NL1006285C2 - Werkwijze en inrichting voor isotoop-selectieve foto-ionisatie van kwik. - Google Patents

Description

VO.OG 9407

Titel: Werkwijze en inrichting voor isotoop-selectieve foto-ionisatie van kwik

Zoals bekend, komt kwik in de natuur voor als mengsel van verschillende isotopen, zoals de isotopen 196, 198, 199, 200, 201, 202, 204. Bij natuurlijk kwik is de onderlinge verhouding van die isotopen steeds dezelfde. In het algemeen 5 bestaat er behoefte aan een methode om van een mengsel van verschillende kwik-isotopen de bijdrage van één enkele isotoop te veranderen. Indien men de bijdrage van die ene isotoop wenst te vergroten, spreekt men van verrijken; indien men de bijdrage van die ene isotoop wenst te 10 verkleinen, spreekt men van verarmen. In het algemeen is het zo dat, uitgaande van een bepaalde basis-samenstelling, men na bewerking twee fracties verkrijgt, waarbij de ene fractie is verrijkt en de andere fractie is verarmd, zodat verrijking en verarming kunnen worden beschouwd als twee 15 verschillende zijden van dezelfde medaille.

Meer in het bijzonder bestaat er behoefte aan kwik waarin de hoeveelheid 196Hg groter is dan de natuurlijke abundantie, welke ongeveer 0,15% bedraagt. Een voorbeeld van een gebied van de techniek waar een dergelijke behoefte 20 bestaat, is het gebied van kwik-ontladingslampen. Het is bekend, dat het rendement van een kwik-ontladingslamp kan worden verbeterd door het toepassen van kwik dat verrijkt is in de bijdrage van de isotoop 196. In dit verband wordt bijvoorbeeld gewezen op het Amerikaanse octrooischrift 25 4.379.252.

Derhalve bestaat er behoefte aan een werkwijze voor het op commerciële wijze produceren van 196Hg, of althans kwik waarin de hoeveelheid 19^Hg groter is dan de natuurlijke abundantie. Er zijn diverse verrijkingstechnieken bekend die 30 in principe bruikbaar zouden zijn. Die technieken zijn steeds gebaseerd op het feit, dat de fysische en chemische eigenschappen van de verschillende isotopen in geringe mate 1006285 2 verschillen. Een voorbeeld van een dergelijke techniek maakt gebruik van een ultracentrifuge, en is gebaseerd op de onderlinge verschillen in gewicht. Een probleem daarbij is, dat kwik de neiging heeft om met het materiaal van een 5 dergelijke installatie amalgaam-verbindingen te vormen.

Een ander voorbeeld van een mogelijke techniek is een chemische methode, gebaseerd op de onderlinge verschillen in reactiesnelheid bij een reactie van kwik met zoutzuur, waarbij kwikchloride wordt gevormd. Een nadeel van een 10 dergelijke methode is, dat het kwikchloride daarna weer moet worden omgezet in metallisch kwik, hetgeen een duur proces is. Het is derhalve gewenst om een verrijkingsproces te realiseren waarbij geen chemische conversies van kwik voorkomen.

15 De onderhavige uitvinding stelt voor om gebruik te maken van isotoop-selectieve foto-ionisatie. Een dergelijke techniek is op zich bekend, en is bijvoorbeeld voor gadolinium beschreven in WO 93/03826. Deze methode is gebaseerd op het feit dat de energieniveau's van 20 verschillende isotopen verschillende energieën hebben, met als gevolg dat de absorptiespectra onderling verschillen. Kort gezegd komt de methode van isotoop-selectieve foto-ionisatie er op neer, dat men kwik in dampfase brengt, en de kwikatomen in de damp bestraalt met bundels fotonen. Door 25 absorptie van fotonen worden kwik-atomen vanuit de grondtoestand geëxciteerd naar opeenvolgende aangeslagen toestanden om uiteindelijk een auto-ionisatietoestand te bereiken, dat wil zeggen een toestand waarbij het atoom na korte tijd uiteenvalt in een ion en een elektron. Door 30 middel van een elektrisch veld kan dan het ion worden verwijderd uit de damp, waarna het door invangen van een elektron weer een atoom kan worden. Afhankelijk van de doelstelling beschouwt men het verwijderde atoom als afval danwel gewenst produkt.

35 Voor de opeenvolgende absorptiestappen zijn fotonen (laserlicht) nodig met nauwkeurig bepaalde golflengten. Daarbij is het van belang om de golflengten van de fotonen 1006285 3 zodanig in te stellen, dat zij nauwkeurig passen bij de energieniveau's van één isotoop, zodat atomen van die ene isotoop preferent geïoniseerd worden, dat wil zeggen dat de atomen van de andere isotopen die fotonen niet of nauwelijks 5 absorberen, althans daar niet of nauwelijks door geïoniseerd worden.

De onderhavige uitvinding beoogt een isotoop-selectieve foto-ionisatiewerkwijze te verschaffen waarbij de ionisatie zo efficiënt mogelijk verloopt, dat wil zeggen dat de 10 ionisatie-graad bij een bepaalde laser-intensiteit zo groot mogelijk is.

Voorts beoogt de onderhavige uitvinding een isotoop-selectieve foto-ionisatiewerkwijze te verschaffen waarbij de benodigde fotonen op relatief goedkope wijze produceerbaar 15 zijn.

Meer in het bijzonder beoogt de onderhavige uitvinding een economisch rendabele isotoop-selectieve foto-ionisatie-werkwijze te verschaffen.

Deze en andere aspecten, kenmerken en voordelen van de 20 onderhavige uitvinding zullen verduidelijkt worden door de hiernavolgende beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen van een werkwijze volgens de uitvinding, onder verwijzing naar de tekening, waarin: figuur 1 schematisch de energieniveau's van de door de 25 onderhavige uitvinding voorgestelde ionisatieschema's illustreert; figuur 2 schematisch een opstelling voor het genereren van de benodigde laserbundels illustreert; figuur 3 een andere opstelling voor het genereren van de 30 benodigde laserbundels illustreert; de figuren 4A en 4B schematisch de constructie van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze illustreren; en de figuren 5A en 5B schematisch de constructie illustreren van een andere inrichting voor het uitvoeren van 35 de werkwijze.

1006285 4

Figuur 1 toont zes energieniveau's van kwik die in het kader van de onderhavige uitvinding van belang zijn, en die respectievelijk zijn aangeduid als 0, A, B, Cl, C2, en D.

Het onderste niveau, de grondtoestand, heeft een 5 elektronenstructuur 5d10 6s2 1So; de energie van dit niveau zal worden aangeduid met 0.

Het eerstvolgende niveau A heeft een elektronenstructuur 5d10 6s6p 3Ρχ. Van dit niveau A bedraagt de energie ten opzichte van de grondtoestand voor 196Hg ongeveer 10 39412,597 ± 0,002 cm"1; de levensduur van het niveau A

bedraagt ongeveer 125 ns.

Het daaropvolgende niveau B heeft een elektronenstructuur 5d10 6s7s 3Si. De energie van dit niveau B is voor I96ng ongeveer 62350,65 + 0,10 cm-1; de levensduur van het 15 niveau B bedraagt ongeveer 8 ns.

