-10 光強度の強い、長い光の柱を形成する多面鏡装置またはそれを使用する方法
JP04984799A JP2001327858A (ja) 1999-02-26 1999-02-26 多波長多段階の光反応を可能とする多面鏡装置、又はそれを使用する方法
JP?11-49847 1999-02-26
PCT/JP1999/006262 WO2000028631A1 (fr) 1998-11-10 1999-11-10 Appareil pour photoreaction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010033977A KR20010033977A (ko) 2001-04-25
KR100337623B1 true KR100337623B1 (ko) 2002-05-24

Family

ID=26390295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007007566A KR100337623B1 (ko) 1998-11-10 1999-11-10 광반응장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6487003B1 (ko)
EP (1) EP1059708B1 (ko)
KR (1) KR100337623B1 (ko)
CN (1) CN1256794C (ko)
AU (1) AU1177400A (ko)
DE (1) DE69929631T2 (ko)
WO (1) WO2000028631A1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002333500A (ja) * 2001-05-10 2002-11-22 Sumitomo Heavy Ind Ltd 短パルスｘ線発生装置及び発生方法
US7351300B2 (en) 2001-08-22 2008-04-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Peeling method and method of manufacturing semiconductor device
AU2003275614A1 (en) 2002-10-30 2004-05-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
US7277526B2 (en) * 2004-04-09 2007-10-02 Lyncean Technologies, Inc. Apparatus, system, and method for high flux, compact compton x-ray source
US9997325B2 (en) 2008-07-17 2018-06-12 Verity Instruments, Inc. Electron beam exciter for use in chemical analysis in processing systems
US9523921B2 (en) * 2009-08-14 2016-12-20 Asml Netherlands B.V. EUV radiation system and lithographic apparatus
JP5632770B2 (ja) * 2011-02-23 2014-11-26 大陽日酸株式会社 光化学反応装置、及び光化学反応装置を用いた同位体濃縮方法
CN105393415B (zh) * 2013-11-22 2018-12-28 大族激光科技产业集团股份有限公司 径向偏振薄片激光器
CN105324890B (zh) * 2013-11-22 2018-02-27 大族激光科技产业集团股份有限公司 径向偏振薄片激光器
EP2960642A1 (fr) * 2014-06-26 2015-12-30 Schneider Electric Industries SAS Chambre optique pour dispositif de détection de gaz
US10887974B2 (en) * 2015-06-22 2021-01-05 Kla Corporation High efficiency laser-sustained plasma light source
CN106092997B (zh) * 2016-08-09 2019-05-28 上海禾赛光电科技有限公司 基于plif技术的火焰检测装置及方法
EP3637436A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-15 ASML Netherlands B.V. Enrichment and radioisotope production

