JPH0716083B2 - 銅蒸気レーザの高効率化法 - Google Patents
銅蒸気レーザの高効率化法Info
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- JPH0716083B2 JPH0716083B2 JP17842888A JP17842888A JPH0716083B2 JP H0716083 B2 JPH0716083 B2 JP H0716083B2 JP 17842888 A JP17842888 A JP 17842888A JP 17842888 A JP17842888 A JP 17842888A JP H0716083 B2 JPH0716083 B2 JP H0716083B2
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- laser
- vapor laser
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- 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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/031—Metal vapour lasers, e.g. metal vapour generation
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- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザの高効率化法に係り、特に金属銅蒸気
レーザ及びハロゲン化銅蒸気レーザの高効率化を図るこ
とのできる銅蒸気レーザの高効率化法に関する。
レーザ及びハロゲン化銅蒸気レーザの高効率化を図るこ
とのできる銅蒸気レーザの高効率化法に関する。
今日、レーザの発展と応用はめざましく、その応用分野
も従来の機械加工、光通信、医療の分野は勿論のこと、
レーザ核融合、及びレーザウラン濃縮の分野にも利用さ
れつつあり注目を集めている。
も従来の機械加工、光通信、医療の分野は勿論のこと、
レーザ核融合、及びレーザウラン濃縮の分野にも利用さ
れつつあり注目を集めている。
特に、レーザウラン濃縮技術はわが国のエネルギー対策
の観点からもその重要性が認識され、その成果が期待さ
れている。
の観点からもその重要性が認識され、その成果が期待さ
れている。
原子炉燃料である３％濃縮ウランは、現在ガス拡散法に
より製造されているが、そのコストは年々上昇し、1970
年に比して現在では約６倍にも高騰している。ところが
レーザ法を用いると、そのコストは約1/10〜1/3程度に
なるものと予想されており、いきおい開発成果が注目さ
れる所以である。
より製造されているが、そのコストは年々上昇し、1970
年に比して現在では約６倍にも高騰している。ところが
レーザ法を用いると、そのコストは約1/10〜1/3程度に
なるものと予想されており、いきおい開発成果が注目さ
れる所以である。
ここでレーザウラン濃縮法の基本となる同位体分離の原
理について第２図を参照して簡単に説明する。
理について第２図を参照して簡単に説明する。
原子はその原子固有のエネルギーレベルを持ち、適当な
波長のレーザ光で励起することができる。しかし同じ原
子でも同位体A,BによってエネルギーレベルがEr及びE
r′とわずかに異なり（同位体シフトはEr′‐Er）、十
分に波長幅の狭いレーザ光を用いることにより特定の同
位体のみを励起できる。このとき、励起されない方の同
位体については何ら変化が起こらない。
波長のレーザ光で励起することができる。しかし同じ原
子でも同位体A,BによってエネルギーレベルがEr及びE
r′とわずかに異なり（同位体シフトはEr′‐Er）、十
分に波長幅の狭いレーザ光を用いることにより特定の同
位体のみを励起できる。このとき、励起されない方の同
位体については何ら変化が起こらない。
このようにレーザを用いて特定の同位体のみを電離する
ことができ、電界を加えることにより分離・回収できる
こととなる。
ことができ、電界を加えることにより分離・回収できる
こととなる。
ウラン原子の場合、可視光に相当する多くのエネルギー
状態があり、色素レーザを用いて235Uだけを励起でき
る。現在、レーザウラン濃縮法の光源として銅蒸気レー
ザを励起光源とした色素レーザのシステムが注目されて
いる。
状態があり、色素レーザを用いて235Uだけを励起でき
る。現在、レーザウラン濃縮法の光源として銅蒸気レー
ザを励起光源とした色素レーザのシステムが注目されて
いる。
しかしながら従来の銅蒸気レーザにおいては、銅原子の
レーザ上準位の励起平均寿命は、2P1/230535cm-1で10.2
4ns、2P3/230783cm-1で9.6nsと非常に短く、しかもレー
ザ下準位が準安定準位であるために反転分布が非常に短
時間しか成立せず、そのため短いパルス発振のみ可能
で、高効率運転が望めず、現在のところ1.2％程度の効
率となっている。したがってこのような従来の銅蒸気レ
ーザをレーザウラン濃縮装置に用いてもウランの回収効
率を十分に上げることができないという問題があった。
レーザ上準位の励起平均寿命は、2P1/230535cm-1で10.2