Het vierde niveau Cl heeft een elektronenstructuur 5d9 6s26p 3P2- De energie van dit niveau Cl is voor 196Hg ongeveer 68886,42 ± 0,10 cm-1; de levensduur van het niveau Cl bedraagt ongeveer 235 ns.

20 Het vijfde niveau C2 heeft een elektronenstructuur 5d10 6s7p 3P2- De energie van dit niveau C2 is voor 19^Hg ongeveer 71207,61 ± 0,10 cm"1; de levensduur van het niveau C2 bedraagt ongeveer 71,5 ns.

Het laatste niveau D heeft een elektronenstructuur 25 5d9(2D5/2) 6s2nl, waarbij n en 1 respectievelijk de hoofd- en nevenquantumgetallen zijn van het buitenste elektron; deze zijn thans nog onbekend. De energie van dit niveau D is voor I96ng ongeveer 111079,0 ±0,5 cm"1. Het niveau D is een auto-ionisatieniveau waarvan de levensduur ongeveer 0,05 ns 30 bedraagt, dat wil zeggen dat het atoom na het bereiken van niveau D vrijwel direct een elektron uitstoot en achterblijft als ion.

De vier niveau's A, B, Cl en C2 en de bijbehorende energieën zijn op zich bekend, bijvoorbeeld uit publicaties 35 van Gerstenkorn et al in Physica Scripta, 1977, vol.15, blz.167-172 en blz. 173-176. Dit niveau D is tot dusverre onbekend.

1006285 5

De onderhavige uitvinding stelt een vierstaps foto-ionisatieproces voor, met twee varianten. In een eerste stap van het foto-ionisatieproces volgens de onderhavige 5 uitvinding worden kwikatomen vanuit de grondtoestand geëxciteerd naar het niveau A (stap (1) in figuur 1).

Daartoe worden de kwikatomen bestraald met fotonen waarvan de golflengte (in vacuüm) 253,726 ± 0,001 nm bedraagt.

In een tweede stap van het foto-ionisatieproces volgens 10 de onderhavige uitvinding worden kwikatomen vanuit het niveau A naar het niveau B geëxciteerd (stap (2) in figuur 1). Daartoe zijn fotonen nodig waarvan de golflengte (in vacuüm) 435,957 ± 0,01 nm bedraagt.

In een derde stap van het foto-ionisatieproces volgens 15 de onderhavige uitvinding worden kwikatomen vanuit het niveau B geëxciteerd naar hetzij het niveau Cl (eerste alternatief, stap (3a)), hetzij het niveau C2 (tweede alternatief, stap (3b)).

In een vierde stap van het foto-ionisatieproces volgens 20 de onderhavige uitvinding worden kwikatomen vanuit het niveau Cl respectievelijk het niveau C2 geëxciteerd naar het auto-ionisatieniveau D (stap (4a) respectievelijk (4b)).

Voor het eerste alternatief zijn fotonen nodig waarvan de golflengte (in vacuüm) ongeveer 1530,04 ± 0,01 nm 25 bedraagt (B —> Cl), alsmede fotonen waarvan de golflengte (in vacuüm) ongeveer 237,01 ± 0,01 nm bedraagt (Cl —» D) .

Voor het tweede alternatief zijn fotonen nodig waarvan de golflengte (in vacuüm) ongeveer 1129,06 ± 0,01 nm bedraagt (B —> C2), alsmede fotonen waarvan de golflengte (in Vacuüm) 30 ongeveer 250,80 ± 0,01 nm bedraagt (C2 -» D) .

Indien laserbundels met de genoemde golflengten worden aangeboden aan een wolk kwik-isotopen, zullen isotopen 196 de in het hiervoorgaande beschreven vier opeenvolgende 35 excitatiestappen kunnen doorlopen om aldus geïoniseerd te worden. Andere kwik-isotopen kunnen niet, of hooguit in veel mindere mate, deze vier opeenvolgende excitatiestappen 1006285 6 doorlopen, omdat de daartoe benodigde fotonen andere golflengten hebben. Bij wijze van voorbeeld bedraagt voor een isotoop 202Hg de energie van het niveau A ongeveer 39412,122 cm-1, zodat voor het exciteren van deze isotoop 5 vanaf niveau 0 naar niveau A een foton met een golflengte van 253,729 nm (in vacuüm) nodig is.

In principe worden de in het hiervoorgaande beschreven vier excitatiestappen door een kwikatoom na elkaar doorlopen. Men kan zich daarbij voorstellen dat een atoom 10 dat één van de genoemde geëxciteerde toestanden A, B, Cl respectievelijk C2 heeft bereikt, na een bepaalde verblijftijd hetzij terugvalt via spontane emissie, hetzij een volgend foton absorbeert. Daarbij geldt in het algemeen dat het excitatieproces efficiënter verloopt naarmate de 15 tijdsafstand tussen de opeenvolgende fotonen korter is, omdat bij kortere tijdsafstand de kans dat een geëxciteerd atoom naar een volgend niveau wordt geëxciteerd, groter wordt, terwijl de kans dat dat atoom uit het geëxciteerde niveau terugvalt via spontane emissie, kleiner wordt.

20 Gebleken is, dat de efficiency van het ionisatieproces optimaal is indien de genoemde verschillende fotonen gelijktijdig aanwezig zijn. Aan deze voorwaarde kan voldaan worden door gebruik te maken van continue bundels, die dan in principe kunnen worden opgewekt door onafhankelijke 25 laserapparaten. In het algemeen is het echter nuttiger om gebruik te maken van gepulst aangedreven laserapparaten voor het leveren van relatief korte laserpulsen; in dat geval dient er synchronisatie te bestaan tussen de verschillende laserapparaten om te voldoen aan de gestelde tijdscriteria. 30 Aangezien de kortste levensduur van de betreffende niveau's 8 ns bedraagt, zijn de laserpulsen bij voorkeur korter dan 8 ns, met meer voorkeur korter dan 4 ns.

Figuur 2 illustreert schematisch een voorbeeld van een volgens de onderhavige uitvinding voorgestelde opstelling 35 van een systeem van laserbronnen waarmee het mogelijk is om vier laserpulsen met geschikte golflengten vrijwel tegelijkertijd te genereren.

1006285 7

Het in figuur 2 geïllustreerde laserbronsysteem 1 omvat vier laserbronnen 10, 20, 30, 40, die respectievelijk laserbundels LI, L2, L3 en L4 genereren waarvan de golflengten respectievelijk ongeveer 1530 nm, 436 nm, 254 nm, en 237 nm 5 bedragen, zodat die vier laserbundels LI, L2, L3 en L4 bruikbaar zijn in het vierstapsproces van de eerste variant.

De eerste laserbron 10 omvat een eerste optische parametrische oscillator (ΟΡΟ) 11 van het type KTP, die nauwkeurig is afgestemd om laserlicht LI met de golflengte 10 1530,042 nm te leveren. De eerste OPO 11 wordt gezaaid met zaallicht SI, afkomstig van een eerste zaaidiodelaser 12, en wordt gepompt met pomplicht Pl, afkomstig van een Nd:YAG laserbron 2. De golflengte van het van de laserbron 2 afkomstige pomplicht Pl bedraagt ongeveer 1064 nm.

15 Aangezien de aard en constructie van een optische para metrische oscillator geen onderwerp vormt van de onderhavige uitvinding, en kennis daarvan voor een goed begrip van de onderhavige uitvinding niet nodig is voor een deskundige, zal deze niet nader worden beschreven. Volstaan wordt met op 20 te merken, dat optische parametrische oscillatoren op zich bekend zijn, en dat het voor een deskundige duidelijk is hoe een optische parametrische oscillator kan worden ingericht voor het leveren van een bepaalde gewenste golflengte. Bij wijze van illustratief voorbeeld wordt gewezen op de 25 Nederlandse octrooiaanvrage 94.00628.

De tweede laserbron 20 omvat een tweede OPO 21 van het type BBO, die is afgestemd om laserlicht L2 met de golflengte 435,957 nm te leveren. De tweede OPO 21 wordt gezaaid met zaallicht S2, afkomstig van een tweede 30 zaaidiodelaser 22, en wordt gepompt met pomplicht P2, dat is afgeleid van het van de laserbron 2 afkomstige pomplicht Pl. In de geïllustreerde uitvoeringsvorm wordt het pomplicht P2 verschaft door een eerste derde-harmonischegenerator (THG) 23, die bij een ingang een deel van het pomplicht Pl 35 ontvangt, zodat de golflengte van het pomplicht P2 ongeveer 355 nm bedraagt. Daartoe is in de geïllustreerde uitvoeringsvorm een eerste gedeeltelijk doorlaatbare spiegel 1006285 8 24 opgesteld in de baan van het pomplicht PI, om van dat pomplicht PI een eerste fractie Pl.l te reflecteren naar de ingang van de eerste THG 23. Door middel van een in de baan van het pomplicht P2 opgestelde spiegel 25 kan worden 5 verzekerd, dat het laserlicht L2 evenwijdig is gericht aan het laserlicht LI.

Een THG is een inrichting die is ingericht voor het ontvangen van een ingangslaserbundel en voor het leveren van een uitgangslaserbundel waarvan de golflengte gelijk is aan 10 de golflengte van de ingangslaserbundel gedeeld door drie.

Aangezien de aard en constructie van dergelijke inrichtingen geen onderwerp vormt van de onderhavige uitvinding, en kennis daarvan voor een goed begrip van de onderhavige uitvinding niet nodig is voor een deskundige, zal deze niet 15 nader worden beschreven. Volstaan wordt met op te merken, dat dergelijke inrichtingen op zich bekend zijn, en dat gebruik gemaakt kan worden van een op zich bekende THG.

De derde laserbron 30 omvat een derde OPO 31 van het type LBO, die is afgestemd om laserlicht met een golflengte 20 van ongeveer 761,178 nm te leveren. Dit laserlicht wordt toegevoerd naar een tweede THG 36, waarvan het uitgangslicht L3 dus een golflengte van ongeveer 253,726 nm heeft. De derde OPO 31 wordt gezaaid met zaallicht S3, afkomstig van een derde zaaidiodelaser 32, en wordt gepompt met pomplicht 25 P3, dat is afgeleid van het van de laserbron 2 afkomstige pomplicht PI. In de geïllustreerde uitvoeringsvorm wordt het pomplicht P3 verschaft door een eerste tweede-harmonischegenerator (SHG) 33, die bij een ingang een deel van het pomplicht PI ontvangt, zodat de golflengte van het 30 pomplicht P3 ongeveer 532 nm bedraagt. Daartoe is in de geïllustreerde uitvoeringsvorm een tweede gedeeltelijk doorlaatbare spiegel 34 opgesteld in de baan van het pomplicht PI, om van dat pomplicht Pl een tweede fractie PI.2 te reflecteren naar de ingang van de eerste SHG 33.

35 Door middel van een in de baan van het pomplicht P3 opgestelde spiegel 35 kan worden verzekerd, dat het laserlicht L3 evenwijdig is gericht aan het laserlicht LI.

1006285 9

Een SHG is een inrichting die is ingericht voor het ontvangen van een ingangslaserbundel en voor het leveren van een uitgangslaserbundel waarvan de golflengte gelijk is aan de golflengte van de ingangslaserbundel gedeeld door twee.

5 Aangezien de aard en constructie van dergelijke inrichtingen geen onderwerp vormt van de onderhavige uitvinding, en kennis daarvan voor een goed begrip van de onderhavige uitvinding niet nodig is voor een deskundige, zal deze niet nader worden beschreven. Volstaan wordt met op te merken, 10 dat dergelijke inrichtingen op zich bekend zijn, en dat gebruik gemaakt kan worden van een op zich bekende SHG.

De vierde laserbron 40 omvat een vierde OPO 41 van het type LBO, die is afgestemd om laserlicht met een golflengte van ongeveer 711,020 nm te leveren. Dit laserlicht wordt 15 toegevoerd naar een derde THG 46, waarvan het uitgangslicht L4 dus een golflengte van ongeveer 237,007 nm heeft. De vierde OPO 41 wordt gezaaid met zaallicht S4, afkomstig van een vierde zaaidiodelaser 42, en wordt gepompt met pomplicht P4, dat is afgeleid van het van de laserbron 2 afkomstige 20 pomplicht PI. In de geïllustreerde uitvoeringsvorm wordt het pomplicht P4 verschaft door de eerste tweede-harmonischegenerator (SHG) 33. Daartoe is in de geïllustreerde uitvoeringsvorm de spiegel 35 een gedeeltelijk doorlaatbare spiegel: de door de spiegel 35 25 gereflecteerde fractie fungeert als pomplicht P3, terwijl de door de spiegel 35 doorgelaten fractie als pomplicht P4 fungeert. Om te verzekeren dat het laserlicht L4 evenwijdig is gericht aan het laserlicht LI, is in de baan van het pomplicht P4 een spiegel 45 opgesteld.

30 In figuur 2 is alleen geïllustreerd, hoe de vier golf lengten die benodigd zijn voor het eerste alternatief volgens de onderhavige uitvinding, kunnen worden opgewekt. Het zal voor een deskundige duidelijk zijn, dat op vergelijkbare wijze de vier golflengten die benodigd zijn 35 voor het tweede alternatief volgens de onderhavige uitvinding, kunnen worden opgewekt. Daartoe kan bijvoorbeeld de eerste OPO 11 worden gewijzigd om afgestemd te zijn op 1006285 10 ongeveer 1129,056 nm, en kan de vierde OPO 41 worden gewijzigd om afgestemd te zijn op ongeveer 752,413 nm.

Aangezien de aard en constructie van zaaidiodelasers geen onderwerp vormen van de onderhavige uitvinding, en 5 kennis daarvan voor een goed begrip van de onderhavige uitvinding niet nodig is voor een deskundige, zullen deze niet nader worden beschreven. Volstaan wordt met op te merken, dat zaaidiodelasers op zich bekende inrichtingen zijn, die worden vervaardigd als structuur van lagen van 10 materialen zoals Ga, As, In, P, Al, en dat het mogelijk is om door het kiezen van een geschikte combinatie van de materialen en de laagdikte en laagvolgorde, laserwerking te verkrijgen bij een gewenste golflengte, zoals voor een deskundige duidelijk zal zijn. Aldus is de eerste zaai-15 diodelaser 12 ingericht om zaallicht SI te genereren met een golflengte van ongeveer 1530,042 nm en een vermogen van enkele mWatt; is de derde zaaidiodelaser 32 ingericht om zaallicht S3 te genereren met een golflengte van ongeveer 761,178 nm en een vermogen van enkele mWatt; en is de vierde 20 zaaidiodelaser 42 ingericht om zaallicht S4 te genereren met een golflengte van ongeveer 711,020 nm en een vermogen van enkele mWatt.

Met conventionele technieken is men er tot op heden niet in geslaagd om een zaaidiodelaser te vervaardigen die 25 licht genereert bij een golflengte lager dan 620 nm. Voor de tweede OPO 21 dient het zaallicht S2 een golflengte te hebben van ongeveer 435,957 nm. Dit wordt in de geïllustreerde uitvoeringsvorm tot stand gebracht doordat de tweede zaaidiodelaser 22 is ingericht om licht S2' te genereren met 30 een golflengte van ongeveer 871,913 nm en een vermogen van enkele mWatt. Dit licht wordt toegevoerd naar een tweede SHG 26, die aan zijn uitgang het gewenste zaallicht S2 levert.

De intensiteiten van de vier laserbundels LI t/m L4 35 zijn bij voorkeur niet aan elkaar gelijk. Dit heeft te maken met het feit, dat de overgangswaarschijnlijkheden van de genoemde vier excitatiestappen onderling verschillen. Voor 1006285 11 een excitatie-stap waarvan de overgangswaarschijnlijkheid relatief klein is, dient de intensiteit van de laserbundel relatief groot gekozen te worden om te verzekeren, dat zo veel mogelijk van de gewenste isotopen 196Hg geïoniseerd 5 worden. Bij voorkeur wordt de verhouding van de intensiteiten van de vier laserbundels Ll : L2 : L3 : L4 ingesteld als ongeveer 2 : 1 : 7 : 14 voor de eerste excitatie-variant.

Voor een efficiënt verloop van het gehele 10 ionisatieproces is, gerekend vanaf de grondtoestand, ongeveer 120 μJ/cm2 nodig. De intensiteiten van de vier laserbundels Ll t/m L4 bedragen derhalve bij voorkeur respectievelijk minimaal ongeveer 10, 5, 35 en 70 pj/cm2. Bij voorkeur worden genoemde intensiteiten echter ruim hoger 15 gekozen, onder handhaving van genoemde verhouding, zodanig dat de totaal beschikbare energie ongeveer 200 μJ/cm2 bedraagt.

Figuur 3 illustreert schematisch een volgens de onder-20 havige uitvinding de voorkeur genietende opstelling voor het vrijwel tegelijkertijd genereren van de vier laserpulsen .

Het in figuur 3 geïllustreerde laserbronsysteem 301 omvat vier laserbronnen 310, 320, 330, 340, die respectievelijk laserbundels Ll, L2, L3 en L4 genereren 25 waarvan de golflengten respectievelijk ongeveer 1530 nm, 436 nm, 254 nm, en 237 nm bedragen, zodat die vier laserbundels Ll, L2, L3 en L4 bruikbaar zijn in het vierstapsproces van de eerste variant.

In grote lijnen lijkt het laserbronsysteem 301 van 30 figuur 3 op het laserbronsysteem 1 van figuur 2, om welke reden de beschrijving van het laserbronsysteem 301 minder uitgebreid zal zijn dan de beschrijving van het laserbronsysteem 1. De eerste laserbron 310 omvat een eerste OPO 311, die nauwkeurig is afgestemd om laserlicht Ll met de 35 golflengte van ongeveer 1530,042 nm te leveren. De tweede laserbron 320 omvat een tweede OPO 321, die is afgestemd om laserlicht L2 met de golflengte 435,957 nm te leveren. De 1006285 12 derde laserbron 330 omvat een derde OPO 331, die is afgestemd om laserlicht met een golflengte van ongeveer 507,452 nm te leveren. Dit laserlicht wordt toegevoerd naar een SHG 336, waarvan het uitgangslicht L3 dus een golflengte 5 van ongeveer 253,726 nm heeft. De vierde laserbron 340 omvat een vierde OPO 341, die is afgestemd om laserlicht met een golflengte van ongeveer 474,013 nm te leveren. Dit laserlicht wordt toegevoerd naar een SHG 346, waarvan het uitgangslicht L4 dus een golflengte van ongeveer 237,007 nm 10 heeft.

In dit geval zijn de vier OPO's 311, 321, 331, 341 van het type SLM ("single longitudinal mode"), hetgeen een op zich bekend type OPO is. Een belangrijk voordeel van het gebruik van deze OPO's is, dat het gebruik van zaaidiode-15 lasers nu niet meer nodig is. Te meer daar de vier OPO's 311, 321, 331, 341 nu identiek kunnen zijn (met dien verstande, dat zij anders zijn ingesteld), wordt hierdoor een aanzienlijke vereenvoudiging en kostenbesparing geboden.

De vier OPO's 311, 321, 331, 341 worden gepompt met 20 respectievelijk pomplicht PI, P2, P3 en P4 van onderling gelijke golflengte, in dit geval ongeveer 355 nm. Daartoe omvat het laserbronsysteem 301 een Nd:YAG laserbron 2, die licht levert van ongeveer 1064 nm. Het van de Nd:YAG laserbron 2 afkomstige licht wordt toegevoerd naar een THG 25 303, die bij zijn uitgang dus pomplicht P met een golflengte van ongeveer 355 nm levert. Dit pomplicht P kan op verschillende manieren naar de vier OPO's 311, 321, 331, 341 worden gedistribueerd. In het weergegeven voorbeeld zijn drie gedeeltelijk reflecterende spiegels 351, 352 en 353 en 30 een volledig reflecterende spiegel 354 gebruikt. Het pomplicht P wordt gericht naar de eerste gedeeltelijk reflecterende spiegel 351; het doorgelaten licht fungeert als pomplicht P4, en het gereflecteerde licht bereikt de tweede gedeeltelijk reflecterende spiegel 352. Het door de 35 tweede spiegel 352 gereflecteerde licht fungeert als pomplicht PI, en het doorgelaten licht bereikt de derde gedeeltelijk reflecterende spiegel 353. Het door de derde 1006285 13 spiegel 353 gereflecteerde licht fungeert als pomplicht P2, en het doorgelaten licht fungeert, na reflectie aan de vierde spiegel 354, als pomplicht P3.

Er zijn ook andere opstellingen voor de spiegels 5 mogelijk. Bij voorkeur worden de doorlaat- en transmissie-karakteristieken van de spiegels zodanig gekozen, dat de verhouding van de lichtsterkten van de vier pompbundels PI, P2, P3, P4, rekening houdend met de efficiency van de vier OPO's 311, 321, 331, 341 en de SHG's 336 en 346, correspon-10 deert met de gewenste verhouding van de lichtsterkten van de vier lichtbundels LI, L2, L3 en L4.

In figuur 3 is ook nog geïllustreerd, hoe de vier lichtbundels LI, L2, L3 en L4 kunnen worden samengevoegd. Daartoe wordt in het geïllustreerde voorbeeld gebruik 15 gemaakt van twee volledig reflecterende spiegels 361, 364, twee dichroïsche spiegels 362, 363 en een polarisatorspiegel 365. De lichtbundel LI wordt door de tweede volledig reflecterende spiegel 361 gereflecteerd naar de eerste dichroïsche spiegel 362. De eerste dichroïsche spiegel 362 20 laat het licht LI door, en reflecteert de lichtbundel L2 in dezelfde richting als het doorgelaten licht LI. De combinatie van het licht LI en L2 wordt gereflecteerd door de tweede dichroïsche spiegel 363, die de lichtbundel L3 doorlaat. De combinatie van de lichtbundels LI, L2 en L3 25 passeert de polarisatorspiegel 365. De lichtbundel L4 wordt door de derde volledig reflecterende spiegel 364 gereflecteerd naar de polarisatorspiegel 365, die het licht L4 reflecteerd.

Ook met andere optische componenten zoals prisma's 30 en/of polarisatiegevoelige componenten kunnen laserbundels over elkaar heen gebracht worden, dat wil zeggen gecombineerd worden.

In theorie zou de spiegel 365 een dichroïsche spiegel kunnen zijn. In de praktijk is dit echter moeilijk te 35 realiseren, omdat deze spiegel de taak heeft licht L3 door te laten en licht L4 te reflecteren, terwijl de golflengten van deze twee lichtbundels zeer dicht bij elkaar liggen. Bij 1006285 14 voorkeur is daarom de spiegel 365 een polarisator, die licht dat lineair in een eerste richting is gepolariseerd (LI, L2, L3) doorlaat, en licht met een willekeurige andere polarisatierichting, bij voorbeeld licht dat lineair in een 5 tweede richting loodrecht op de eerste richting is gepolariseerd, reflecteert.

In het weergegeven voorbeeld van figuur 3 hebben de OPO's 311, 321, 331, 341 bij voorkeur alle een horizontale polarisatie. De SHG's 336, 346 hebben van nature de 10 eigenschap, dat de polarisatie van het uitgaande licht met golflengte Ηλ een hoek maakt met de polarisatie van het inkomende licht met golflengte λ. De grootte van die hoek is afhankelijk van het type SHG. Bij een bepaald type, aangeduid als type I, is die hoek 90°, zodat L4 in dat geval 15 een vertikale polarisatie heeft. Om te verzekeren dat ook L3 de juiste, dat wil zeggen horizontale polarisatie heeft, kan dan bij voorbeeld in de lichtbaan na OPO 331 een ^-plaatje zijn opgenomen, bij voorkeur tussen de OPO 331 en de SHG 336. Bij een ander type, aangeduid als type II, is genoemde 20 hoek 45°. Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat ook in dat geval een polarisatiedraaiend onderdeel kan zijn opgenomen in de lichtbaan na OPO 331, om te verzekeren dat ook L3 een horizontale polarisatie heeft.

Voor een verklaring van de aanduidingen "type I" en 25 "type II" wordt verwezen naar het boek "Nonlinear Opties" van Robert W. Boyd, Academie Press, Inc., San Diego, Californië, U.S.A., 1992, ISBN 0-12-121680-2, bijvoorbeeld de bladzijden 88 en verder.

30 De figuren 4A en 4B tonen schematisch twee onderling loodrechte zijaanzichten van een voorbeeld van een constructie van een kwik-separator 100 volgens de onderhavige uitvinding. De separator 100 omvat een ionisatieruimte 110 die kan zijn gedefinieerd door een 35 horizontaal gerichte buis 111, die door middel van ter wille van de eenvoud niet getoonde vacuümpompen op een hoog vacuüm kan worden gebracht. Onder de buis 111 bevindt zich ten 1006285 15 minste één, maar bij voorkeur meerdere langs de lengte van de buis 111 verdeeld opgestelde, bronnen 120 voor het produceren van een bundel kwikatomen. Aangezien dergelijke bronnen op zich bekend zijn, zullen zij niet nader worden 5 beschreven. Volstaan wordt met op te merken, dat de bron 120 een verwarmbaar reservoir 121 kan hebben. De geproduceerde kwikatomen bewegen omhoog naar de ionisatieruimte 110, en passeren daar een gearceerd aangeduid interactiegebied 113 waar zij kunnen worden geëxciteerd en geïoniseerd door 10 fotonen, zoals nader zal worden uitgelegd. Niet-geïoniseerde kwik-atomen bereiken de bovenwand van de buis 111, waar zij condenseren en langs de wand terugvloeien om het genoemde reservoir 121 weer te bereiken. Bij voorkeur zijn de wanden van de buis 111 en van de trechtervormige verbindingskokers 15 112 tussen de buis 111 en de bronnen 120 gekoeld tot een temperatuur juist boven het smeltpunt van kwik, d.w.z.

-39 °C.

Bij een eerste uiteinde van de buis 111 is een laserbron opgesteld, bijvoorbeeld het onder verwijzing naar 20 figuur 2 besproken lasersysteem 1 of het onder verwijzing naar figuur 3 besproken lasersysteem 301, zodanig dat de geproduceerde fotonen zich in hoofdzaak horizontaal door de ruimte 110 voortbewegen, door het genoemde interactiegebied 113. Om te verzekeren dat een voldoend grote fractie van de 25 geproduceerde fotonen wordt benut, dient de lengte van het interactiegebied 113 voldoende groot te zijn, bij voorkeur groter dan een meter.

Indien de laserbundels goed zijn afgestemd en een voldoende intensiteit hebben, zal een groot deel van de 30 196Hg-atomen (typisch ongeveer 70%) worden geïoniseerd. Om deze ionen te extraheren uit het interactiegebied 113 zijn in de ruimte 110 elektrische extractiemiddelen 130 opgesteld. Die extractiemiddelen 130 omvatten twee aan weerszijden van het interactiegebied 113 opgestelde 35 elektroden, waaraan door middel van een ter wille van de duidelijkheid niet getoonde spanningsbron een hoogspanning kan worden aangelegd, teneinde in het interactiegebied 113 1006285 16 een elektrisch veld met een relatief hoge veldsterkte (typisch 1 kV/cm of meer) op te wekken. De negatieve elektrode heeft daarbij een voor het opvangen en verzamelen van de kwik-ionen (na opvang: atomen) geschikte vorm, en 5 wordt ook aangeduid als collectorplaat. Bij voorkeur, en zoals geïllustreerd in figuur 3A, omvatten de extractiemiddelen 130 een positieve elektrode 131, een roos'tervormige versnellerplaat 132 en de collectorplaat 133. De genoemde hoge versnelspanning wordt aangelegd tussen het 10 rooster 132 en de positieve elektrode 131, terwijl aan de collectorplaat 133 een spanning wordt aangelegd die minder negatief is dan het rooster 132, zodat de ionen die het rooster 132 passeren, worden afgeremd alvorens zij de collectorplaat 133 bereiken. Hierdoor wordt slijtage van de 15 collectorplaat 133 als gevolg van sputtering door een bombardement van hoog-energetische ionen voorkomen. Het rooster 132 zal wel aan dergelijke slijtage onderhevig zijn, maar in mindere mate omdat een groot aantal van de bij het rooster 132 aankomende ionen dat rooster ongehinderd zullen 20 passeren, afhankelijk van de transmissiegraad (openheid) van het rooster 132.

Het zal duidelijk zijn dat in het interactiegebied bij toenemende afstand van de laserbron 1, de intensiteit van de laserbundels minder wordt, omdat door absorptie fotonen uit 25 de bundels verdwijnen. Indien men de lengte van het interactiegebied 113 dermate groot kiest, dat alle geproduceerde fotonen worden benut (geabsorbeerd), zal de intensiteit bij het eind van het interactiegebied 113 dermate klein zijn dat de aldaar geproduceerde Hg-atomen 30 niet op efficiënte wijze worden geïoniseerd: het percentage Hg-atomen dat aldaar geïoniseerd wordt, zal immers bijzonder klein worden. Omgekeerd, bij het verkleinen van de lengte van het interactiegebied 113 zal aan het eind van het interactiegebied 113 het percentage Hg-atomen dat aldaar 35 geïoniseerd wordt, groter worden, maar daaraan gepaard zal ook de intensiteit van de laserbundels aan het eind van het interactiegebied 113 toenemen, hetgeen impliceert dat steeds 1006285 17 minder van de gegenereerde fotonen nuttig worden geabsorbeerd. De te kiezen lengte van het interactiegebied 113 is derhalve een compromis tussen efficiënt gebruik van de gegenereerde fotonen en efficiënte ionisatie van de 5 geproduceerde kwik-atomen, waarin onder meer betrokken dient te worden de energie die benodigd is voor enerzijds het genereren van de fotonen en anderzijds het produceren van de kwik-atomen. Een geschikte lengte van de ruimte 110 bedraagt ongeveer 1 m.

10 In het voorgaande is vermeld, dat de vier laserbundels LI, L2, L3 en L4 bij voorkeur onderling verschillende intensiteiten hebben, om te compenseren voor de onderling verschillende overgangswaarschijnlijkheden van de excitatie-stappen in het ionisatieproces. Omdat het laserlicht dat 15 behoort bij een relatief zwakke overgang, bij ingang van het interactiegebied 113 een relatief grote intensiteit moet hebben en in het interactiegebied 113 juist relatief weinig geabsorbeerd zal worden, zal dit laserlicht aan het eind van het interactiegebied 113 nog een relatief grote intensiteit 20 hebben in vergelijking met het laserlicht dat behoort bij een relatief sterke overgang. Het onbenutte laserlicht hoeft aan het eind van het interactiegebied 113 echter niet verloren te gaan. Door middel van ter wille van de eenvoud niet weergegeven spiegels kan men het onbenutte laserlicht 25 reflecteren om nogmaals het interactiegebied 113 te doorlopen. Als alternatief kan men, eveneens door middel van spiegels, het onbenutte laserlicht toevoeren naar de ingang van een interactiegebied van een tweede ionisatieruimte 110 (niet weergegeven). Aldus kan de separator 100 meerdere 30 naast elkaar opgestelde ionisatieruimten 110 omvatten.

De figuren 5A en 5B illustreren een andere uitvoeringsvorm van een separator 400, die procesmatig eenvoudiger te bedienen is en daarom de voorkeur geniet. Daarbij toont 35 figuur 5A een perspectiefaanzicht van de separator 400, en figuur 5B toont een dwarsdoorsnede van de separator 400.

1006285 18

Op vergelijkbare wijze als is beschreven met betrekking tot de separator 100, omvat de separator 400 een ionisatie-ruimte 410, die gedefinieerd kan zijn door een horizontaal gerichte buis 411, die door middel van ter wille van de 5 eenvoud niet getoonde vacuümpompen op een hoog vacuüm kan worden gebracht. Een bron voor kwik is in zijn algemeenheid aangeduid met het verwijzingscijfer 420; een reservoir voor vloeibaar kwik is in zijn algemeenheid aangeduid met het verwijzingscijfer 421, en bevindt zich onder de buis 411.

10 Een bundel kwikatomen beweegt vanuit het reservoir 421 omhoog, om door een collimatiespleet 412 in de onderzijde van de buis 411 een door een stippellijn aangeduid interactiegebied 413 te bereiken. In de buis 411 is voorts een scherm 414 geplaatst dat op een lage temperatuur wordt 15 gehouden, en dat dient voor het opvangen van niet- geïoniseerde kwikatomen die het interactiegebied 413 gepasseerd zijn.

Op vergelijkbare wijze als besproken onder verwijzing naar figuur 4A en 4B, is bij een eerste uiteinde van de buis 20 411 een geschikte laserbron (bijvoorbeeld 1 of 301) opgesteld, voor het in het interactiegebied 413 introduceren van de fotonen LI t/m L4, hetgeen in figuur 5A slechts schematisch is aangeduid met een pijl.

De in het interactiegebied 413 geproduceerde ionen 25 worden door elektrische extractiemiddelen geëxtraheerd uit het interactiegebied 413. Deze elektrische extractiemiddelen zijn ter wille van de eenvoud niet getoond. Volstaan wordt met op te merken, dat de elektrische extractiemiddelen een vergelijkbare constructie kunnen hebben als geïllustreerd in 30 figuur 4A.

De separator 400 omvat voorts een verzamelkamer 430, die in het getoonde voorbeeld wordt gedefinieerd door een naast de genoemde buis 411 opgestelde tweede buis 431. De tweede buis 431 is met de eerste buis 411 verbonden door een 35 communicatie-kanaal 440, dat kan worden afgesloten door middel van een in de tweede buis 431 opgestelde klep 441.

1006285 19

Het communicatiekanaal 440 is voorzien van elektrostatische lenzen 442.

De uit het interactiegebied 413 geëxtraheerde kwikionen bereiken de verzamelkamer 430 via de elektrostatische lenzen 5 442, en worden in de verzamelkamer 430 opgevangen op een collectorscherm 432. Het collectorscherm 432 wordt op een zeer lage temperatuur gehouden, lager dan -70 °C, zodat de door het collectorscherm 432 opgevangen kwikionen vastvriezen op het collectorscherm 432.

10 Wanneer men het door het collectorscherm 432 verzamelde kwik wil "oogsten", dat wil zeggen verwijderen uit de verzamelkamer 430, sluit men de klep 441 en opent men, nadat de druk binnen de verzamelkamer 430 gelijk is gemaakt aan de omgevingsdruk, een bij voorkeur bij een uiteinde van de 15 verzamelkamer 430 aanwezige deur (niet weergegeven), en neemt men het collectorscherm 432 met het daarop vastgevroren kwik uit de verzamelkamer 430. Door opwarming wordt het kwik vloeibaar, en kan het gedeponeerd worden in een afsluitbare container (niet weergegeven). Een belangrijk 20 voordeel hierbij is, dat tijdens het "oogsten" de ionisatieruimte in vacuüm-toestand kan worden gehouden.

Een andere mogelijkheid voor het "oogsten" maakt gebruik van thermisch transport, dat wil zeggen een verdampings- en condensatieproces. Daarbij wordt ook de klep 25 441 gesloten, maar ook de verzamelkamer 430 wordt in vacuüm- toestand gehouden. Het collectorscherm 432 wordt verwarmd, en het op het collectorscherm 432 aanwezige kwik verdampt. Een bijvoorbeeld bij een uiteinde van de verzamelkamer 430 opgesteld oogstorgaan (niet weergegeven) wordt op lage 30 temperatuur gehouden, zodanig dat het van het collectorscherm 432 verdampende kwik condenseert op dat oogstorgaan, hetzij in vloeibare, hetzij in vaste vorm (vastvriezen). Indien dat oogstorgaan is opgesteld in een oogstgedeelte van de verzamelkamer 430, welk oogstgedeelte door middel van een 35 klep kan worden afgesloten van de rest van de verzamelkamer 430, kan bij het uitnemen van het oogstorgaan ook de verzamelkamer 430 in vacuüm-toestand worden gehouden.