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61185985A (ja) * 1985-02-14 1986-08-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd レ−ザ光反応器
JPH0422422A (ja) * 1990-05-18 1992-01-27 Nippon Steel Corp 光化学反応におけるレーザ集光方法
JPH04317737A (ja) * 1991-04-15 1992-11-09 Nippon Steel Corp レーザ光化学反応装置
JPH05137966A (ja) * 1991-11-19 1993-06-01 Nippon Steel Corp レーザ光を用いた気相光化学反応装置
JPH06244481A (ja) * 1993-02-16 1994-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ラマンレーザ装置
KR950025122A (ko) * 1994-02-03 1995-09-15 강박광 레이저 vpe방법과 그 장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626078A (en) * 1983-09-30 1986-12-02 Institut Khimicheskoi Fiziki Multiple pass optical matrix system
JPS6197020A (ja) * 1984-10-18 1986-05-15 Toshiba Corp 分離回収セル
JPS6197021A (ja) * 1984-10-19 1986-05-15 Toshiba Corp レ−ザ法によるウランの濃縮装置
JPH01102985A (ja) * 1987-10-16 1989-04-20 Rikagaku Kenkyusho マルチビームラマン変換器および方法
JPH0249483A (ja) * 1988-08-11 1990-02-19 Toshiba Corp レーザ増幅器
US5300955A (en) * 1989-06-30 1994-04-05 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Methods of and apparatus for recording images occurring just prior to a rapid, random event
JP2526335Y2 (ja) * 1991-06-13 1997-02-19 動力炉・核燃料開発事業団 光共振器
JPH05110166A (ja) * 1991-10-17 1993-04-30 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp ラマンレーザ装置
JP2882165B2 (ja) * 1992-03-04 1999-04-12 日本電気株式会社 荷電粒子ビーム励起ガスレーザー光の散乱光発生装置及びその方法
JP2930482B2 (ja) * 1992-09-08 1999-08-03 三菱重工業株式会社 円錐形ラマンレーザ装置
JP3027822B2 (ja) * 1994-03-08 2000-04-04 科学技術振興事業団 荷電粒子ビームのマイクロバンチング方法及びそのための装置
GB9517755D0 (en) * 1995-08-31 1995-11-01 Council Cent Lab Res Councils Multiple pass optical system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61185985A (ja) * 1985-02-14 1986-08-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd レ−ザ光反応器
JPH0422422A (ja) * 1990-05-18 1992-01-27 Nippon Steel Corp 光化学反応におけるレーザ集光方法
JPH04317737A (ja) * 1991-04-15 1992-11-09 Nippon Steel Corp レーザ光化学反応装置
JPH05137966A (ja) * 1991-11-19 1993-06-01 Nippon Steel Corp レーザ光を用いた気相光化学反応装置
JPH06244481A (ja) * 1993-02-16 1994-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ラマンレーザ装置
KR950025122A (ko) * 1994-02-03 1995-09-15 강박광 레이저 vpe방법과 그 장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP1059708A4 (en) 2005-05-25
DE69929631D1 (de) 2006-04-13
CN1290415A (zh) 2001-04-04
WO2000028631A1 (fr) 2000-05-18
DE69929631T2 (de) 2006-09-28
US6487003B1 (en) 2002-11-26
EP1059708A1 (en) 2000-12-13
CN1256794C (zh) 2006-05-17
AU1177400A (en) 2000-05-29
EP1059708B1 (en) 2006-01-25
KR20010033977A (ko) 2001-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100337623B1 (ko) 광반응장치
Dinu et al. Quantum radiation reaction: from interference to incoherence
Kando et al. Enhancement of photon number reflected by the relativistic flying mirror
US7348569B2 (en) Acceleration of charged particles using spatially and temporally shaped electromagnetic radiation
Mason Laser-assisted electron-atom collisions
JP2528622B2 (ja) 高輝度Ｘ線又はγ線の発生方法及び装置
US20020172235A1 (en) Producing energetic, tunable, coherent X-rays with long wavelength light
CN111527656A (zh) 用于生成在空间上定位的高强度激光束的系统和方法
JP2001345503A (ja) レーザ逆コンプトン光生成装置
Honda et al. Stimulated excitation of an optical cavity by a multibunch electron beam via coherent-diffraction-radiation process
US3267383A (en) Particle accelerator utilizing coherent light
JPH10334847A (ja) 光イオン化質量分析装置
JP2001133600A (ja) Ｘ線発生装置
JP2001108657A (ja) ガス中微量物の分析法及び分解法並びにこれらに使用する多面鏡装置
JP4168422B2 (ja) 微量物質の検出・分析装置
JP2009180535A (ja) テラヘルツ波電子線分光測定方法および装置
Wagner Atoms and Molecules in Strong Laser Fields
Liu Atomic imaging of complex molecular
US20240186102A1 (en) System and method for resolution improvement of charged particles microscopy
Miao Laser wakefield accelerator experiments: coherent injection radiation and optical field ionization-based plasma waveguides
Chen Photon statistics of coherent harmonic radiation of a linac free electron laser
Neil The TRW RF Accelerator FEL Program
Lal et al. Measurements of the beatwave dynamics in time and space
Shaw Laser-plasma interactions from thin tapes for high-energy electron accelerators and seeding compact FELs
JP2000162398A (ja) Ｘ線発生装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20060504

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee