Лазерная изотопно-селективная ИК-диссоциация молекул с небольшим изотопическим сдвигом в спектрах поглощения в неравновесных термодинамических условиях скачка уплотнения
Макаров Г.Н., Петин А.Н.

Received: August 26, 2020

DOI: 10.31857/S0044451021020085

PDF (480.9K)

Представлены результаты исследований лазерной изотопно-селективной ИК-диссоциации молекул (на примере CF₃Br и CF₂HCl), характеризующихся небольшим (менее 0.25 см^-1) изотопическим сдвигом в спектрах ИК-поглощения, в неравновесных термодинамических условиях скачка уплотнения (ударной волны), формирующегося перед твердой поверхностью при падении на нее интенсивного импульсного газодинимически охлажденного молекулярного потока. Исследования проводились с использованием для формирования молекулярного потока и скачка уплотнения как чистых газов CF₃Br и CF₂HCl, так и смеси CF₃Br/CF₂HCl при соотношении давлений 1/1. Установлено, что эффективность диссоциации молекул в скачке уплотнения, а также в падающем на поверхность потоке существенно больше, чем в невозмущенном потоке. Показано (на примере CF₃Br), что при возбуждении молекул в скачке уплотнения и в падающем на поверхность потоке сильно (в 5-10 раз) увеличивается выход диссоциации по сравнению с выходом диссоциации в невозмущенном потоке и значительно (в 3-5 раз) уменьшается порог диссоциации. Установлено также, что в случае облучения молекул в смеси имеет место взаимное сильное увеличение эффективности их диссоциации по сравнению со случаем облучения молекул в отдельности, что позволяет проводить изотопно-селективную лазерную ИК-диссоциацию молекул при небольших плотностях энергии возбуждения (-1.5 Дж/см²) и тем самым увеличить селективность процесса. Это показано на примере селективной по изотопам хлора и брома диссоциации указанных молекул в скачке уплотнения. Получены коэффициенты обогащения в остаточном газе CF₂HCl и в формировавшемся продукте Br₂ при облучении соответственно смеси молекул CF₂HCl/CF₃Br = 1/1 и молекул CF₃BrCO₂ лазером на линии 9R(30) (на частоте 1084.635 см^-1) при плотности энергии Дж/см². Обсуждается применение полученных результатов для лазерного разделения изотопов на практике.