Способ плазмохимического синтеза и реактор плазмохимического синтеза для его осуществления

Изобретение относится к области плазмохимии, в частности к способу и реактору для плазмохимического синтеза, и может быть использовано при создании плазмохимических реакторов на основе лазеров. Способ включает формирование в реакторе, содержащем лазер, оптически связанный с фокусирующим объективом, и систему подачи реагентов посредством источника плазмы, плазменного образования, воздействие на него лазерным излучением, подачу в упомянутое плазменное образование реагентов и вывод полученных продуктов реакции. Используют набор лазеров с различными длинами волн с резонаторами или с резонаторами и с дополнительными резонаторами, причем плазменное образование располагают в упомянутых резонаторах лазеров. Технический результат заключается в снижении энергозатрат при высоком качестве продукции. 2 н.п. ф -лы, 2 ил.

 

Данное изобретение относится к области плазмохимии и может быть использовано при создании плазмохимических реакторов на основе лазеров. Известен способ плазмохимического синтеза [1], состоящий в подаче реагентов в плазменное образование, сформированное в межэлектродном промежутке при газовом разряде.

Недостатком этого способа является загрязнение плазмы элементами материала электродов при их испарении, влияющее на качество продукции синтеза. Известен способ плазмохимического синтеза [2], состоящий в подаче реагентов в плазменное образование - плазму оптического разряда, сформированное в фокальной области объектива, фокусирующего излучение СО2 лазера.

Недостаток данного способа состоит в сложности использования для ведения плазмохимических реакций излучения коротковолновых лазеров ближнего ИК видимого и ультрафиолетового диапазона ввиду очень слабого поглощения их излучения плазмой. А именно коротковолновое излучение находит применение и перспективно для ведения плазмохимических реакций. Задачей заявляемого изобретения является разработка способа плазмохимического синтеза, обеспечивающего расширение возможностей данного метода получения продукции, повышение производительности и снижение энергозатрат при высоком качестве продукции.

Предлагается способ плазмохимического синтеза, состоящий в подаче реагентов в плазменное образование.

Новым по мнению автора является то, что плазменное образование располагается в резонаторах или в дополнительных резонаторах набора лазеров различных длин волн. Сущность способа поясняется схемой (Фиг.1).

С помощью источника плазмы, электроразрядного, высокочастотного поз.2 (как приведено на фиг.1), лазерного формируется квазистационарное плазменное образование 9 в специальной камере 11 (как на фиг.1) или в открытом пространстве. В плазменную область с помощью устройства подачи 1 вводится поток 3 необходимых реагентов в газообразном, жидком или твердом состоянии, а продукты реакции выводятся в виде потока 10.

Плазменное образование 9 располагается в резонаторах лазеров 4, 5 определенных длин волн, образованных зеркалами 6, 7 или для управления степенью связи плазма - лазер в дополнительных резонаторах, образованных при введении зеркала 8. Так как плазменное образование располагается в резонаторах лазеров, то за счет огромного числа проходов независимо от длины волны излучение лазеров будет поглощаться полностью, обеспечивая высокую эффективность лазерного воздействия на молекулярном и атомном уровне при соответствующем подборе длин волн. Предложенный способ значительно расширяет возможности плазмохимии.

Известно устройство [2], содержащее СО2 лазер, оптически связанный с фокусирующим объективом, и систему подачи реагентов в фокальную область. Недостаток данного устройства состоит в бесперспективности применять коротковолновое излучение ввиду его крайне слабого поглощения плазмой оптического разряда при характерных температурах 10-1710 К. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является представленное в [3] устройство для нанесения алмазных покрытий из плазмы оптического разряда, в котором использованы лазерные источники 3 длин волн, включая ультрафиолетовый лазер.

Недостаток данного устройства состоит в слабом поглощении ультрафиолетового излучения плазмой разряда и повреждающем действии излучения лазерных источников на обрабатываемую поверхность. Задачей заявляемого изобретения является разработка устройства, обеспечивающего возможность использования широкого спектра длин волн лазерного излучения для ведения плазмохимических реакций, повышение производительности и снижение энергозатрат.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство, содержащее лазер, оптически связанный с фокусирующим объективом, и систему подачи реагентов.

Новым, по мнению авторов, является то, что устройство дополнительно снабжено набором лазеров различных длин волн, причем фокальная область фокусирующего объектива располагается в резонаторах или в дополнительных резонаторах набора лазеров.

Сущность изобретения поясняется схемой (фиг.2).

Устройство содержит лазер 12, оптически связанный с объективом, 13 систему подачи реагентов 1, лазеры 4, 5.

Устройство работает следующим образом. Луч лазера 12, преимущественно СО2 лазера из-за большой длины волны излучения, с помощью объектива 13 фокусируется в камере или в открытом пространстве (как на Фиг.2) в пятно размером 0,1-1 мм. В эту область с помощью устройства подачи 1 вводятся плазмообразующий инертный газ типа аргона и реагенты. С помощью мощного внешнего источника или путем кратковременного ввода испаряющегося вещества добиваются поджига оптического разряда 9, который непрерывно горит в луче лазера 1. Обычно до 60-70 процентов излучения СО2 лазера поглощается в плазме и затрачивается на поддержание разряда. С помощью лазеров, 4, 5 в резонаторах 6, 7 или дополнительных резонаторах 7, 8 которых горит разряд, осуществляют воздействие излучения определенных длин волн на молекулярные или атомные уровни реагентов и продуктов реакций, обеспечивая получение необходимого продукта, отводимого потоком 10. За счет огромного числа проходов независимо от длины волны излучение лазеров будет поглощаться полностью, обеспечивая высокую эффективность лазерного воздействия. Таким образом заявляемое устройство обеспечит возможность направленного воздействия на молекулярном и атомном уровне на ход плазмохимического процесса, повышение производительности плазмохимического реактора, снижение энергозатрат, при высоком качестве продукции.

Литература

1. US Patent 3,622,493 3,658,673.

2. А.Большаков В. Востриков В.Конов и др. Квант.Электроника 35,4,2005.

3. P.Mistry.K. Turchan//Materials Research Innovation. V.I, №3 149-156,1997.

1. Способ плазмохимического синтеза, включающий формирование в реакторе посредством источника плазмы плазменного образования, подачу в упомянутое плазменное образование реагентов и вывод полученных продуктов реакции, отличающийся тем, что на упомянутое плазменное образование воздействуют лазерным излучением, при этом используют набор лазеров с различными длинами волн с резонаторами или с резонаторами и с дополнительными резонаторами, причем плазменное образование располагают в упомянутых резонаторах лазеров.

2. Реактор для плазмохимического синтеза, содержащий лазерный источник для формирования плазменного образования, оптически связанный с фокусирующим объективом, и систему подачи реагентов в упомянутое плазменное образование в реакторе, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными лазерами различных длин волн с резонаторами или с резонаторами и дополнительными резонаторами, при этом фокальная область фокусирующего объектива лазерного источника формирования плазменного образования расположена в резонаторах дополнительных лазеров или дополнительных резонаторах дополнительных лазеров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к квантовой электронике. Лазерная система содержит шасси, на котором размещены первый и второй идентичные лазерные модули.

Изобретение относится к оптике. Способ оптического усиления лазерного излучения включает разделение исходного излучения по нескольким каналам, усиление излучения в каналах и формирование однонаправленного излучения на выходе из каналов.

Изобретение относится к области технологии изготовления оптических элементов и касается способа изготовления матриц сложной формы для заготовок элементов светоотражающих систем.

Изобретение относится к лазерной технике. Эксимерная лазерная система содержит шасси, на котором размещены: импульсный источник питания, выводы которого малоиндуктивно подсоединены к конденсаторам каждого лазерного модуля; дополнительный источник питания с полярностью, противоположной полярности источника питания, подключенный к дополнительным конденсаторам через торцы каждого керамического контейнера; первый лазерный модуль и второй лазерный модуль, идентичный первому.

Изобретение относится к лазерной технике. В газоразрядном лазере конденсаторы, малоиндуктивно подключенные к электродам лазера, размещены вблизи первого электрода в керамических контейнерах.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для возбуждения активных сред газовых лазеров. Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах содержит источник высокого напряжения, соединенный с протяженными коронирующим и токосъемным электродами ножевой формы, установленными вдоль диэлектрического цилиндра, выполненного с возможностью вращения.

Изобретение относится к лазерной технике. Газоразрядный лазер включает в себя: лазерную камеру (1), состоящую из керамического материала и заполненную газовой смесью, протяженные электроды (2, 3), определяющие область разряда (4), блок предыонизации (5); систему циркуляции газа (9, 10, 11, 12, 13); набор конденсаторов (14), расположенных вне лазерной камеры (1) и соединенных с первым и вторым электродами (2, 3) через электрические вводы (17, 18) лазерной камеры (1) и газопроницаемые обратные токопроводы (19), расположенные в лазерной камере по обе стороны электродов; источник питания, подключенный к конденсаторам, и резонатор.

Изобретение относится к лазерной технике. Газоразрядный лазер включает в себя: заполненную газовой смесью лазерную камеру, состоящую из керамического материала и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый и второй электроды, определяющие область разряда между ними, протяженный блок предыонизации и систему циркуляции газа.

Изобретение относится к лазерной технике. Газоразрядный лазер включает в себя: лазерную камеру, имеющую отстоящие друг от друга протяженные электроды, протяженный блок предыонизации; систему циркуляции газа; набор конденсаторов, размещенных в керамических контейнерах, установленных вблизи первого электрода, указанные конденсаторы подключены к электродам через токовводы керамических контейнеров и через токопроводы, расположенные по обе стороны электродов.

Изобретение относится к лазерной технике. В газоразрядном лазере конденсаторы (11), малоиндуктивно подключенные к электродам (2, 3) лазера, размещены вблизи первого электрода (2) в керамических контейнерах (10) и малоиндуктивно соединены с импульсным источником питания (15) через токовводы (12, 13) каждого контейнера, высоковольтные токовводы (21) металлической лазерной камеры (1) и протяженные заземленные токопроводы (23), расположенные по обе стороны керамических контейнеров (10).
Изобретение относится к способу нанесения покрытия на металлический тигель. Техническим результатом изобретения является снижение открытой пористости покрытия.

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к устройствам для вакуумного нанесения пленок с использованием электромагнитного излучения. .

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и материалов. .

Изобретение относится к технологиям модификации металлических поверхностей, например к технологиям азотирования, цементации, легирования и др. .

Изобретение относится к устройству для плазменного химического парофазного осаждения пленки на поверхности полосообразной подложки и может найти применение при изготовлении дисплеев.

Изобретение относится к полимерным изделиям, имеющим тонкое покрытие, и способу его изготовления. .

Изобретение относится к технологиям получения высокотвердых защитных и функциональных покрытий и может быть использовано для покрытия поверхностей деталей машин и механизмов, трубопроводов и насосов, элементов корпусов, функциональных и несущих металлоконструкций.

Изобретение относится к СВЧ плазменному реактору и может найти применение при формировании пленки большого размера, соизмеримого по диаметру с длиной СВЧ волны. .

Изобретение относится к СВЧ плазменным реакторам для плазмохимического синтеза вещества из газовой фазы. .

Изобретение относится к способу изготовления металлической проволоки для армирования эластомерного материала, металлической проволоки и металлокорду для армирования такого эластомерного материала.

Изобретение относится к системам управления давлением и температурой реактора и может быть использовано в реакторах, содержащих водный раствор при температуре, близкой к температуре его кипения.

Изобретение относится к области плазмохимии, в частности к способу и реактору для плазмохимического синтеза, и может быть использовано при создании плазмохимических реакторов на основе лазеров. Способ включает формирование в реакторе, содержащем лазер, оптически связанный с фокусирующим объективом, и систему подачи реагентов посредством источника плазмы, плазменного образования, воздействие на него лазерным излучением, подачу в упомянутое плазменное образование реагентов и вывод полученных продуктов реакции. Используют набор лазеров с различными длинами волн с резонаторами или с резонаторами и с дополнительными резонаторами, причем плазменное образование располагают в упомянутых резонаторах лазеров. Технический результат заключается в снижении энергозатрат при высоком качестве продукции. 2 н.п. ф -лы, 2 ил.

Наверх