RU2204188C2

RU2204188C2 - Iodine evaporation device

Info

Publication number: RU2204188C2
Application number: RU2001110344/28A
Authority: RU
Inventors: В.С. Сафонов
Original assignee: Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: laser engineering; chemical oxygen-iodine lasers. SUBSTANCE: device has housing with pipe unions for admitting carrying gas and discharging mixture of carrying gas and iodine vapors, cover, and bottom covered with crystalline iodine. Device bottom used for iodine evaporation is made in the form of developed heat-transfer surface. It mounts heating elements and has passages for cooling medium. Carrying gas flow is conveyed along crystalline iodine evaporation surface. EFFECT: enhanced efficiency and reliability of device. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к химическим кислородно-йодным лазерам, а также может быть использовано в химической промышленности. The invention relates to laser technology, namely to chemical oxygen-iodine lasers, and can also be used in the chemical industry.

Известно устройство для испарения йода, которое используется в химическом кислородно-йодном лазере на основе генератора синглетного кислорода высокого давления по статье Загидуллин М.В. и др. Кислородно-йодный лазер на основе генератора синглетного кислорода высокого давления // Квантовая электроника, 18, т. 12, 1991, с.1417. В этом устройстве для испарения йода "пары йода получают в радиационно нагреваемой ячейке, содержащей кристаллический йод. С продувкой через ячейку струей аргона они подавались в йодный инжектор". A device for the evaporation of iodine is known, which is used in a chemical oxygen-iodine laser based on a high-pressure singlet oxygen generator according to an article by MV Zagidullin et al. Oxygen-iodine laser based on a high-pressure singlet oxygen generator // Quantum Electronics, 18, v. 12, 1991, p. 1417. In this device for the evaporation of iodine, "iodine vapor is obtained in a radiation-heated cell containing crystalline iodine. They were fed into the iodine injector by purging through the cell with an argon stream."

Известно устройство для испарения йода по описанию патента США 4434492, 28 февраля 1984 года, Benard et al. Method and apparatus for iodine vaporization. A device for the evaporation of iodine is known according to the description of US patent 4434492, February 28, 1984, Benard et al. Method and apparatus for iodine vaporization.

Это устройство приводится на фиг.2 описания патента США 4434492 и состоит из цилиндрического стакана 44, закрытого снизу дном 52, а сверху - плоским стеклом 46. Стакан 44 имеет сбоку фланцевый патрубок 45. В дне 52 имеется отверстие 56 и трубка 58. Все соединения через уплотнительные кольца стянуты болтами для обеспечения вакуумной герметичности. Внутри на дно устройства насыпается кристаллический йод 62. Над стеклом 46 установлена инфракрасная лампа 64 с источником питания 66. This device is shown in figure 2 of the description of US patent 4434492 and consists of a cylindrical glass 44, closed from the bottom 52 and the top with a flat glass 46. The glass 44 has a side flange pipe 45. In the bottom 52 there is a hole 56 and a tube 58. All connections through the o-rings tightened with bolts to ensure vacuum tightness. Crystalline iodine 62 is poured inside the bottom of the device. An infrared lamp 64 with a power supply 66 is installed above the glass 46.

На фиг.1 описания изобретения по патенту США 4434492 изображен источник аргона 30, краны 36, 38, редуктор давления 34, собственно устройство для испарения йода 32, йодный инжектор 28, трубка ввода йода 29 с подогревателем 40, ввод синглетного кислорода 26, диффузор 12, лазер 10, зеркала 14, 16 с трубками 22, 24 для ввода аргона. Figure 1 of the description of the invention according to US patent 4434492 shows the source of argon 30, valves 36, 38, pressure reducer 34, the actual device for evaporation of iodine 32, iodine injector 28, the input tube of iodine 29 with heater 40, the input of singlet oxygen 26, the diffuser 12 , laser 10, mirrors 14, 16 with tubes 22, 24 for introducing argon.

Устройство для испарения йода по описанию изобретения к патенту США 4434492 работает следующим образом. A device for the evaporation of iodine according to the description of the invention to US patent 4434492 works as follows.

Из источника аргона 30 через открытый кран 36 аргон высокого давления попадает в редуктор 34, где его давление понижается, и далее он попадает в устройство для испарения йода через отверстие ввода аргона 56. Излучение лампы 64 через стекло 46 проходит внутрь стакана 44 и попадает на дно, где поглощается кристаллами йода 62. Кристаллы йода нагреваются и испаряются. Поданный через отверстие 56 аргон через трубку 58 попадает внутрь стакана 44, обдувает поверхность испарения кристаллов йода и увлекает за собой пары йода на выход из аппарата через фланцевый патрубок 45. Далее газовый поток аргона и йода из устройства испарения йода через кран 38 и трубку ввода йода 29 с подогревателем 40 поступает в йодный инжектор 28. Из йодного инжектора 28 смесь аргона и йода вдувается в набегающий поток синглетного кислорода, йод возбуждает молекулы синглетного кислорода, и в оптическом резонаторе, образованном зеркалами 14 и 16, возникает лазерное излучение с длиной волны 1,315 мкм. Отражательная поверхность зеркал 14 и 16 обдувается аргоном для охлаждения и защиты. From an argon source 30, through an open tap 36, high-pressure argon enters a pressure reducer 34, where its pressure decreases, and then it enters an iodine vaporizer through an argon inlet 56. The radiation from lamp 64 passes through glass 46 into glass 44 and goes to the bottom where it is absorbed by iodine crystals 62. Iodine crystals are heated and evaporated. Argon fed through the hole 56 through the tube 58 enters the cup 44, blows the iodine crystal evaporation surface and carries iodine vapor to exit the apparatus through the flange pipe 45. Next, the argon and iodine gas stream from the iodine evaporation device through the valve 38 and the iodine input pipe 29 with a heater 40 enters the iodine injector 28. From the iodine injector 28, a mixture of argon and iodine is blown into the incident flow of singlet oxygen, iodine excites singlet oxygen molecules, and in the optical cavity formed by the mirrors 14 and 16, laser radiation with a wavelength of 1.315 μm occurs. The reflective surface of mirrors 14 and 16 is blown with argon for cooling and protection.

Недостатком устройства для испарения йода по патенту США 4434492 является низкое качество термопреобразования, так как менее 5% энергии лампы проходит через стекло и поглощается поверхностью кристаллического йода. Остальная часть энергии нагревает все устройство снаружи и поглощается стеклом, что приводит к его термораскалыванию в процессе эксплуатации и нарушению вакуумной герметичности устройства (аварии). The disadvantage of the device for the evaporation of iodine according to US patent 4434492 is the low quality of thermal conversion, since less than 5% of the lamp energy passes through the glass and is absorbed by the surface of crystalline iodine. The rest of the energy heats the entire device from the outside and is absorbed by the glass, which leads to its thermal cracking during operation and a violation of the vacuum tightness of the device (accident).

Отсутствие обогрева внутренней поверхности цилиндрического стакана приводит к конденсации на ней паров йода. The lack of heating of the inner surface of the cylindrical glass leads to the condensation of iodine vapor on it.

Обдув поверхности испарения кристаллического йода несущим газом, например аргоном, азотом и др., через вертикальную трубку неэффективен, так как ему нужно опуститься вниз до касания с поверхностью испарения, а он пойдет вверх к выходу из устройства по кратчайшему расстоянию. Blowing off the evaporation surface of crystalline iodine with a carrier gas, such as argon, nitrogen, etc., through a vertical tube is ineffective, since it needs to go down to touch the evaporation surface, and it will go up to the device exit at the shortest distance.

Отсутствие охлаждения поверхности кристаллического йода для конденсации паров йода в случае регулирования количества испаряемого йода в сторону уменьшения, в конце работы, а также в случае нарушения вакуумной герметичности аппарата (аварии). The absence of cooling of the surface of crystalline iodine to condense iodine vapor in the case of regulating the amount of iodine vaporized in the direction of reduction, at the end of work, as well as in case of violation of the vacuum tightness of the apparatus (accident).

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и надежности работы устройства для испарения йода. The present invention is to increase the efficiency and reliability of the device for the evaporation of iodine.

Это достигается тем, что в устройстве для испарения йода, содержащем корпус, штуцеры для подвода несущего газа и отвода смеси несущего газа с парами йода, крышку, дно с насыпанным на него кристаллическим йодом, дно устройства выполнено в виде теплоотвода с развитой поверхностью, в котором установлены нагревательные элементы и выполнены каналы для прохождения охлаждающей среды, а обдув несущим газом происходит вдоль поверхности испарения кристаллического йода. This is achieved by the fact that in the device for the evaporation of iodine containing a housing, fittings for supplying a carrier gas and removing a mixture of carrier gas with iodine vapor, a cover, a bottom with crystalline iodine sprinkled on it, the bottom of the device is made in the form of a heat sink with a developed surface, in which heating elements are installed and channels for the passage of the cooling medium are made, and carrier gas blowing occurs along the evaporation surface of crystalline iodine.

Кроме того, в корпусе устройства испарения йода установлены верхние нагревательные элементы. In addition, the upper heating elements are installed in the housing of the iodine evaporation device.

На чертеже изображен общий вид устройства испарения йода в разрезе. The drawing shows a General view of the device for the evaporation of iodine in section.

Устройство испарения йода содержит корпус 1 со штуцером ввода несущего газа 2 и штуцером вывода газовой смеси газа носителя и паров йода 3, крышку 4, которая закрывает корпус сверху, дно 5, выполненное в виде теплоотвода с развитой поверхностью, например, в виде выступающих штырей, между которыми засыпается кристаллический йод 6, в теле дна установлены нагревательные элементы 7 (например, ТЭНы, лампы, спирали и т.д.) и выполнены каналы 8 для прохождения охлаждающей среды, в корпусе 1 размещаются верхние нагревательные элементы 9. The iodine evaporation device comprises a housing 1 with a carrier gas inlet fitting 2 and a carrier gas mixture outlet connection for iodine vapor 3, a cover 4 that closes the housing from above, bottom 5, made in the form of a heat sink with a developed surface, for example, in the form of protruding pins, between which crystalline iodine 6 is poured, heating elements 7 are installed in the bottom body (for example, heating elements, lamps, spirals, etc.) and channels 8 are made for the passage of the cooling medium, the upper heating elements 9 are placed in the housing 1.

Устройство для испарения йода работает следующим образом. В корпус 1 на дно 5 засыпается кристаллический йод 6, который распределяется между штырями дна 5. Корпус сверху герметично закрывается крышкой 4. Включаются нагревательные элементы 7 и 9. В штуцер 2 подается несущий газ, который обдувает нагретую поверхность кристаллического йода 6 поперек штырей дна 5, что приводит к его турбулизации и эффективному перемешиванию с испаряющимся йодом. Несущий газ с парами йода выводится из корпуса 1 через штуцер 3. В каналы 8 дна 5 подается охлаждающая среда. Количество испаряемого йода может регулироваться: в сторону увеличения - за счет работы нагревательных элементов 7 и 9, в сторону уменьшения - подачей охлаждающей среды в каналы 8. В конце работы, а также в случае аварии, нагревательные элементы 7 и 9 выключаются, а подача охлаждающей среды в каналы 8 обеспечивает быстрое прекращение испарения йода и направленную конденсацию газообразного йода на поверхность штырей дна 5. A device for the evaporation of iodine works as follows. Crystalline iodine 6 is poured into the housing 1 at the bottom 5, which is distributed between the pins of the bottom 5. The housing is hermetically closed by a cover 4. Heating elements 7 and 9 are turned on. Carrier gas is supplied to the nozzle 2, which blows the heated surface of the crystalline iodine 6 across the bottom pins 5 , which leads to its turbulization and effective mixing with evaporating iodine. Carrier gas with iodine vapor is discharged from the housing 1 through the nozzle 3. Cooling medium is supplied to the channels 8 of the bottom 5. The amount of iodine vaporized can be adjusted: in the direction of increase - due to the operation of the heating elements 7 and 9, in the direction of decrease - by the supply of cooling medium to the channels 8. At the end of operation, as well as in the event of an accident, the heating elements 7 and 9 are turned off, and the supply of cooling environment in the channels 8 provides a quick cessation of iodine evaporation and directed condensation of gaseous iodine on the surface of the bottom pins 5.

Claims

1. A device for the evaporation of iodine, comprising a housing, fittings for supplying a carrier gas and removing a mixture of carrier gas with iodine vapor, a cover, a bottom with crystalline iodine sprinkled on it, characterized in that the bottom of the device for evaporating iodine is made in the form of a heat sink with a developed surface in which the heating elements are installed and channels for the passage of the cooling medium are made, and the carrier gas blowing occurs along the evaporation surface of crystalline iodine.

2. A device for the evaporation of iodine according to claim 1, characterized in that the upper heating elements are installed in the device case.