SU1668288A1 - Method for producing molecular singlet oxygen - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам получени  молекул рного кислорода в возбужденном состо нии и может быть использовано в лазерной технике. Цель изобретени  - повышение выхода молекул рного синглетного кислорода (МСК). МСК получают путем облучени  газофазовой смеси озона, буферного газа и закиси азота УФ-излучением с длиной волны 200*98л*98310 нм. При этом содержание молекул N₂O в 1 см³ реакционного объема смеси должно быть не меньше максимальной из двух величин, рассчитанных по формулам 3/KΤ и 2α[О₃], где K - константа скорости химической реакции возбужденных атомов кислорода с молекулами закиси азота, см³/сThe invention relates to methods for producing molecular oxygen in an excited state and can be used in laser technology. The purpose of the invention is to increase the yield of molecular singlet oxygen (MSC). MSCs are obtained by irradiating a gas phase mixture of ozone, a buffer gas and nitrous oxide with UV radiation at a wavelength of 200 * 98 liters * 98310 nm. The content of N ₂ O molecules in 1 cm ^{3 of the} reaction volume of the mixture should not be less than the maximum of two values calculated by the formulas 3 / KΤ and 2α [О ₃ ], where K is the rate constant of the chemical reaction of excited oxygen atoms with nitrous oxide cm ³ / s

Τ - врем  перехода возбужденного атома кислорода в основное состо ние, сΤ - time of transition of the excited oxygen atom to the ground state, with

α - степень диссоциации озона в результате облучени  УФ-излучениемα is the degree of ozone dissociation as a result of UV irradiation

[О₃] - содержание озона в смеси, см^-3. Изобретение позвол ет в 1,4 раза повысить выход МСК по сравнению с прототипом. 1 ил.[O ₃ ] - the ozone content in the mixture, cm ^-3 . The invention makes it possible to increase the yield of MSCs 1.4 times in comparison with the prototype. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к способам получени  кислорода в возбужденном состо нии и может быть использовано в лазерной технике.The invention relates to methods for producing oxygen in an excited state and can be used in laser technology.

Цель изобретени  - повышение выхода молекул рного синглетного кислорода (МСК).The purpose of the invention is to increase the yield of molecular singlet oxygen (MSC).

На чертеже представлена схема получени  Oa(A).The drawing shows the scheme for obtaining Oa (A).

Способ получени  МСК включает облучение УФ-иэлучением с длиной волны 200 А 310 нм газофазной смеси озона, буферного.газа и закиси азота. При этом содержание молекул N20 в 1 см3 реакционного объема смеси должно быть не меньше максимальной из двух величин, рассчитанных по формулам 3/К т и 2 а Оз, где К константа скорости химической реакции возбужденных атомов кислорода с молекулами закиси азота, равна  1,2 10 °см3/мо- лекула с; г - врем  перехода возбужденного атома кислорода в основное состо ние, с; а- степень диссоциации озона в результате облучени  УФ-излучением; Оз - содержание озона в смеси, .The method of obtaining MSCs involves irradiating with UV and radiation with a wavelength of 200 A 310 nm a gas-phase mixture of ozone, buffer gas and nitrous oxide. The content of N20 molecules in 1 cm3 of the reaction volume of the mixture should not be less than the maximum of the two quantities calculated by the formulas 3 / K t and 2 a Oz, where K is the rate constant for the chemical reaction of excited oxygen atoms with nitrous oxide, is 1.2 10 ° cm3 / molecule s; g is the time of transition of the excited oxygen atom to the ground state, s; a - the degree of ozone dissociation as a result of UV irradiation; Oz - the ozone content in the mixture,.

При фотолизе озона в спектральной области 200 Я 310 нм нар ду с молекулами синглетного кислорода О2 (М) образуютс  электронно-возбужденные атомы кислорода в состо нии 0( D):In the photolysis of ozone in the spectral region 200 310 310 nm, along with the singlet oxygen molecules O2 (M), electronically excited oxygen atoms are formed in the state 0 (D):

ОABOUT

Оч 00Och 00

юYu

0000

соwith

hVhV

(1Д) + 0(10).(1D) + 0 (10).

0)0)

Между атомами 0(1D) и молекулами N20 происходит химическа  реакци , позвол юща  повысить выход МСК на 40%:A chemical reaction takes place between atoms 0 (1D) and N20 molecules, which allows increasing the MSC yield by 40%:

0(1D) + NaO - N2 + 02 (1Д).(2)0 (1D) + NaO - N2 + 02 (1D). (2)

Пример1.В смесительный узел 1 подают озон, буферный газ и №0. Перемешанна  смесь по входному газовому тракту 2 подаетс  в рабочую камеру 3. В рабочей камере смесь облучают УФ-излучением 4. Полученный 02 (1Л) используют либо непосредственно в рабочей камере, либо транспортируют по выходному газовому тракту 5 к месту применени . Example 1. In the mixing unit 1 serves ozone, buffer gas and No. 0. The mixed mixture through the input gas path 2 is fed into the working chamber 3. In the working chamber, the mixture is irradiated with UV radiation 4. The resulting 02 (1L) is used either directly in the working chamber, or transported through the output gas path 5 to the site of application.

В смесительном узле 1 готов т смесь, содержащую торр(молекула/см2): Оз 0,5 (1,65- 10t6); SF615(4,95- 1017); N206 (1,98 1017).In the mixing unit 1, a mixture containing a torr (molecule / cm2) is prepared: Oz 0.5 (1.65-10t6); SF615 (4.95-1017); N206 (1.98 1017).

