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Molecule
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HX
(6)
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oxygen
(6)
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carbon
(5)
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sulfur hexafluoride
(4)
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DES
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carbon oxide
(3)
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helium
(3)
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chlorine
(2)
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bromine
(2)
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ozone
(2)
[16][_]
nitrous oxide
(2)
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sulfurous anhydride
(2)
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sulfur
(2)
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fluorine
(2)
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deuterium
(1)
[21][_]
fluoride
(1)
[22][_]
azo trifluoride
(1)
[23][_]
nitrogen oxide
(1)
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carbon bisulfide
(1)
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argon
(1)
[26][_]
nitrogen
(1)
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paration
(1)
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zinc selenide
(1)
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Physical
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de 10 bars
(2)
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20 Torr
(1)
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de 100 Hz
(1)
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de 84 ml
(1)
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de 2 bars
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de 8 percent
(1)
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4 percent
(1)
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88 percent
(1)
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de 200 Torr
(1)
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de 9 mm
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de 2 cm
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de 10 cm
(1)
[42][_]
de 12 Torr
(1)
[43][_]
de 2 joules
(1)
[44][_]
de 20 mm
(1)
[45][_]
de 100 mm
(1)
[46][_]
de 2,8 microns
(1)
[47][_]
de 1,5 millijoule
(1)
[48][_]
de 10 watts
(1)
[49][_]
1 percent
(1)
[50][_]
de 100 watts
(1)
[51][_]
10 bars
(1)
[52][_]
Gene Or Protein
(4/ 10)
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Etre
(6)
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DANS
(2)
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Tric
(1)
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Tre
(1)
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Generic
(6/ 7)
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cation
(2)
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hydrogen halide
(1)
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halogen
(1)
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halo
(1)
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hydrogens
(1)
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hydrocarbon
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Disease
(2/ 2)
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Inflammation
(1)
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Tic
(1)
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Polymer
(1/ 1)
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Rayon
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2520563A1
Family ID 2156571
Probable Assignee Israel State
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title LASER A IMPULSIONS
Abstract
_________________________________________________________________
LASER CHIMIQUE A HAUTE FREQUENCE DE REPETITION. IL COMPREND UNE
CHAMBRE DE MELANGE 1, DES MOYENS 2, 3, 4 D'INTRODUCTION DES REACTIFS
DE FACON CONTINUE DANS CETTE CHAMBRE, UNE TUYERE SUPERSONIQUE 5
CONSTITUANT UNE SORTIE DE LA CHAMBRE DE MELANGE, UNE CAVITE LASER 6
SITUEE A LA SORTIE DE LA TUYERE, ET DES MOYENS 7, 8, 9 D'APPLICATION
D'UNE DECHARGE ELECTRIQUE A IMPULSIONS AUX REACTIFS DANS LA CAVITE
LASER.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention se rapporte a de nouveaux lasers chimiques a
haute cadence de repetition Les la- sers fonctionnent par premelange
de reactifs qui sont en- suite detendus a travers une tuyere
supersonique, a l'a- 5 val de laquelle est situee une cavite ou
enceinte laser comportant des moyens d'application d'une decharge
elec- tric impulsionnelle au dit melange de reactifs, ce qui declenche
la reaction chimique requise produisant les ele- ments excites et
aboutissant a l'emission laser desiree. 10 Le nouveau laser peut
fonctionner effectivement a des cadences d'impulsions de plusieurs
dizaines de kilohertz Le nouveau laser peut etre utilise pour la
separation des i- sotopes. On connatt differents types de lasers
chimiques. 15 Ils sont classes en deux types principaux: a) Le premier
type est base sur le melange in situ d'un oxydant et d'un combustible
gazeux, produisant une emis- sion continue Le melange gazeux peut etre
active par une decharge electrique (microonde, radiofrequence ou
courant 20 continu) ou par decomposition thermique (chauffage a l'arc
ou bruleurs), afin de produire les elements de declenche- ment de la
reaction La vitesse de la reaction chimique est determinee
principalement par la diffusion et, par consequent, ce type de laser
doit fonctionner sous des 25 pressions relativement basses, de l'ordre
de 1 a 20 Torr, afin que le taux de production des elements d'emission
la- ser soit superieur a leur taux de destruction par collision. b) La
deuxieme type est base sur l'utilisation de combustibles et d'oxydants
premelanges, les elements necessai- 30 res au declenchement de la
reaction etant produits par photolyse eclair, par un faisceau
d'electrons ou par une decharge a impulsion De tels reactifs
premelanges peuvent presenter des risques d'inflammation et
d'explosion Une fois que le melange est allume, il est difficile de
l'etein- 35 dre et la combustion peut se transformer, par une reaction
2 en chatne, en une onde d'explosion qui peut provoquer la
deterioration du dispositif. Deux types principaux de molecules sont
utili- ses comme elements d'emission laser, dans les lasers chi- 5
miques = un hydrogen halide (HX) et l'carbon oxide (carbon oxide) Pour
les lasers de type HX, les combusti- bles appropries sont des
molecules contenant de l'hydrogen (ou du deuterium), telles que
l'hydrogen, des hy- drocarbures et divers hybrides organiques et non
organi- 10 _ ques; les oxydants appropries sont des molecules conte-
nant un halogen, par exemple fluoride, azo trifluoride- te, sulfur
hexafluoride, chlorine, bromine et divers halo- genures organiques et
non organiques Afin d'inhiber la prereaction dans les melanges
combustible-oxydant, on peut 15 utiliser des elements de balayage
appropries, par exemple l'oxygen et un nitrogen oxide Pour les lasers
de type carbon oxide, les combustibles appropries sont des molecules
contenant du carbon, par exemple carbon bisulfide et bisele- niure de
carbon; les oxydants appropries sont des mole- 20 cules contenant de
l'oxygen, par exemple oxygen,ozone, nitrous oxide et sulfurous
anhydride Les reactifs actifs sont souvent dilues-avec un gaz inerte
approprie, par exemple helium, argon ou nitrogen Des listes detaillees
de combustibles, oxydants et diluants pour lasers chimiques 25 sont
donnees dans "Handbook of Chemical Lasers", publie par R W F Gross et
J F Bott, et ces corps conviennent a l'utilisation dans un dispositif
du type decrit ci-apres. L'invention a pour objet un laser chimique a
30 impulsions a haute cadence de repetition Le laser com- prend, en
combinaison: une chambre de melange, pour le premelange des reactifs
qui sont introduits de facon con- tinue dans le dispositif; des moyens
d'entree dans cette chambre; une tuyere supersonique conduisant de la
chambre 35 a une cavite laser, cette derniere comportant des moyens
3 d'application d'une decharge electrique d'impulsion aux reactifs,
afin de declencher la reaction chimique qui pro- duit les elements
excites et l'emission laser Le procede d'emission laser conforme a
l'invention comprend: le 5 premelange des reactifs et du diluant
gazeux, avec un inhibiteur si on le desire; la detente du melange
gazeux resultant, de facon continue, a travers une tuyere superso-
nique, a une vitesse superieure a la vitesse de combustion; et
l'application d'une decharge electrique d'impulsion qui 10 declenche
la reaction chimique aboutissant a la production des elements laser
Les gaz uses sont deplaces hors de la cavite, tandis qu'on introduit
de nouveaux reactifs gazeux frais dans la cavite laser, a vitesse
supersonique Puisque les gaz de reaction sont chasses hors de la
cavite laser 15 a une vitesse plus grande que celle a laquelle la
reaction peut se propager a l'amont, il n'y a pas d'empechement au
remplissage de la cavite laser avec des gaz n'ayant pas en- core
reagi, avant le declenchement du cycle d'impulsion suivant La
frequence des impulsions peut etre reglee en 20 fonction des
applications envisagees Elle est en general de l'ordre du kilohertz,
et des cadences d'impulsions de l'ordre de dizaines de kilohertz
peuvent etre atteintes. Les impulsions electriques sont de l'ordre de
fractions de joule a plusieurs joules, et elles sont appliquees a 25
une frequence de 100 Hz a 100 k Hz environ Les gaz sont introduits
dans la chambre de melange, sous des pressions de l'ordre de quelques
Torr a plusieurs bars, et ils s'ecoulent a partir de cette chambre a
travers une tuyere su- personique, atteignant ainsi une vitesse de 1 a
10 Mach. 30 Le nouveau laser peut etre utilise dans un procede de se-
paration isotopique, du type defini dans le brevet DA-S- 2 312 194 du
12 3 1973, dans lequel on utilise jusqu'a trois lasers, a des cadences
de repetition de plusieurs kilohertz, pour exciter selectivement l'un
de plusieurs 35 elements isotopiques et pour ioniser ces elements
excites
4 par un photon infrarouge provenant d'un laser a gaz carbo- nique.
L'invention sera mieux comprise a la lumiere de la description de sa
forme de realisation, non limitative, 5 representee sur les dessins
annexes dans lesquels: Fig 1 est une vue de cote, en coupe, d'un laser
conforme a l'invention; et Fig 2 est une vue en perspective du meme
laser, en coupe pour la clarte du dessin. 10 Comme represente sur la
figure 1, le nouveau laser suivant l'invention comprend, en
combinaison, une chambre de melange 1 comportant des moyens d'entree
2, 3 et 4 pour les elements gazeux qui penetrent ensuite, par
l'intermediaire d'une tuyere supersonique 5, dans la ca- 15 vite laser
6 Dans cette derniere, des moyens sont prevus pour appliquer des
impulsions electriques a haute cadence de repetition Ces moyens
comprennent une anode metallique 7 et une borne d'application
d'impulsions a haute tension a des cathodes 9 a tige metallique
L'anode metallique est 20 reliee a un retour par la masse, et la borne
8 d'impulsions a haute tension est raccordee, a travers un ballast
approprie, a un circuit d'elaboration d'impulsions a haute ten- sion
Un miroir 10 de couplage de sortie est dispose en face d'un autre
miroir, non represente, situe a distance 25 du premier, sur la paroi
opposee de la cavite laser Un reservoir tampon 11, sous vide, est
relie a une pompe a vi- de Sur la figure 2, les differents elements du
laser por- tent les memes reperes que sur la figure 1. Plusieurs modes
de realisation de l'invention, 30 non limitatifs, sont decrits
ci-apres, pour mieux faire comprendre l'invention. 1 On fabrique un
dispositif dans lequel la chambre de melange a un volume de 84 ml et
on injecte dans cette cham- bre de tielange, par des buses
appropriees, de l'hexafluoru- 35 re de sulfur sous une pression de 2
bars, de l'hydrogens gazeux sous une pression de 10 bars et de
l'helium sous une pression de 10 bars Le melange gazeux resultant dans
la chambre de melange est compose de 8 percent d'sulfur hexafluoride,
4 percent d'hydrogen et 88 percent d'helium, les pourcentages s' 5
entendant en volume, sous une pression statique de 200 Torr dans la
chambre de melange Le melange gazeux pene- tre dans la chambre de
decharge, a travers une tuyere su- personique a 2,5 Mach, a un debit
de 65 Nl/s La hauteur de col de la tuyere supersonique est de 9 mm La
chambre 10 de decharge, de section transversale rectangulaire, a une
hauteur de 2 cm et une longueur de 10 cm La pression dans la chambre
de decharge est de 12 Torr On applique une impulsion electrique
transversale de 2 joules, a une frequence de 6500 Hertz La cavite
laser est disposee 15 transversalement a la fois a la direction de
l'ecoulement et de la decharge L'ouverture est de 20 mm La distance
entre les miroirs est de 100 mm Le reflecteur total est en or sur du
verre a dielectrique ameliore Le reflecteur partiel est constitue par
du zinc selenide a revetement dielectrique, ayant une reflectivite de
92 percent autour de 2,8 microns Les deux miroirs ont un rayon de
courbure de lm On obtient des impulsions laser de 1,5 millijoule
environ chacune, dans la bande haute frequence La puis- sance moyenne
du laser est ainsi de l'ordre de 10 watts. 25 2 Avec ce dispositif et
dans les memes conditions de fonctionnement que ci-dessus, sauf en ce
que l'hexafluoru- re de sulfur est remplace par du fluorine et en ce
qu'on ajou- te 1 percent d'oxygen au melange gazeux dans la chambre de
melan- ge, la puissance moyenne du laser augmente alors a plus 30 de
100 watts Le dispositif peut fonctionner sous des pres- sions plus
elevees, par exemple des pressions en regime etabli de 1 a 10 bars
dans la chambre de melange, avec des rapports analogues de reactifs,
ce qui fournit des sorties plus elevees de facon correspondante,
proportionnellement 35 au debit massique Dans ce cas, le reservoir
tampon de vide
6 n'est pas necessaire et les gaz uses sont evacues a l'at- mosphere.
Il est entendu que des modifications de detail peuvent etre apportees
dans la forme et la construction,5 du dispositif suivant l'invention,
sans sortir du cadre de celle-ci.
8 reaction chimique, et evacuer les gaz uses de la cavite laser.
Claims
_________________________________________________________________
Revendications
1 Laser chimique a haute cadence de repetition, ca- racterise en ce
qu'il comprend, en combinaison: une cham- bre de melange (1); des
moyens (2,3,4) d'introduction de reactifs de facon continue dans la
chambre (1); une tu- 5 yere supersonique (5) constituant une sortie de
la cham- bre de melange (1); une cavite laser (6), situee a la sortie
de la tuyere (5); et des moyens (7,8,9) d'appli- cation d'une decharge
electrique a impulsions aux reactifs dans la cavite laser (6); et en
ce qu'il comprend de pre- 10 ference des moyens d'introduction de
reactifs gazeux dans la chambre de melange.
2 Dispositif suivant la revendication 1, caracterise en ce que la
tuyere supersonique (5) est de section trans- versale rectangulaire,
et en ce qu'une paire de miroirs 15 (10) est de preference prevue dans
la cavite laser (6).
3 Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, ca- racterise en ce
qu'il comprend un reservoir tampon (11 }, sous vide, relie a la sortie
de la cavite laser (6).
4 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- 20 cations 1 a 3,
caracterise en ce qu'il peut fonctionner de facon continue, dans un
mode de fonctionnement par impul- sions.
5 Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 a 4,
caracterise en ce qu'il comprend des moyens 25 d'application d'une
impulsion, a une cadence de repetition de l'ordre du kilohertz.
6 Procede d'emission laser continue a haute cadence de repetition, qui
consiste a: premelanger les reactifs desires, si necessaire avec des
diluants ou des inhibiteurs; 30 detendre le melange gazeux resultant,
a travers une tuyere supersonique, a une vitesse superieure a la
vitesse de com- bustion du melange; appliquer au melange une decharge
e- electrique a impulsions a haute cadence, qui declenche la
7 Procede suivant la revendication 6, caracterise en ce que la
pression en regime etabli, dans la chambre 5 de melange, est
inferieure a la pression atmospherique, les gaz uses etant evacues
dans une atmosphere maintenue a une pression inferieure a la pression
atmospherique.
8 Procede suivant la revendication 6, caracterise en ce que la
pression en regime etabli, dans la chambre 10 de melange, est
maintenue a une valeur superieure a la pression atmospherique, les gaz
uses etant evacues a l'atmosphere.
9 Procede suivant l'une quelconque des revendications 6 a 8,
caracterise en ce que la frequence des impulsions 15 est de l'ordre du
kilohertz.
10 Procede suivant l'une quelconque des revendica- tions 6 a 9,
caracterise en ce que les reactifs comprennent de l'sulfur
hexafluoride, en combinaison avec l'hydro- gene ou un hydrocarbon
comme combustible et un diluant 20 inerte.
11 Procede suivant l'une quelconque des revendica- tions 6 a 9,
caracterise en ce que les reactifs comprennent en combinaison du
fluorine avec de l'hydrogen ou un hydrocar- bure comme combustible, et
eventuellement de l'oxygen et 25 un diluant.
12 Procede suivant l'une quelconque des revendica- tions 6 a 9,
caracterise en ce que les reactifs compren- nent du chlorine ou du
bromine en combinaison avec de l'hydro- gene.
13 Procede suivant l'une quelconque des revendica- tions 6 a 9,
caracterise en ce que les reactifs compren- nent en combinaison de
l'sulfur hexafluoride et un al- kane, As H 3, Ge H 4.
14 Procede suivant l'une quelconque des revendica- 35 tions 6 a 9,
caracterise en ce que les reactifs sont des molecules contenant du
carbon, choisies entre le bisul- fure de carbon et le carbon, et
l'autre reactif est constitue par des molecules contenant de l'o-
kygene, choisies parmi l'oxygen, l'ozone, l'nitrous oxide 5 et
l'sulfurous anhydride.
15 Procede suivant l'une quelconque des revendica- tions 6 et 8 a 14,
caracterise en ce que la pression sta- tic des gaz est assez elevee
pour permettre l'evacuation a l'atmosphere.
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