4ns、2P3/230783cm-1で9.6nsと非常に短く、しかもレー
ザ下準位が準安定準位であるために反転分布が非常に短
時間しか成立せず、そのため短いパルス発振のみ可能
で、高効率運転が望めず、現在のところ1.2％程度の効
率となっている。したがってこのような従来の銅蒸気レ
ーザをレーザウラン濃縮装置に用いてもウランの回収効
率を十分に上げることができないという問題があった。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、銅蒸気レ
ーザの光パルスの立ち上がりが早く、発振時間も伸び、
レーザの高効率化を図ることができる銅蒸気レーザの高
効率化法を提供することを目的とする。
ーザの光パルスの立ち上がりが早く、発振時間も伸び、
レーザの高効率化を図ることができる銅蒸気レーザの高
効率化法を提供することを目的とする。
そのために本発明の銅蒸気レーザの高効率化法は、高効
率励起剤としてカドミウム原子、分子を用いること、銅
蒸気レーザとして金属銅、及びハロゲン化銅を用い、高
効率励起剤として金属カドミウムを用いることを特徴と
する。
率励起剤としてカドミウム原子、分子を用いること、銅
蒸気レーザとして金属銅、及びハロゲン化銅を用い、高
効率励起剤として金属カドミウムを用いることを特徴と
する。
本発明は、カドミウム原子の3P0（エネルギーレベル301
14cm-1）、3P1(30656cm-1）、3P2(31827cm-1）の３つの
準安定準位の励起平均寿命が約2.5μｓと銅原子のそれ
に比べると約250倍程度長いことを利用し、基底状態に
ある銅原子に原子間衝突によりエネルギーを移行し、銅
原子のレーザ上準位2P1/2(30535cm-1）、2P3/2(30783cm
-1）へ励起を行って放電のエネルギーを銅原子のみなら
ず、準安定準位のカドミウムに蓄積し、発振に寄与させ
ることができ、発振パルス幅を拡大し、高効率化を促進
することが可能となる。
14cm-1）、3P1(30656cm-1）、3P2(31827cm-1）の３つの
準安定準位の励起平均寿命が約2.5μｓと銅原子のそれ
に比べると約250倍程度長いことを利用し、基底状態に
ある銅原子に原子間衝突によりエネルギーを移行し、銅
原子のレーザ上準位2P1/2(30535cm-1）、2P3/2(30783cm
-1）へ励起を行って放電のエネルギーを銅原子のみなら
ず、準安定準位のカドミウムに蓄積し、発振に寄与させ
ることができ、発振パルス幅を拡大し、高効率化を促進
することが可能となる。
以下、本発明を第１図を参照して説明する。
第１図はカドミウム原子と銅原子のエネルギーレベルの
分布状況を示したものである。
分布状況を示したものである。
カドミウム原子の最低エネルギー準位は、銅原子のレー
ザ上準位とほぼ等しく、準安定準位となっている。即
ち、カドミウム原子２番の3P1状態ではエネルギーレベ
ルが30656cm-1であり、銅原子の2P3/2,2P1/2のエネルギ
ーレベルそれぞれ30783cm-1,30535cm-1と比較して127cm
-1及び121cm-1の差しかなく、放電中の温度を考慮すれ
ば、十分にエネルギー遷移ができる範囲にある。このカ
ドミウム原子の準安定準位を用いて、カドミウム原子と
銅原子との衝突によりエネルギー移行させる。またカド
ミウム原子の3P0,3P1,3P2の状態は準安定準位であるか
ら2.5μｓの長い寿命を持つため、銅原子との衝突によ
り、長時間、銅原子のレーザ上準位へエネルギー供給が
可能になり、銅原子の反転分布をより長くすることを実
現できる。
ザ上準位とほぼ等しく、準安定準位となっている。即
ち、カドミウム原子２番の3P1状態ではエネルギーレベ
ルが30656cm-1であり、銅原子の2P3/2,2P1/2のエネルギ
ーレベルそれぞれ30783cm-1,30535cm-1と比較して127cm
-1及び121cm-1の差しかなく、放電中の温度を考慮すれ
ば、十分にエネルギー遷移ができる範囲にある。このカ
ドミウム原子の準安定準位を用いて、カドミウム原子と
銅原子との衝突によりエネルギー移行させる。またカド
ミウム原子の3P0,3P1,3P2の状態は準安定準位であるか
ら2.5μｓの長い寿命を持つため、銅原子との衝突によ
り、長時間、銅原子のレーザ上準位へエネルギー供給が
可能になり、銅原子の反転分布をより長くすることを実
現できる。
また、銅原子のレーザ下準位は、準安定準位であるので
やはり光学的なエネルギー遷移が禁止されておりレーザ
発振の時間経過とともにこの準位の原子数密度が増加す
る。このレーザ下準位原子数密度の増加によりレーザ発
振に必要な反転分布が成立しなくなる。レーザ下準位の
原子数密度の増加を防ぐために、カドミウム原子の１番
の3P030114cm-1準位を用いて原子間の衝突により銅原子
の2D3/213245cm-1を2S1/243137cm-1へ励起する。
やはり光学的なエネルギー遷移が禁止されておりレーザ
発振の時間経過とともにこの準位の原子数密度が増加す
る。このレーザ下準位原子数密度の増加によりレーザ発
振に必要な反転分布が成立しなくなる。レーザ下準位の
原子数密度の増加を防ぐために、カドミウム原子の１番
の3P030114cm-1準位を用いて原子間の衝突により銅原子
の2D3/213245cm-1を2S1/243137cm-1へ励起する。
