EFFICIENT ISOTOPE-SELECTIVE IR LASER MULTIPHOTON DISSOCIATION OF 11BCl3 MOLECULES IN A MIXTURE WITH SF6 SERVING AS A SENSITIZER AND AN ACCEPTOR OF RADICALS
- Authors: Makarov G.N1, Petin A.N1
-
Affiliations:
- Institute of Spectroscopy of the Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 165, No 1 (2024)
- Pages: 14-24
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-4510/article/view/256893
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044451024010024
- ID: 256893
Cite item
Abstract
The results of studies of isotope-selective laser infrared (IR) multiphoton dissociation (MPD) of 11BCl₃ molecules in a natural mixture with 10BCl₃ by the radiation from a pulsed CO₂ laser in the case of their irradiation with a sensitizer – SF₆ molecules, which are simultaneously acceptors of radicals – Cl atoms formed during dissociation of BCl₃ molecules are presented. A strong increase in the efficiency of dissociation of 11BCl₃ molecules was discovered when they were irradiated with SF₆ molecules compared to the case of irra- diation without SF₆. The main parameters of isotope-selective IR multiphoton dissociation of BCl₃ molecules were measured – the dissociation yields of 11BCl3 (β₁₁) and 10BCl₃ (β₁₀), as well as the selectivity of dissociation of 11BCl₃ molecules relative to 10BCl₃ molecules (α(11B/10B)). The dependences of these parameters on the pressures of the irradiated gases BCl₃ and SF₆, as well as on the energy density and frequency of the exciting laser radiation were obtained. The main products formed upon irradiation of the mixture of BCl₃ and SF₆ molecules used – SF₅Cl, BCl₂F, BClF₂ and BF₃ – have been identified. A significant (several times) increase in the yield and selectivity of dissociation of 11BCl₃ molecules was observed, as well as a significant decrease in the threshold dissociation energy density when they were irradiated with SF₆ compared to the case of irradiation without SF₆. This opens up the possibility of implementing single-frequency isotope-selective laser MPD of 11BCl₃ molecules in unfocused laser beams at moderate (no more than 4–5 J/cm2) excitation energy density. The results obtained are important and relevant in terms of the application of the described method for the development of laser technology for the separation of boron isotopes.
About the authors
G. N Makarov
Institute of Spectroscopy of the Russian Academy of Sciences
Email: gmakarov@isan.troitsk.ru
Russian Federation, 108840, Troitsk, Moscow
A. N Petin
Institute of Spectroscopy of the Russian Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: gmakarov@isan.troitsk.ru
Russian Federation, 108840, Troitsk, Moscow
References
- J. Guo, Y.-J. Li, J.-P. Ma, X. Tang, and X.-S. Liu, Chem. Phys. Lett. 773, 138572 (2021).
- K. A. Lyakhov and A. N. Pechen, Appl. Phys. B 126, 141 (2020).
- A. A. Aljubouri, F. H. Hamza, and H. H. Mohammed, Engin. Technol. J. 34, Part (B) Scientific, 157 (2016).
- K. A. Lyakhov, H. J. Lee, and A. N. Pechen, Separat. Purificat. Technol. 76, 402 (2017).
- Г. Н. Макаров, А. Н. Петин, Письма в жэтф 117, 734 (2023).
- С. П. Потапов, Атомная энергия 10, 244 (1961).
- А. С. Полевой, Разделение и использование стабильных изотопов бора. Итоги науки и техники. Серия: Радиохимия. Ядерная технология, ВИНИТИ, Москва (1990).
- В. В. Громов, Разделение и использование стабильных изотопов бора, ВИНИТИ, Москва (1990).
- А. Ф. Чабак, А. С. Полевой, Изотопы в реакторостроении, в кн. Изотопы: свойства, получение, применение, под ред. В. Ю. Баранова, Физматлит, Москва (2005), т. II, с. 192.
- В. Д. Рисованый, А. В. Захаров, Е. П. Клочков, Т. М. Гусева, Бор в ядерной технике, ОАО "ГНЦ НИИАР", Димитровград (2011).
- A. A. Palko and J. S. Drury, Adv. Chem. Ser. 89, 40 (1969).
- V. N. Bagratashvili, V. S. Letokhov, A. A. Makarov, and E. A. Ryabov, Multiple Photon Infrared Laser Photophysics and Photochemistry, Harwood Acad. Publ., Chur (1985).
- C. D. Cantrell (Ed.), Multiple-Photon Excitation and Dissociation of Polyatomic Molecules, Topics in Current Physics, Vol. 35, Springer-Verlag, Berlin (1986).
- J. L. Lyman, G. P. Quigley, and O. P. Judd, Multiple-Photon Excitation and Dissociation of Polyatomic Molecules, ed. by C. D. Cantrell, Springer, Berlin (1986), p. 34.
- Е. П. Велихов, В. Ю. Баранов, В. С. Летохов, Е. А. Рябов, А. Н. Старостин, Импульсные СО2-лазеры и их применение для разделения изотопов, Наука, Москва (1983).
- Г. Н. Макаров, УФН 175, 41 (2005).
- В. Ю. Баранов, А. П. Дядькин, В. С. Летохов, Е. А. Рябов, в кн. Изотопы: свойства, получение, применение, под ред. В. Ю. Баранова, Физматлит, Москва (2005), т. I, с. 460.
- В. С. Летохов, Е. А. Рябов, в кн. Изотопы: свойства, получение, применение, под ред. В. Ю. Баранова, Физматлит, Москва (2005), т. I, с. 445.
- V. Yu. Baranov, A. P. Dyadkin, D. D. Malyuta et al., Production of Carbon Isotopes by Laser Separation, Proc. SPIE (Progress in Research and Development of high-power Industrial CO2-lasers) 4165, 323 (2000).
- Р. В. Амбарцумян, В. С. Летохов, Е. А. Рябов, Н. В. Чекалин, Письма в жэтф 20, 597 (1974).
- S. M. Freund and J. J. Ritter, Chem. Phys. Lett. 32, 255 (1975).
- J. L. Lyman and S. D. Rockwood, J. Appl. Phys. 47, 595 (1975).
- Р. В. Амбарцумян, Ю. А. Горохов, В. С. Летохов, Г. Н. Макаров, Е. А. Рябов, Н. В. Чекалин, КЭ 2, 2197 (1975).
- Р. В. Амбарцумян, В. С. Должиков, В. С. Летохов, Е. А. Рябов, Н. В. Чекалин, ЖЭТФ 69, 72 (1975).
- Р. В. Амбарцумян, Ю. А. Горохов, В. С. Летохов, Г. Н. Макаров, Е. А. Рябов, Н. В. Чекалин, КЭ 3, 802 (1976).
- C. D. Rockwood and J. W. Hudson, Chem. Phys. Lett. 34, 542 (1975).
- C. T. Lin, T. D. Z. Atvars, and F. B. T. Pessine, J. Appl. Phys. 48, 1720 (1977).
- Ю. Р. Коломийский, Е. А. Рябов, КЭ 5, 651 (1978).
- Y. Ishikawa, O. Kurihara, R. Nakane, and S. Arai, Chem. Phys. 52, 143 (1980).
- Z. Peiran, Z. Wensen, and Z Yuying, Chinese J. Lasers 8, 20 (1981).
- K. Takeuchi, O. Kurihara, and R. Nakane, Chem. Phys. 54, 383 (1981).
- K.-H. Lee, H. Takeo, S. Kondo, and C. Matsumura, Bull. Chem. Soc. Jpn. 58, 1772 (1985).
- T. Fuhai, Y. Yansheng, and L. Xiliang, Chinese J. Lasers 11, 416 (1994).
- R. J. Jensen, J. K. Hayes, C. L. Cluff, and J. M. Thorne, IEEE J. Quant. Electr. QE-16, 1352 (1980).
- Т. Г. Абзианидзе, Г. И. Абдушелишвили, А. Б. Бахтадзе и др., Письма в жтф 8, 1234 (1982).
- Г. И. Абдушелишвили, Т. Г. Абзианидзе, А. С. Егиазаров и др., Атомная энергия 57, 203 (1984).
- Г. И. Абдушелишвили, Т. Г. Абзианидзе, А. С. Егиазаров и др., КЭ 13, 443 (1986).
- Y. Ishikawa, O. Kurihara, S. Arai, and R. Nakane, J. Phys. Chem. 85, 3817 (1981).
- D. F. Wolfe and G. L. Humphrey, J. Mol. Struct. 3, 293 (1969).
- Энергии разрыва химических связей, потенциалы ионизации и сродство к электрону, под ред. В. Н. Кондратьева, Наука, Москва (1974).
- В. Б. Лаптев, Е. А. Рябов, КЭ 13, 2368 (1986).
- В. Б. Лаптев, Е. А. Рябов, Хим. физика 7, 165 (1988).
- R. S. McDowell, B. J. Krohn, H. Flicker, and M. C. Vasquez, Spectrochim. Acta 42A, 351 (1986).
- Г. Н. Макаров, А. Н. Петин, Письма в жэтф 112, 226 (2020).
- Г. Н. Макаров, А. Н. Петин, КЭ 50, 1036 (2020).
- Г. Н. Макаров, А. Н. Петин, ЖЭТФ 159, 281 (2021).
- Г. Н. Макаров, А. Н. Петин, Письма в жэтф 115, 292 (2022).
- В. Б. Лаптев, Г. Н. Макаров, А. Н. Петин, Е. А. Рябов, ЖЭТФ 162, 60 (2022).
- R. S. Karve, S. K. Sarkar, K. V. S. Rama Rao, and J. P. Mittal, Appl. Phys. B 53, 108 (1991).
- B. Y. Mohan, J. Chem. Phys. 46, 98 (1967).
- S. W. Benson, Chem. Rev. 78, 23 (1978).
- J. E. Griffiths, Spectrochim. Acta A 23, 2145 (1966).
- К. С. Краснов (ред.), Молекулярные постоянные неорганических соединений. Справочник, Химия, Ленинград (1979).
- J. I. Steinfeld, I. Burak, D. G. Sutton, and A. V. Novak, J. Chem. Phys. 52, 5421 (1970).
- С. А. Ахманов, В. М. Гордиенко, А. В. Михеенко, В. Я. Панченко, Письма в жэтф 26, 603 (1977).
- J. T. Yardley, in Introduction to Molecular Energy Transfer, Academic Press, New York (1980), p. 130.
Supplementary files
