Устройство для испарения йода

 

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к химическим кислородно-йодным лазерам. Устройство для испарения йода содержит корпус со штуцерами для подвода несущего газа и отвода смеси несущего газа с парами йода, крышку, дно с насыпанным на него кристаллическим йодом. Дно устройства для испарения йода выполнено в виде теплоотвода с развитой поверхностью. В нем установлены нагревательные элементы и выполнены каналы для прохождения охлаждающей среды. Обдув несущим газом происходит вдоль поверхности испарения кристаллического йода. Технический результат изобретения - повышение эффективности и надежности устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к химическим кислородно-йодным лазерам, а также может быть использовано в химической промышленности.

Известно устройство для испарения йода, которое используется в химическом кислородно-йодном лазере на основе генератора синглетного кислорода высокого давления по статье Загидуллин М.В. и др. Кислородно-йодный лазер на основе генератора синглетного кислорода высокого давления // Квантовая электроника, 18, т. 12, 1991, с.1417. В этом устройстве для испарения йода "пары йода получают в радиационно нагреваемой ячейке, содержащей кристаллический йод. С продувкой через ячейку струей аргона они подавались в йодный инжектор".

Известно устройство для испарения йода по описанию патента США 4434492, 28 февраля 1984 года, Benard et al. Method and apparatus for iodine vaporization.

Это устройство приводится на фиг.2 описания патента США 4434492 и состоит из цилиндрического стакана 44, закрытого снизу дном 52, а сверху - плоским стеклом 46. Стакан 44 имеет сбоку фланцевый патрубок 45. В дне 52 имеется отверстие 56 и трубка 58. Все соединения через уплотнительные кольца стянуты болтами для обеспечения вакуумной герметичности. Внутри на дно устройства насыпается кристаллический йод 62. Над стеклом 46 установлена инфракрасная лампа 64 с источником питания 66.

На фиг.1 описания изобретения по патенту США 4434492 изображен источник аргона 30, краны 36, 38, редуктор давления 34, собственно устройство для испарения йода 32, йодный инжектор 28, трубка ввода йода 29 с подогревателем 40, ввод синглетного кислорода 26, диффузор 12, лазер 10, зеркала 14, 16 с трубками 22, 24 для ввода аргона.

Устройство для испарения йода по описанию изобретения к патенту США 4434492 работает следующим образом.

Из источника аргона 30 через открытый кран 36 аргон высокого давления попадает в редуктор 34, где его давление понижается, и далее он попадает в устройство для испарения йода через отверстие ввода аргона 56. Излучение лампы 64 через стекло 46 проходит внутрь стакана 44 и попадает на дно, где поглощается кристаллами йода 62. Кристаллы йода нагреваются и испаряются. Поданный через отверстие 56 аргон через трубку 58 попадает внутрь стакана 44, обдувает поверхность испарения кристаллов йода и увлекает за собой пары йода на выход из аппарата через фланцевый патрубок 45. Далее газовый поток аргона и йода из устройства испарения йода через кран 38 и трубку ввода йода 29 с подогревателем 40 поступает в йодный инжектор 28. Из йодного инжектора 28 смесь аргона и йода вдувается в набегающий поток синглетного кислорода, йод возбуждает молекулы синглетного кислорода, и в оптическом резонаторе, образованном зеркалами 14 и 16, возникает лазерное излучение с длиной волны 1,315 мкм. Отражательная поверхность зеркал 14 и 16 обдувается аргоном для охлаждения и защиты.

Недостатком устройства для испарения йода по патенту США 4434492 является низкое качество термопреобразования, так как менее 5% энергии лампы проходит через стекло и поглощается поверхностью кристаллического йода. Остальная часть энергии нагревает все устройство снаружи и поглощается стеклом, что приводит к его термораскалыванию в процессе эксплуатации и нарушению вакуумной герметичности устройства (аварии).

Отсутствие обогрева внутренней поверхности цилиндрического стакана приводит к конденсации на ней паров йода.

Обдув поверхности испарения кристаллического йода несущим газом, например аргоном, азотом и др., через вертикальную трубку неэффективен, так как ему нужно опуститься вниз до касания с поверхностью испарения, а он пойдет вверх к выходу из устройства по кратчайшему расстоянию.

Отсутствие охлаждения поверхности кристаллического йода для конденсации паров йода в случае регулирования количества испаряемого йода в сторону уменьшения, в конце работы, а также в случае нарушения вакуумной герметичности аппарата (аварии).

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и надежности работы устройства для испарения йода.

Это достигается тем, что в устройстве для испарения йода, содержащем корпус, штуцеры для подвода несущего газа и отвода смеси несущего газа с парами йода, крышку, дно с насыпанным на него кристаллическим йодом, дно устройства выполнено в виде теплоотвода с развитой поверхностью, в котором установлены нагревательные элементы и выполнены каналы для прохождения охлаждающей среды, а обдув несущим газом происходит вдоль поверхности испарения кристаллического йода.

Кроме того, в корпусе устройства испарения йода установлены верхние нагревательные элементы.

На чертеже изображен общий вид устройства испарения йода в разрезе.

Устройство испарения йода содержит корпус 1 со штуцером ввода несущего газа 2 и штуцером вывода газовой смеси газа носителя и паров йода 3, крышку 4, которая закрывает корпус сверху, дно 5, выполненное в виде теплоотвода с развитой поверхностью, например, в виде выступающих штырей, между которыми засыпается кристаллический йод 6, в теле дна установлены нагревательные элементы 7 (например, ТЭНы, лампы, спирали и т.д.) и выполнены каналы 8 для прохождения охлаждающей среды, в корпусе 1 размещаются верхние нагревательные элементы 9.

Устройство для испарения йода работает следующим образом. В корпус 1 на дно 5 засыпается кристаллический йод 6, который распределяется между штырями дна 5. Корпус сверху герметично закрывается крышкой 4. Включаются нагревательные элементы 7 и 9. В штуцер 2 подается несущий газ, который обдувает нагретую поверхность кристаллического йода 6 поперек штырей дна 5, что приводит к его турбулизации и эффективному перемешиванию с испаряющимся йодом. Несущий газ с парами йода выводится из корпуса 1 через штуцер 3. В каналы 8 дна 5 подается охлаждающая среда. Количество испаряемого йода может регулироваться: в сторону увеличения - за счет работы нагревательных элементов 7 и 9, в сторону уменьшения - подачей охлаждающей среды в каналы 8. В конце работы, а также в случае аварии, нагревательные элементы 7 и 9 выключаются, а подача охлаждающей среды в каналы 8 обеспечивает быстрое прекращение испарения йода и направленную конденсацию газообразного йода на поверхность штырей дна 5.

Формула изобретения

1. Устройство для испарения йода, содержащее корпус, штуцеры для подвода несущего газа и отвода смеси несущего газа с парами йода, крышку, дно с насыпанным на него кристаллическим йодом, отличающееся тем, что дно устройства для испарения йода выполнено в виде теплоотвода с развитой поверхностью, в котором установлены нагревательные элементы и выполнены каналы для прохождения охлаждающей среды, а обдув несущим газом происходит вдоль поверхности испарения кристаллического йода.

2. Устройство для испарения йода по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе устройства установлены верхние нагревательные элементы.

РИСУНКИ

Рисунок 1