同様にカドミウム原子の３番の3P231824cm-1準位を用い
て銅原子の2D5/211202cm-1を2S1/243137cm-1へ励起す
る。
て銅原子の2D5/211202cm-1を2S1/243137cm-1へ励起す
る。
カドミウム原子の１番の3P030114cm-1準位と銅原子の４
番の2D3/2から2S1/2までのエネルギーとの差は、222cm
-1である。同様にカドミウム原子の３番の3P231824cm-1
準位と銅原子の５番の2D5/2から2S1/2までのエネルギー
との差は、108cm-1である。プラズマ温度を考慮する
と、このエネルギー遷移過程は、充分に成立する。
番の2D3/2から2S1/2までのエネルギーとの差は、222cm
-1である。同様にカドミウム原子の３番の3P231824cm-1
準位と銅原子の５番の2D5/2から2S1/2までのエネルギー
との差は、108cm-1である。プラズマ温度を考慮する
と、このエネルギー遷移過程は、充分に成立する。
よって、１回の放電のエネルギーが銅原子のみだけでな
く、カドミウム原子にもストックされ発振に寄与するこ
とから、光パルス発振時間も伸び銅蒸気レーザの高効率
化が実現できる。
く、カドミウム原子にもストックされ発振に寄与するこ
とから、光パルス発振時間も伸び銅蒸気レーザの高効率
化が実現できる。
以上のように本発明の銅蒸気レーザの高効率化法によれ
ば、カドミウム原子と銅原子との衝突によりエネルギー
の移行を行わせ、銅原子の基底状態からの励起、レーザ
下準位からの励起、及びレーザ下準位の原子数密度の減
少により反転分布をより長くすることが可能となり、光
パルス発振時間（即ちパルス幅）も伸長して銅蒸気レー
ザの高効率化が図られる。
ば、カドミウム原子と銅原子との衝突によりエネルギー
の移行を行わせ、銅原子の基底状態からの励起、レーザ
下準位からの励起、及びレーザ下準位の原子数密度の減
少により反転分布をより長くすることが可能となり、光
パルス発振時間（即ちパルス幅）も伸長して銅蒸気レー
ザの高効率化が図られる。
そして、かかる銅蒸気レーザを用いるレーザウラン濃縮
装置等の生産効率をも高める結果となり、産業への寄与
も多大なものとなる。
装置等の生産効率をも高める結果となり、産業への寄与
も多大なものとなる。
第１図はカドミウム原子及び銅原子のエネルギーレベル
の分布図、第２図は同位体分離の原理図を示す。
の分布図、第２図は同位体分離の原理図を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】銅蒸気レーザの高効率励起剤としてカドミ
ウム原子、分子を用いることを特徴とする銅蒸気レーザ
の高効率化法。 - 【請求項２】銅蒸気レーザとして金属銅、及びハロゲン
化銅を用い、高効率励起剤として金属カドミウムを用い
ることを特徴とする請求項１記載の銅蒸気レーザの高効
率化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17842888A JPH0716083B2 (ja) | 1987-11-26 | 1988-07-18 | 銅蒸気レーザの高効率化法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-298533 | 1987-11-26 | ||
| JP29853387 | 1987-11-26 | ||
| JP17842888A JPH0716083B2 (ja) | 1987-11-26 | 1988-07-18 | 銅蒸気レーザの高効率化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH022826A JPH022826A (ja) | 1990-01-08 |
| JPH0716083B2 true JPH0716083B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=26498604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17842888A Expired - Fee Related JPH0716083B2 (ja) | 1987-11-26 | 1988-07-18 | 銅蒸気レーザの高効率化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716083B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6227341U (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-19 | ||
| JP2829479B2 (ja) * | 1993-08-18 | 1998-11-25 | 株式会社中央製作所 | 金属蒸気レーザー |
-
1988
- 1988-07-18 JP JP17842888A patent/JPH0716083B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH022826A (ja) | 1990-01-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |