+7 (499) 519-32-50 МРТ томография   О компании   Найдите нас   
Поиск

МРТ
Записаться на МРТ
Стоимость МРТ

МРТ в Москве
ВИП МРТ
Полное МРТ сканирование тела
Где сделать МРТ комфортно

МРТ - информация для пациентов
О методе МРТ
Показания к МРТ
Направление на МРТ
Задайте вопрос

Консультации иностранных врачей
Консультации МРТ в Израиле
Врачи МРТ
Консультанты по МРТ и КТ
Стоимость консультаций

МРТ и томография главная /  Физика МРТ /  МРТ: Физика



Физика МРТ




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 . . . . . .24 

Дело в том, что электроды вспомогательных разрядов, являющихся источниками ультрафиолета, в ИП лазерах устанавливают, как правило, только вниз по потоку по отношению к разрядному промежутку, следствием чего являются неоднородности предыонизации активной среды и энерговклада. Непараллельное расположение электродов позволяет компенсировать неоднородность предыонизации. Экспериментально определена оптимальная степень разъюстировки электродов, максимальная величина энерговклада в разряд при этом повышается на 15-20% за счет устранения областей повышенного энерговыделения.

Кроме того, была проделана работа по оптимальному выбору средств прокачки газа по контуру, устройств и катализаторов для регенерации газовой смеси, способов временной стабилизации резонатора и т.д.

Полученные результаты были использованы при конструировании ИП СО2-лазера «Дятел М» со средней мощностью излучения 3.5 кВт. Автором были исследованы основные характеристики его излучения, определены оптимальные условия накачки и генерации. Максимальная энергия генерации в селективном резонаторе была получена на линиях 9Р(16)-9Р(20) и составила 15 Дж в импульсе микросекундной длительности при полном КПД установки 4.5%.

ИП СО2-лазер «Дятел М» был успешно использован нами в первых экспериментах по масштабированию процесса ЛРИ углерода, описанных в Главе 3.

ИП СО2-лазер «Дятел-4И» был разработан специально под программу создания промышленного комплекса лазерного обогащения изотопов углерода (Глава 4). Внутри газового контура лазера размещены осевой вентилятор, теплообменники, разрядная камера. Блок регенерации химического состава лазерной смеси на основе палладиевого катализатора установлен в байпасном контуре.

При разработке лазера были учтены как опыт эксплуатации созданных ранее лазерных установок, так и результаты работ по масштабированию процесса ЛРИ углерода

11

(Глава 3). Прежде всего, главным образом ввиду отсутствия доступной элементной базы (коммутаторы, конденсаторы и т.д.), было решено отказаться от применения в составе разделительных установок лазеров со слишком большой средней мощностью излучения (более 1-2 кВт).

Существенно была изменена также конструкция резонатора лазера.

Одним из необходимых условий эффективной диссоциации молекулы в лазерном поле является обеспечение плотности энергии лазерного излучения в зоне реакции на уровне нескольких Дж/см2 при максимально возможном объеме зоны взаимодействия. Достижение достаточно высокой плотности энергии возможно, например, при размещении фотохимического реактора внутри лазерного резонатора [19]. В этом варианте резко возрастает коэффициент использования лазерного излучения, поскольку значительная часть энергии лазерного импульса поглощается в облучаемом газе. Площадь сечения области взаимодействия при этом примерно равна площади поперечного сечения разрядного промежутка лазера, поэтому требуемые значения энергии излучения довольно велики, а плотность энергии в облучаемом газе примерно равна плотности энергии на оптических элементах. Последнее обстоятельство ставит проблемы лучевой стойкости оптических элементов, в особенности при работе в ИП режиме.

Предложенная в [19] оптическая схема была нами существенно модернизирована. В ее основу положен составной оптический резонатор с длиннофокусными формирующими оптическими элементами.

Резонатор лазера «Дятел-4И» (см. рис.2) состоит из металлической дифракционной решетки, установленной по автоколлимационной схеме с коэффициентом отражения в 1-й порядок более 98%; резонаторной линзы, изготовленной из NaCl, и металлического сферического зеркала. Слева от линзы находится активная среда СО2-лазера, справа -пассивная часть резонатора, в которой размещен реактор.

TEA С02 -Лазер       Линза Разделительный

реактор

CF2HC1VN2

Рис. 2. Схематическое изображение составного оптического резонатора

В таком резонаторе практически любая требуемая степень сжатия лазерного пучка может быть достигнута выбором радиусов кривизны линзы и зеркала, а также расстояния

12

между ними. Поэтому, во-первых, при плотности энергии на оптических элементах менее 1 Дж/см2 можно обеспечить плотность в зоне облучения в десятки Дж/см2, что решает проблему лучевой прочности элементов резонатора, в том числе при работе в импульсно-периодическом режиме; во-вторых, эта схема позволяет работать при наличии в реакторе поглощающего газа при значительно больших давлениях, чем схема [19].