1006285 20

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding zoals gedefinieerd door de conclusies niet is beperkt tot de in de 5 tekeningen weergegeven en besproken uitvoeringsvormen, maar dat het mogelijk is de weergegeven uitvoeringsvormen van de ionisatiemethode volgens de uitvinding binnen het kader van de uitvindingsgedachte te veranderen of te modificeren.

Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat in plaats van 196Hg een 10 andere isotoop wordt geïoniseerd, door het instellen van de bij die isotoop behorende golflengten.

Ook is het mogelijk dat de ionisatie-methode volgens de onderhavige uitvinding niet wordt gebruikt voor het verrijken van een isotoop, maar als detectiemethode voor het 15 aantonen van de aanwezigheid van zelfs geringe hoeveelheden van die isotoop in een monster.

1006285

Claims (19)

1. Werkwijze voor het selectief foto-ioniseren van een isotoop van kwik, waarbij kwik in atomaire dampvorm wordt gebracht, en waarbij de kwikdamp wordt onderworpen aan straling die ten minste vier verschillende verschillende 5 golflengten bevat, welke golflengten zodanig gekozen zijn, dat het genoemde isotoop vanuit de grondtoestand achtereenvolgens vier excitatiestappen ondergaat, namelijk een eerste excitatiestap waarbij het genoemde isotoop vanuit de grondtoestand een eerste excitatieniveau 5d10 6s6p 1 2 3 4Ρχ (A) 10 bereikt, een tweede excitatiestap waarbij het genoemde isotoop vanuit het eerste excitatieniveau een tweede excitatieniveau 5d10 6s7s 1Si (B) bereikt, een derde excitatiestap waarbij het genoemde isotoop vanuit het tweede excitatieniveau een derde excitatieniveau (Cl; C2) bereikt, 15 en een vierde excitatiestap waarbij het genoemde isotoop vanuit het derde excitatieniveau (Cl; C2) een auto-ionisatieniveau 5d5(2Ö5/2) 6s2nl (D) bereikt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het derde 20 excitatieniveau (Cl) de structuur 5d5 6s26p 1P2 heeft. 1006285 Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij het genoemde isotoop 196Hg is; 2 waarbij de energie van het eerste excitatieniveau (A) 25 ongeveer 39412,597 cm-1 bedraagt, 3 waarbij de energie van het tweede excitatieniveau (B) ongeveer 62350,6 cm-1 bedraagt, 4 waarbij de energie van het derde excitatieniveau (Cl) ongeveer 68886,4 cm-1 bedraagt, en 30 waarbij de energie van het vierde excitatieniveau (D) ongeveer 111078,3 cm-1 bedraagt. 5

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de genoemde straling fotonen bevat waarvan de golflengte in hoofdzaak gelijk is aan 253,726 nm, fotonen waarvan de golflengte in hoofdzaak gelijk is aan 435,957 nm, fotonen waarvan de 5 golflengte in hoofdzaak gelijk is aan 1530,042 nm, en fotonen waarvan de golflengte in hoofdzaak gelijk is aan 237,007 nm.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het derde 10 excitatieniveau (C2) de structuur 5d1 6s7p 3P2 heeft.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij het genoemde isotoop 13^Hg is; waarbij de energie van het eerste excitatieniveau (A) 15 ongeveer 39412,597 cm-1 bedraagt, waarbij de energie van het tweede excitatieniveau (B) ongeveer 62350,6 cm-1 bedraagt, waarbij de energie van het derde excitatieniveau (C2) ongeveer 71207,6 cm-1 bedraagt, en 20 waarbij de energie van het vierde excitatieniveau (D) ongeveer 111078,5 cm-1 bedraagt. 2 3 4 1006285 2 Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de genoemde straling fotonen bevat waarvan de golflengte in hoofdzaak 25 gelijk is aan 253,726 nm, fotonen waarvan de golflengte in hoofdzaak gelijk is aan 435,957 nm, fotonen waarvan de golflengte in hoofdzaak gelijk is aan 1129,056 nm, en fotonen waarvan de golflengte in hoofdzaak gelijk is aan 250,804 nm. 30 3 Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de geïoniseerde isotopen worden gescheiden van de niet-geïoniseerde isotopen door middel van een elektrisch veld. 35 4 Laserbronsysteem (1; 301) voor het genereren van fotonen die geschikt zijn voor toepassing in de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, welk laserbronsysteem omvat: een eerste laserbron (10; 310) voor het genereren van fotonen (LI) die geschikt zijn voor het tot stand brengen 5 van de derde excitatiestap; een tweede laserbron (20; 320) voor het genereren van fotonen (L2) die geschikt zijn voor het tot stand brengen van de tweede excitatiestap; een derde laserbron (30; 330) voor het genereren van fotonen 10 (L3) die geschikt zijn voor het tot stand brengen van de eerste excitatiestap; een vierde laserbron (40; 340) voor het genereren van fotonen (L4) die geschikt zijn voor het tot stand brengen van de vierde excitatiestap; 15 waarbij de eerste laserbron (10; 310) een eerste afgestemde OPO (11; 311) omvat; waarbij de tweede laserbron (20; 320) een tweede afgestemde OPO (21; 321) omvat; waarbij de derde laserbron (30; 330) een derde afgestemde 20 OPO (31; 331) omvat; waarbij de vierde laserbron (40; 340) een vierde afgestemde OPO (41; 341) omvat; en waarbij de vier laserbronnen (10, 20, 30, 40; 310, 320, 330, 340) worden gepompt met pomplicht (PI, P2, P3, P4) dat 25 afkomstig is van een gemeenschappelijke pomplaserbron (2). 1 1006285 Laserbronsysteem (1) volgens conclusie 9, waarbij de eerste OPO (11) is afgestemd op 1530,04 nm, waarbij de tweede OPO (21) is afgestemd op 435,957 nm, 30 waarbij de derde OPO (31) is afgestemd op 761,178 nm, en waarbij de vierde OPO (41) is afgestemd op 711,03 nm; waarbij de derde laserbron (30) voorts een THG (36) omvat die het van de derde OPO (31) afkomstige licht ontvangt en converteert naar 253,726 nm, en 35 waarbij de vierde laserbron (40) voorts een THG (46) omvat die het van de vierde OPO (41) afkomstige licht ontvangt en converteert naar 237,01 nm.

11. Laserbronsysteera (1) volgens conclusie 9, waarbij de eerste OPO (11) is afgestemd op 1129,06 nm, waarbij de tweede OPO (21) is afgestemd op 435,957 nm, 5 waarbij de derde OPO (31) is afgestemd op 761,178 nm, en waarbij de vierde OPO (41) is afgestemd op 752,43 nm; waarbij de derde laserbron (30) voorts een THG (36) omvat die het van de derde OPO (31) afkomstige licht ontvangt en converteert naar 253,726 nm, en 10 waarbij de vierde laserbron (40) voorts een THG (46) omvat die het van de vierde OPO (41) afkomstige licht ontvangt en converteert naar 250,81 nm.

12. Laserbronsysteem (310) volgens conclusie 9, 15 waarbij de eerste OPO (311) is afgestemd op 1530,04 nm, waarbij de tweede OPO (321) is afgestemd op 435,957 nm, waarbij de derde OPO (331) is afgestemd op 507,452 nm, en waarbij de vierde OPO (341) is afgestemd op 474,02 nm; waarbij de derde laserbron (330) voorts een SHG (336) omvat 20 die het van de derde OPO (331) afkomstige licht ontvangt en converteert naar 253,726 nm, en waarbij de vierde laserbron (340) voorts een SHG (346) omvat die het van de vierde OPO (341) afkomstige licht ontvangt en converteert naar 237,01 nm. 25

13. Laserbronsysteem (310) volgens conclusie 9, waarbij de eerste OPO (311) is afgestemd op 1129,06 nm, waarbij de tweede OPO (321) is afgestemd op 435,957 nm, waarbij de derde OPO (331) is afgestemd op 507,452 nm, en 30 waarbij de vierde OPO (341) is afgestemd op 501,62 nm; waarbij de derde laserbron (330) voorts een SHG (336) omvat die het van de derde OPO (331) afkomstige licht ontvangt en converteert naar 253,726 nm, en waarbij de vierde laserbron (340) voorts een SHG (346) omvat 35 die het van de vierde OPO (341) afkomstige licht ontvangt en converteert naar 250,81 nm. 1006285

14. Laserbronsysteem volgens één der conclusies 9-13, waarbij de pomplaserbron (2) een Nd:YAG laser is voor het leveren van eerste pomplicht (PI) met een golflengte van ongeveer 1064 nm voor het pompen van de eerste OPO (11); 5 waarbij een eerste fractie (Pl.l) van het door de pomplaserbron (2) gegenereerde licht wordt toegevoerd naar een THG (23), die het ontvangen licht (Pl.l) converteert naar tweede pomplicht (P2) met een golflengte van ongeveer 355 nm voor het pompen van de tweede OPO (21); 10 waarbij een tweede fractie (Pl.2) van het door de pomplaserbron (2) gegenereerde licht wordt toegevoerd naar een SHG (33), die het ontvangen licht (Pl.2) converteert naar licht met een golflengte van ongeveer 532 nm, waarbij een deel van het door de SHG (33) geproduceerde licht fungeert als derde 15 pomplicht (P3) voor het pompen van de derde OPO (31), en waarbij een ander deel van het door de SHG (33) geproduceerde licht fungeert als vierde pomplicht (P4) voor het pompen van de vierde OPO (41).

15. Laserbronsysteem volgens één der conclusies 9-13, waarbij de pomplaserbron (2) een Nd:YAG laser is voor het leveren van licht met een golflengte van ongeveer 1064 nm, welk licht wordt toegevoerd naar een THG (303) die het ontvangen licht converteert naar pomplicht (P) met een 25 golflengte van ongeveer 355 nm; en waarbij het door de THG (303) geleverde pomplicht (P) op geschikte wijze wordt gesplitst in vier pompbundels (PI, P2, P3, P4) voor het pompen van respectievelijk de eerste OPO (311), de tweede OPO (321), de derde OPO (331), en de vierde 30 OPO (341) .

16. Laserbronsysteem volgens één der conclusies 9-15, waarbij de relatieve intensiteiten van de vier pompbundels (PI, P2, P3, P4) zodanig zijn ingesteld, dat de relatieve 35 intensiteiten van de geproduceerde fotonen (LI, L2, L3, L4) in hoofdzaak de onderlinge verschillen van de overgangs- 1006285 waarschijnlijkheden van de genoemde excitatiestappen compenseren.

17. Laserbronsysteem volgens één der conclusies 9-16, 5 waarbij de drie lichtbundels (LI, L2, L3) voor de eerste drie excitatiestappen lineair in een eerste richting zijn gepolariseerd, en waarbij de vierde lichtbundel (L4) voor de vierde excitatiestap lineair in een tweede richting loodrecht op de eerste richting is gepolariseerd. 10

18. Separator (100; 400) voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één der conclusies 1-8, omvattende: een door een wand (111; 411) omgeven ionisatieruimte (110; 410. dat een interactiegebied (113; 413) omvat; 15 ten minste één onder de ionisatieruimte (110; 410) opgestelde bron (120; 420) voor het genereren en naar het interactiegebied (113; 413) toevoeren van kwikatomen; middelen (111, 112; 414) voor het naar de bron (120; 420) terugvoeren van kwikatomen die het interactiegebied (113; 20 413) gepasseerd zijn; een laserbronsysteem (1) voor het genereren van fotonen die geschikt zijn voor het tot stand brengen van de genoemde excitatiestappen, waarbij het laserbronsysteem (1) zodanig is opgesteld, dat genoemde fotonen het interactiegebied 25 (113; 413) in hoofdzaak in horizontale richting doorlopen; en elektrische extractiemiddelen (130) voor het genereren van een elektrisch veld in een horizontale richting loodrecht op de voortbewegingsrichting van de fotonen.

19. Separator volgens conclusie 18, waarbij het huis (111; 411. de vorm heeft van een langwerpige, horizontaal gerichte buis, waarbij de voortbewegingsrichting van de fotonen evenwijdig is aan de lengterichting van die buis (111; 411), en waarbij langs de buis (111; 411) één of meerdere bronnen 35 (120; 420) zijn opgesteld. 1006285

20. Separator volgens conclusie 18 of 19, waarbij is voorzien in spiegels voor het opvangen van fotonen die het interactiegebied (113; 413) hebben doorlopen zonder geabsorbeerd te zijn, welke spiegels de opgevangen fotonen 5 reflecteren naar het genoemde interactiegebied (113; 413) dan wel naar het interactiegebied van een tweede ionisatieruimte (110; 410) .

21. Separator volgens één der conclusies 18-20, waarbij de 10 extractiemiddelen (130) een naast het interactiegebied (113) opgestelde positieve elektrode (131) omvatten, een tegenover de positieve elektrode (131) opgesteld versnellerrooster (132) waaraan een negatieve spanning wordt aangelegd, en een achter het versnellerrooster (132) opgestelde collectorplaat 15 (133) waarvan de spanning minder negatief is dan de spanning van het versnellerrooster (132).

22. Separator (400) volgens één der conclusies 18-20, waarbij is voorzien in een naast genoemde buis (411) 20 opgestelde verzamelkamer (430), die met de ionisatieruimte (410) is verbonden door een communicatiekanaal (440); waarbij is voorzien in een klep (441) voor het selectief openen of sluiten van het communicatiekanaal (440); en waarbij de extractiemiddelen zijn ingericht om 25 geïoniseerde kwikatomen uit het interactiegebied (413) via het communicatiekanaal (440) naar de verzamelkamer (430) te dirigeren.

23. Separator (400) volgens conclusie 22, waarbij in de 30 verzamelkamer (430) een collectorscherm (432) voor het opvangen van kwikatomen is opgesteld, welk collectorscherm (432) op een zeer lage temperatuur wordt gehouden, zodanig dat de opgevangen kwikatomen vastvriezen op het collectorscherm (432). 1006285

24. Werkwijze voor het verwijderen van op een collector-scherm (432) vastgevroren kwikatomen, waarbij men het collectorscherm (432) verwarmt om de daarop vastgevroren kwikatomen te verdampen, en waarbij men de verdampte 5 kwikatomen laat condenseren op een op lage temperatuur gehouden oogstorgaan. 1006285