Данна  концентраци  N20 удовлетвор ет требованию №0 Ј max {3/К г, 2 а , поскольку К 7 1,2 сиг/молекула с; т- 2This concentration of N20 satisfies the requirement No. 0 Ј max {3 / K g, 2 a, since K 7 1.2 cig / molecule s; t- 2

1 Г7с;а-1,1 G7s; a-1,

JL КгJl kg

2   2

1, .„ - 1,25 Ю17 молекула/см 1 1,65 101в- -3,3 1016 молекула/см31,. „- 1.25 J17 molecule / cm 1 1.65 101v- -3.3 1016 molecule / cm3

Выбираем максимальную величину 1,25- 10 молекула/см3.Choose the maximum value of 1.25-10 molecule / cm3.

Газовую смесь подают в рабочую камеру объемом 30 смЗ и длиной 40 см. Смесь в камере облучают вдоль оси УФ-иэлучением с Я - 265, энергией 3 Дж и длительностью 30 не. В рабочей камере образуетс  О.Тторр (2,31 Ю16 молекул/см3} 02 (%The gas mixture is fed into the working chamber with a volume of 30 cm3 and a length of 40 cm. The mixture in the chamber is irradiated along the axis with UV radiation with I - 265, with an energy of 3 J and a duration of 30 ns. O.Ttorr (2.31 S16 molecules / cm 3} 02 (%

При проведении процесса в аналогичных услови х, но в отсутствие №0 (т.е. как в прототипе) образуетс  в 1,4 раза меньше 02 №.When the process is carried out under similar conditions, but in the absence of # 0 (i.e., as in the prototype), 1.4 times less is formed.

Пример 2. В рабочую камеру объемом 100 см3 из смесительного узла I подают смесь, содержащую, торр(молекулз/см : Оз 1(3,3- Ю16); аргон 10 (3,3- Ю17) N20 8 (2,64 Ю17).Example 2. In a working chamber with a volume of 100 cm3 from a mixing unit I, a mixture containing torr (molecules / cm: Oz 1 (3.3 Y10); argon 10 (3.3 Y10) N20 8 (2.64 J17 ).

00

5five

00

5five

viovio

Ю слг/молекула;Yu slg / molecule;

гЮ . 10-7yu 10-7

2,52.5

величинуmagnitude

00

5five

00

5five

Данна  концентраци  N20 удовлетвор ет требованию N20 тах{3/К т,2а , поскольку К-1,2 г- с; а- 0,6;This concentration of N20 satisfies the requirement of N20 max {3 / K t, 2a, since K-1.2 g-s; a- 0.6;

3 : 33: 3

Кг 1,2-10 .-2 ,5 10 молекула/смKg 1.2-10.-2, 5 10 molecule / cm

-0,6 3,3 10ie3 ,96 101в молекула/см3 -0.6 3,3 10ie3, 96 101v molecule / cm3

Выбираем максимальнуюChoose the maximum

10 молекула/см3. 10 molecule / cm3.

Газовую, смесь в камере облучают УФ- излучением эксимерной лампы на KrF длительность 1 мкс и энергией 50 Дж. При коэффициенте использовани  УФ-излуче- ни  К 3% в рабочей камере образуетс  0,84 торр (2,77 Ю16 молекул/см3) МСК, что в 1,4 раза больше, чем дл  смеси, не содержащей N20.The gas mixture in the chamber is irradiated with ultraviolet radiation from an excimer lamp on KrF with a duration of 1 µs and an energy of 50 J. At a utilization rate of UV radiation of K 3%, 0.84 Torr (2.77 U16 molecules / cm3) MSC is formed in the working chamber , which is 1.4 times more than for a mixture that does not contain N20.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позвол ет в 1,4 раза повысить выход МСК.Thus, the proposed method in comparison with the known allows for a 1.4-fold increase in the MSC yield.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ получени  молекул рного синг- летного кислорода, включающий облучение смеси озона и буферного газа излучением с длиной волны не менее 200 нм и не более 310 нм, отличающийс  тем, что, с целю повышени  выхода молекул рного синглет- ного кислорода, в смесь дополнительно ввод т закись азота, содержание молекул которой в 1 см3 реакционного объема смеси должно быть не менее максимальной из двух величин, рассчитанных по формулам 3/К г и 2 а Оз, где К - константа скорости химической реакции возбужденных атомов кислорода с молекулами закиси азота, равна  1,2 10 см/молекула«с; г- врем  перехода возбужденного атома кислорода в основное состо ние, с; а- степень диссоциации озона в результате облучени  ульт- рафиолетовым излучением; Оз содержание молекул озона в смеси, молекула/см .A method of obtaining molecular singlet oxygen, which includes irradiating a mixture of ozone and a buffer gas with radiation with a wavelength of not less than 200 nm and not more than 310 nm, characterized in that, in order to increase the yield of singlet oxygen, the mixture t nitrous oxide, the molecular content of which in 1 cm3 of the reaction volume of the mixture should be no less than the maximum of the two values calculated by the formulas 3 / Kg and 2a Oz, where K is the rate constant of the chemical reaction of excited oxygen atoms with nitrous oxide, avna 1.2 to 10 cm / molecule "s; d is the time of transition of the excited oxygen atom to the ground state, s; a - the degree of ozone dissociation as a result of irradiation with ultraviolet radiation; Oz the content of ozone molecules in the mixture, molecule / cm. t V W I f W W W ft V W I f W W W f