ИП лазеры «Дятел-4И» в составе Комплекса «Углерод» (Глава 4) работают непрерывно, круглосуточно. Остановки на замену лазерной смеси производятся, как правило, один раз в 2 недели, остановки на профилактику - через полтора-два месяца непрерывной работы.

В Главе 3 «Лазерное разделение изотопов углерода на установках промежуточной мощности» приведены результаты исследований процесса МФД ряда углеродсодержащих молекул в импульсно-периодическом режиме облучения.

На первом этапе работ по масштабированию процесса ЛРИ углерода необходимо было выбрать молекулу, которая позволяла бы осуществлять оптимальную схему разделения с диссоциацией соединений с бедным целевым изотопом на первой ступени и обеспечивала бы получение высоких параметров элементарного акта разделения (ПАЭР) - выхода, селективности и квантовой эффективности диссоциации, причем они должны были достигаться при умеренной плотности энергии излучения.

В качестве потенциальных кандидатов были рассмотрены молекулы из ряда смешанных фтор-замещенных метана (фреонов). Эти соединения содержат один атом углерода, интенсивная полоса ИК поглощения, соответствующая валентному колебанию C-F связи, лежит в области генерации СО2-лазера, а изотопный сдвиг в этом колебании достигает 26-27 см-1.

Для первых работ по масштабированию процесса ЛРИ углерода были выбраны молекулы CF3I и CF3Br, изотопически-селективная диссоциация которых наблюдалась канадскими исследователями. Измерения, проведенные нами в моноимпульсном режиме облучения, показали, что эти молекулы обеспечивают достижение всех основных ПЭАР одновременно. Высокие значения выхода диссоциации в и ее квантовой эффективности ф (вплоть до единицы для обоих параметров) обеспечивают низкие затраты энергии на диссоциацию целевых молекул - на уровне нескольких электрон-вольт на молекулу, причем требуемые значения плотности энергии импульса невысоки: Ф « 2 Дж/см2.

Для этих же молекул CF3I и CF3Br удалось добиться высокой селективности диссоциации а: полученные значения а сравнимы с 1/х00 = 0.0108 - природная

13

концентрация 13С). Это обеспечивает высокую производительность и низкие энергозатраты для процесса в целом.

Большое внимание в экспериментах по масштабированию было уделено разработке такой конструкции разделительного реактора, которая обеспечивала бы сохранение ПАЭР при работе с большой частотой следования импульсов излучения. Селективность диссоциации молекул CF3I и CF3Br оказалась довольно чувствительной к температуре газа, что предъявило достаточно жесткие требования к параметрам газового потока. Проведенные эксперименты позволили выбрать конструкцию реактора, удовлетворяющую этим требованиям.

В экспериментах по масштабированию не ставилась цель достижения максимальной производительности и наработки больших количеств обогащенного углерода. Вместе с тем, производительность оказалась достаточно велика и, в кратковременном режиме, составила j « 2 г/час 13С (в соединении C2F6), что сравнимо с производительностью ректификационных разделительных установок. Достигнутые в этих экспериментах результаты показали потенциально высокую производительность лазерного метода разделения и инициировали изучение вопроса создания промышленной установки для ЛРИ углерода. При этом на первый план выходят уже такие вопросы, как стоимость сырья, надежность и долговечность оборудования, безопасность. Так, при объеме производства изотопа 13С на уровне нескольких килограммов в год необходимы десятки тонн исходного сырья. Отсутствие массового налаженного производства трифториодметана делает разделительный процесс с использованием этой молекулы экономически невыгодным. Поэтому задача выбора подходящего соединения при разработке промышленной технологии лазерного разделения изотопов углерода оставалась актуальной.

В качестве потенциальных кандидатов были рассмотрены молекулы некоторых других фреонов. Наши исследования были направлены, главным образом, на изучение особенностей МФД молекул CF2Cl2 (фреон-12) и CF2HCl (фреон-22). Оба вещества производятся в больших количествах и широко используются в промышленности.

Анализ полученных зависимостей выходов и селективностей диссоциации обоих фреонов от условий облучения показал, что в целом эти параметры для фреонов-12 и -22 вполне удовлетворительны, и имеют сравнимые значения

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 . . .. . .24 


Все услуги - Московский Врач

Виды МРТ

Виды томографии

МРТ архив

Конгрессы по томографии

 
 
Реклама: