Экспериментальное исследование разделения изотопов неодима методом лазерной селективной фотоионизации атомного пара тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Российский научный центр «Курчатовский институт»

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕИССЛЕДОВАНИЕ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ НЕОДИМА МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ СЕЛЕКТИВНОЙ ФОТОИОНИЗАЦИИ АТОМНОГО ПАРА

Специальность 01.04.01 — Приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

На правах рукописи УДК 621.38.029

ЦВЕТКОВ Глеб Олегович

Москва — 2005

Работа выполнена в Институте Молекулярной Физики РНЦ «Курчатовский институт»

Научные соруководители: доктор физико-математических наук,

профессор |ГРИГОРЬЕВ Игорь Сергеевич

кандидат физико-математических наук, начальник лаборатории ЛАБОЗИН Валерий Павлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор, главный научный сотрудник РНЦ «КИ» МАНЫКИН Эдуард Анатольевич, доктор физико-математических наук, профессор МИФИ ТРОЯН Виктор Иванович

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт

электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова (НИИЭФА).

Защита состоится «_»_2005 г. в «_» час._мин.

на заседании диссертационного совета Д 520.009.01 при РНЦ «Курчатовский Институт» по адресу: 123182, Москва, пл. Курчатова, д. 1.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре.

Автореферат разослан «_»_2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета к.ф.м.н. A.B. Мерзляков

ZOOizd

19250

2 mid

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы:

Метод селективной лазерной фотоионизации атомного пара (АВЛИС от амер. Atomic Vapor Laser Isotope Separation) в настоящее время все шире применяется для получения макроскопических (весовых) количеств изотопов, труднодостижимых при других методах разделения. Интерес к АВЛИС-методу обусловлен такими его достоинствами, как универсальность, высокая селективность в одном цикле и выборочность, т.е. возможность выделения изотопа даже если его массовое число занимает промежуточное значение в ряду масс изотопов рассматриваемого элемента.

В последнее время возник значительный интерес к специальному классу изотопов, связанный с исследованием двойного бета-распада и поиском массы нейтрино. Наиболее обещающим изотопом является Nd-150 (природное содержание 5,6%). Неодим не имеет летучих соединений, его изотопы разделяются электромагнитным методом и стоимость обогащенного продукта очень высока. В мире существует 90 г обогащенного Nd-150, в то время как для получения практически важных результатов, требуется 5-20 кг неодима с концентрацией Nd-150 - 65-70%. Таким образом, исследование возможности применения АВЛИС-метода для получения килограммовых количеств обогащенного неодима является актуальным. Цель работы:

экспериментальное исследование АВЛИС-разделения изотопов неодима, применительно к задаче выделения изотопа Nd-150 из природной смеси.

В ходе исследования решены следующие задачи:

»»ОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

1. Исследовано испарение металлического неодима, создан испаритель, пригодный для изучения процесса разделения.

2. Найдена схема фотоионизации, позволяющая получать высокую селективность и эффективность фотоионизации.

3. Определены параметры лазерного излучения, позволяющие достигать высокой эффективности и селективности фотоионизации.

4. Исследованы деселектирующие процессы, возникающие при наработке весовых количеств вещества.

5. Проведены экспериментальные наработки весовых количеств продукта и оценены перспективы применения АВЛИС-метода для производства килограммовых количеств обогащенного неодима.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Впервые исследованы зависимости фотоионного тока и концентрации изотопа Nd-150 от интенсивности лазерного излучения на первой, второй и третьей ступенях трехступенчатой схемы фотоионизации. Изучено влияние спектральной ширины лазерного излучения на эффективность и селективность возбуждения изотопов неодима. Достигнута концентрация фотоионов целевого изотопа Nd-150 97%.

Впервые проведены экспериментальные наработки продукта, обогащенного изотопом Nd-150. Получена производительность 25мг/час продукта с концентрацией Nd-150 65% на экспериментальной ячейке протяженностью вдоль лазерного луча 30см.

Проведены эксперименты, позволяющие выделить основные деселектирующие процессы. Показано, что основными деселектирующими процессами в исследованной экспериментальной

ячейке являются: смещение линии поглощения атомов вследствие эффекта Доплера и рассеяние атомов неодима в рабочем объёме.

Создана методика обработки экспериментальных результатов, позволяющая определить степень влияния каждого деселектирующего процесса и определять внутренние параметры экспериментальной ячейки: коэффициент извлечения целевого ' изотопа за счет фотоионизации, концентрацию целевого изотопа на

стадии фотоионизации, коэффициент рассеяния атомов в рабочем ^ объеме.

Практическая ценность результатов:

1. Создана экспериментальная ячейка разделения, позволяющая исследовать процесс разделения целиком, включая наработку весовых количеств изотопно-обогащенного неодима. Сформирован облик установки, позволяющей произвести килограммовые количества продукта.

2. Экспериментально доказано, что вероятность фотоионизации атомов четных изотопов при прохождении рабочего объема может достигать 70%.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновано применение АВЛИС-метода для исследований по разделению изотопов неодима. Сформулирована цель работы и задачи исследования. Дано обоснование актуальности темы диссертации и кратко изложено её содержание по главам.

В главе 1 проведен обзор литературы, посвященной основным

1 этапам АВЛИС-процесса: испарению, спектроскопии неодима,

(

фотоионизации, экстракции фотоионов, а также созданию пилотных установок по АВЛИС-разделению изотопов.

Глава 2 содержит описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментов. Установка состоит из

комплекса лазеров на парах меди, комплекса перестраиваемых лазеров на красителях и комплекса сепаратора. Комплекс лазеров на парах меди состоит из задающего генератора и четырех цепочек усиления. Суммарная средняя мощность четырех лучей - 300 Вт. Длительность импульса излучения - 30 не, частота повторения импульсов - 10 кГц. Это излучение используется для накачки лазеров на красителях. В экспериментах применялось два типа генераторов -многомодовые с шириной линии генерации ~ 1,5 ГГц и одномодовые с шириной линии ~130 МГц. Суммарная средняя мощность комплекса лазеров на красителях достигает 90 Вт. Длительность импульса излучения - 25 не, частота повторения импульсов - 10 кГц.

Внутри вакуумной камеры сепаратора объемом 0,5 м3 расположен испаритель, многопроходная оптическая система, система экстракции фотоионов, а также система сбора отвала. Эксперименты проводились в диапазоне скоростей испарения 3-ьЮ г/час. Поток пара, имеющий вид клина с углом 60° при вершине, располагается вдоль лазерного луча. Площадь облучаемой зоны 27 см2, длина испарителя - 30 см.

Приблизительно один процент мощности выходного лазерного эгрета отщепляется в контрольную масс-спектрометрическую камеру, которая служит для обеспечения и контроля точной настройки длин волн лазеров на целевой изотоп в процессе эксперимента. Доля ответвляемой мощности и размер объёма взаимодействия подобраны так, чтобы обеспечить равенство интенсивностей лазерного излучения в камере сепаратора и в контрольной масс-спектрометрической установке. Контрольная установка состоит из квадрупольного масс-спектрометра, в ионизаторе которого происходит взаимодействие лазерного

излучения с узким пучком атомов разделяемого элемента. Образовавшиеся в результате фотоионы вытягиваются в анализатор, где разделяются по массам, позволяя тем самым контролировать селективность лазерной фотоионизации. Изотопный состав фотоионов в контрольной установке регистрируется на протяжении всего эксперимента со скоростью 0,5-1 масс-спектр в минуту.

Длительность эксперимента выбирается исходя из накопления не менее 20 мг продукта, необходимых для надежного анализа результатов. Методика проведения эксперимента позволяет полностью определить конечные внешние характеристики ячейки разделения: производительность Р, обогащение СР, поток питания Т7, поток отвала ¡V, обеднение С№.

Глава 3 посвящена исследованию испарения металлического неодима. В §1 перечислены основные требования к испарителю в АВЛИС-процессе, на основании физических соображений установлена плотность паров неодима и температура испарения. Рассмотрены достоинства и недостатки различных способов испарения и обосновано применение термического испарителя. В §2 на основании литературного обзора выделены материалы, которые могут быть использованы для изготовления тиглей. На основании литературных данных расчетным путем показано, что тигли, изготовленные из вольфрама и тантала, могут иметь значительный срок службы ~ 30 тыс. часов. Рассмотрены возможности применения более доступных материалов - молибдена, ниобия и графита. В §3 дается описание экспериментального исследования взаимодействия жидкого металлического неодима с молибденом, ниобием и графитом. Исследование позволило сделать вывод о том, что молибден и ниобий могут быть использованы для изготовления

экспериментальны п..- арителей. В §4 рассматривается влияние поверхностного натяжения и смачивания поверхностей тигля жидким неодимом. Жидкий неодим стремится заполнить зазоры и трещины, а в ряде случаев, при неудачной конструкции, способен вытекать из тигля, преодолевая перепад в несколько сантиметров, а также запаивать испарительные каналы. Сформулированы рекомендации по конструкции тиглей, позволяющие избегать вытекания неодима и запаивания испарительных каналов. В §5 описаны способы нагрева тигля. Показано, что радиационный нагрев в наибольшей степени подходит для создания испарителя. Экспериментальное исследование испарения неодима с помощью созданного испарителя с радиационным нагревом рассматривается в §6. Плотность атомного пара измерялась по поглощению лазерного излучения. Созданный экспериментальный испаритель способен обеспечить атомную плотность в рабочем объеме - 10141/см3. Длина испарителя 30 см. В §7 сформулированы основные выводы к главе 3.

Глава 4 посвящена поиску схемы фотоионизации. В §1 перечислены критерии выбора схемы фотоионизации. §2 содержит обзор литературы по спектроскопии неодима. В §3 приведено описание экспериментального исследования известных схем фотоионизации. На основании этих исследований сделан вывод о необходимости поиска схемы фотоионизации, которая сочетала бы большой изотопический сдвиг и возможность достижения значительной вероятности ионизации атомов. В §4 описаны эксперименты по поиску схемы фотоионизации, а в §5 приведен список найденных наилучших схем. За основу для экспериментов была взята схема ^,=596,6 нм, А.2=579,4 нм, Х3=640,5 нм.

В главе 5 излагаются результаты исследования выбранной схемы фотоионизации. В §1 сформулирована задача исследования -определить интенсивности лазерного излучения на первой, второй и третьей ступенях фотоионизации, соответствующие максимально возможной вероятности фотоионизации атомов и концентрации фотоионов целевого изотопа. В §2 дается описание методики и результатов измерений времени жизни первого и второго возбужденных состояний. §3 посвящен исследованию зависимости фотоионного тока целевого изотопа N(1-150 от интенсивности лазерного излучения. Исследование проводилось в контрольной масс-спектрометрической установке при фотоионизации пучка атомов с полным углом расходимости 4° (доплеровская ширина контура поглощения - 60 МГц).

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Плотность средней мощности, Вт/см2 Рис. 1. Зависимость фотоионного тока изотопа 150 от

интенсивности лазерного излучения третьей ступени. Плотность средней мощности первой ступени - Р]=3,8 Вт/см2, второй ступени -

Р2=6 Вт/см2.

1,2

О

д

1

о

Зависимости исследовались с применением как многомодовых лазеров со спектральной шириной ~ 1 ГТц, так и с одномодовым (спектральная ширина 130 МГц) лазером на первой ступени фотоионизации. На рис.1 представлена зависимость фотоионного тока N<1-150 от интенсивности лазерного излучения на третьей ступени. Для насыщения этого перехода (достижения фотоионного тока, составляющего 0,8 от максимального) требуется средняя плотность мощности не менее 100 Вт/см2, что примерно в 50 раз превышает соответствующие значения для первой и второй ступени.

100 90

5 80 I 70

я

I 60 е

1 50

X

с

*40

0 2 4 6 8 10 12 14

Плотность средней мощности, Вт/см2

Рис.2. Зависимость концентрации целевого изотопа N<1-150 от

интенсивности лазерного излучения. В §3 приводится описание экспериментального исследования зависимости концентрации фотоионов N<1-150 от интенсивности лазерного излучения на первой и второй ступени фотоионизации с использованием многомодового лазерного излучения и с одномодовым лазером на первой ступени (рис.2). Преимущество

•

1 1 1 •

1 1

• Р2=3,2 Вт/см2, Р3=40 Вт/см2

- «- --1— -Изменяется интенсивность первой ступени. | V 1=2,1 Вт/см2, Р2=5,4 Вт/см2, Р3=300 Вт/см2 г ; и ■ 1 1 .........I - 1 1

использования одномодового лазера на первой ступени заключается в том, что при интенсивностях лазерного излучения соответствующих фотоионному току близкому к максимально возможному, концентрация N(1-150, в случае с одномодовым лазером, достигает 95%, а в случае с многомодовым только 70%. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что выбранная схема при фотоионизации спектрально узкого атомного пучка позволяет получать требуемые концентрации целевого изотопа при вероятности фотоионизации близкой к максимально возможной.

Рис.3. Схема эксперимента по определению вероятности фотоионизации в атомном пучке. §5 посвящен экспериментам по непосредственному измерению вероятности фотоионизации атомов при прохождении рабочего объема. Схема эксперимента представлена на рис.3. В вакуумной

камере над испарителем, формирующим слабо расходящийся пучок (угол расходимости 2°), организован рабочий объем, аналогичный тому, который используется в камере сепаратора. Атомы неодима, прошедшие через рабочий объем, попадают в источник ионов с электронным ударом квадрупольного масс-спектрометра. При освещении атомного пучка в рабочем объеме лазерными лучами происходит частичная фотоионизация целевого изотопа. Образованные фотоионы удаляются из потока электрическим полем, созданным между коллектором и дефлектором, а в масс-спектрометре, при открывании лазерных лучей, наблюдается уменьшение сигнала, пропорциональное вероятности фотоионизации.

О 10 20 30 40 50 60 70 80 Плотность средней мощности, Вт/см2 Рис. 4. Зависимость вероятности фотоионизации от средней плотности мощности лазерного излучения третьей ступени. Средняя плотность мощности на первой и второй ступени Р[=0,65Вт/см2, Р2=0,57Вт/см2.

На рис.4 представлена зависимость вероятности фотоионизации от средней плотности мощности лазерного излучения третьей ступени. Таким образом, показано, что вероятность фотоионизации атомов четных изотопов при прохождении рабочего объема - прототипа реального производственного узла, может достигать 70%. Отмечено, что полученные результаты хорошо согласуются с результатами по ! измерению зависимости фотоионного тока от интенсивности

лазерного излучения на третьей ступени (рис.1). В §6 > сформулированы выводы к главе 5.

Глава 6 посвящена исследованию деселектирующих процессов, происходящих в экспериментальной разделительной ячейке при наработке весового количества продукта. §1 является вводным и знакомит с результатами экспериментов, проведенных с потоками атомов, имеющих различную расходимость вдоль лазерного луча. Результаты экспериментов позволяют сделать вывод о том, что в качестве основных деселектирующих процессов, наряду с потоком на коллектор продукта нейтральных атомов с природным изотопным составом, следует рассматривать и эффект Доплера.

В §2 рассматривается методика обработки результатов, позволяющая определить отношение I/D обогащенной составляющей / к составляющей с природной концентрацией D, используя дополнительную информацию - изотопный состав фотоионов в контрольной масс-спектрометрической установке, где, благодаря

I

коллимации атомного пучка (доплеровская ширина 60 МГц), эффект I Доплера не оказывает влияния на фотоионизацию атомов.

Отношение а,= CpholoJCMSi концентрации i-ro изотопа на этапе фотоионизации в камере сепаратора Cph0,0i к концентрации этого же изотопа, измеренной в масс-спектрометре Cus» численно равно отношению соответствующих вероятностей фотоионизации этого

изотопа, умноженному на одинаковую для всех изотопов величину (отношение сумм):

с „ ^-яЛмв а _ ^рЬоШ _ Л/ ._ ^

Л»«,

/

где т|, - вероятность фотоионизации ;-го изотопа в камере сепаратора, а т^,, - в камере масс-спектрометра. Искажение изотопного состава фотоионов в камере сепаратора по сравнению с измеренным в масс-спектрометре определяется эффектом Доплера, то есть спектрально зависимым деселектирующим процессом. Другими словами, чем меньше изотопический сдвиг данного изотопа ДУ15<ы от целевого изотопа, на который настроены длины волн лазеров, тем большее изменение претерпит эффективность фотоионизации. Поскольку для использованных переходов неодима выполняется неравенство

150-144

должно выполнятся неравенство

«148 >«146 >«144 >а142 ,(3),

или 0<-^-= СрНы°' С<д>" <1 ,(4). а. С С

Концентрация Сриош может быть выражена через концентрацию 1-го изотопа в продукте Сл и одинаковое для всех изотопов отношение 1Ю обогащенной составляющей / к составляющей с природной концентрацией £> по формуле

(1/Р+1)СР, -С,

т

где СР, - природная концентрация 1-го изотопа. Отношение //Д в свою очередь можно определить, используя следующую методику,

'"рШи /пгЛ >\-'/>

при этом наибольшая точность определения //О получается при использовании концентраций изотопов N(1-144 и N(1-142. Подставляя (5) в (4), получаем неравенство для //£>:

С С С -С С

С С С -С С

*-П*2 44 /442 ЛС142 /Ч44

В подавляющем числе экспериментов неравенство (6) определяет значение //О с точностью до нескольких процентов. Определение 1Ю позволяет вычислять внутренние параметры разделительной ячейки: усредненную по всему эксперименту концентрацию целевого изотопа на этапе фотоионизации в камере сепаратора Ср/,ою (по формуле (5)), величину обогащенной составляющей I, величину составляющей с природной концентрацией Ц а также определять коэффициент извлечения целевого изотопа за счет фотоионизации (долю целевого изотопа, собранную на коллекторе за счет селективной фотоионизации) КЫ1Г.

Пример применения описанного подхода к реальным экспериментальным данным представлен в таблице 3. В таблице 3 приведены: природный изотопный состав неодима, изотопный состав, измеряемый в контрольной масс-спектрометрической установке, усредненный по времени эксперимента, изотопный состав образца, а также расчетные составы фотоионов в камере сепаратора для каждого образца. Образцы №75 - №79 получены в одном эксперименте из различных мест коллектора. Из приведенных данных видно, что расчетные изотопные составы фотоионов для всех образцов практически совпадают, что свидетельствует о правильности применяемой методики. В ряде экспериментов имеется возможность определить значение коэффициента извлечения

целевого изотопа по обеднению в отвале. При этом наблюдается хорошее согласование значений коэффициента извлечения, полученного по описанной методике и по обеднению в отвале. Таблица 3

Изотопный состав, % 150 148 146 145 144 143 142

Природный состав 5,6 5,7 17,2 8,3 23,8 12,2 27,1

Состав, измеренный в масс-спектрометре 91,6 4,59 2,61 0,27 0,86 0,03 0,08

№75 измеренный Ср 34,1 ±0,2 11,1 ±0,2 12,9 ±0,2 5,4 ±0,2 14,2 ±0,2 7,0 ±0,2 15,3 ±0,2

СркоЮ, расчет //£>= 0,78±0,03 70 ±2 18 ±1 7,4 ±0,2 1,7 ±0,2 2,4 ±0,5 0,4 ±0,3 0,1 ±0,1

№76 измеренный Ср 56,3 ±0,2 16,3 ±0,2 9,3 ±0,2 3,0 ±0,2 6,4 ±0,2 2,9 ±0,2 5,8 ±0,2

СрИоЮ, расчет 1Ю= 3,7±0,2 71 ±2 19 ±1 7,1 ±0,2 1,5 ±0,2 1,3 ±0,5 0,3 ±0,1 0,1 ±0,1

№77 измеренный Ср 35,3 ±0,2 10,9 ±0,2 12,5 ±0,2 5,2 ±0,2 13,9 ±0,2 7,0 ±0,2 15,2 ±0,2

Сркого, расчет //£> =0,79±0,03 73 ±2 18 ±1 7,0 ±0,2 1,3 ±0,2 1,4 ±0,5 0,4 ±0,3 0,1 ±0,1

№78 измеренный Ср 16,5 ±0,2 7,7 ±0,2 15,4 ±0,2 7,2 ±0,2 20,1 ±0,2 10,3 ±0,2 22,8 ±0,2

СрЪоЮ, расчет 1Ю =0,19±0,01 73 ±4 18 ±1 6,0 ±0,5 1,5 ±0,3 1,0 ±1 0,5 ±0,5 0,1 ±0,1

№79 измеренный СР 9,6 ±0,2 6,4 ±0,2 16,6 ±0,2 7,9 ±0,2 22,5 ±0,2 11,5 ±0,2 25,6 ±0,2

СрИоЮ, расчет //£>=0,065± ±0,005 71 ±9 17 ±2 7,3 ±2 1,7 ±1 2 ±2 1 ±1 0,1 ±0,1

Усредненный по всем образцам расчетный состав фотоионов 71,8 18,0 6,8 1,5 1,4 0,4 0,1

Приведено физическое обоснование неравенства (3), основанное на том, что спектральная зависимость вероятности фотоионизации далеких не целевых изотопов описывается функцией Лоренца, что подтверждается экспериментально.

0,40 0,35 0,30 0,25 §0,20 « 0,15 0,10 0,05 0,00

-К расчет, А=1.6*105(1/с) •Кв, расчет, А^О.6* 105(1/с) Кот, эксперимент

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Я - угол коллимации половинный, градусы

Рис.5. Зависимость коэффициента извлечения целевого изотопа N<1-150 от угла коллимации потока пара.

100 95 90 85 80 75 70 65 160

50 45 40

чУ О4

•О

2

• С N(1-150, расчет А4=1,6*105(1/с) -С^Ш-150, расчет Ак=0,6»105(1/с) С^Ш-^О, эксперимент

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Я - угол коллимации половинный, градусы

Рис.6. Зависимость концентрации целевого изотопа N(1-150 Срьою от угла коллимации потока пара. В §3 приводятся результаты определения коэффициента извлечения целевого изотопа за счет фотоионизации и концентрации

фотоионов целевого изотопа в экспериментах с различным углом расходимости потока атомов в направлении лазерного луча (рис.5,6), что достигалось установкой в поток коллимирующих решеток с различным шагом. Эксперименты проводились в одной и той же экспериментальной ячейке при сходных параметрах лазерного излучения, с применением одномодового лазера на первой ступени. Таким образом, влияние эффекта Доплера проявляется в снижении концентрации целевого изотопа и эффективности ионизации целевого изотопа при увеличении угла расходимости пара вдоль лазерного луча, что качественно согласуется с теоретическими предсказаниями (расчет выполнен на основе методики предложенной в работе «Селективность двухступенчатой импульсной фотоионизации атомов в сильных монохроматических полях» Елецкий A.B., Зайцев Ю.Н., Фомичев C.B., препринт ИАЭ-4611/12, 1988 г.)

Эксперимент показывает, что эффективным путем снижения влияния эффекта Доплера является применение коллиматора. Однако применение коллиматора накладывает ограничение на удельный поток питания, который может быть использован при наработке продукта. Расчетным путем получена зависимость предельного потока питания от угла коллимации. В частности, максимальный поток для коллиматора с предельным половинным углом 30°, шириной 2 см, высотой 2 см и длиной 30 см, использовавшийся в экспериментах, оказывается 11 г/час. Дальнейшее увеличение потока питания приведет к значительному увеличению количества атомных столкновений внутри коллиматора и ухудшению качества коллимации. Показано, что поверхность коллиматора может находиться при температуре плавления неодима, что позволит

обеспечить долговременную работу и высокую вероятность конденсации неодима на рабочих поверхностях коллиматора.

§4 посвящен исследованию неселективного потока частиц с природным изотопным составом на коллектор продукта. Поток определялся двумя способами: путем определения по методике, изложенной в §2 с использованием формулы (8), а также впрямую, путем измерения количества неодима, осевшего на коллекторе продукта при сеансе испарения без лазерных лучей и экстрагирующего электрического поля, т.е. без селективной фотоионизации пара. Оба метода дают близкие результаты, из чего можно заключить, что основным источником составляющей с природным изотопным составом являются нейтральные атомы. Расчет рассеяния атомов в рабочем объеме с учетом реальной геометрии экспериментальной ячейки позволяет сделать вывод о том, что основным источником потока нейтральных атомов являются столкновения атомов неодима между собой в рабочем объеме. Таким образом, поток на коллектор составляющей с природным изотопным составом может быть представлен в виде

0 = (10), 6 = ^ст/г/(К5т),час/г (11),

где 5— поперечное сечение потока пара (см2), А — высота области, из которой приходят рассеянные атомы (см), т — массовый коэффициент, который для неодима равен 9-Ю'19 (гс/час) а — сечение рассеяния атомов (см2), V— средняя тепловая скорость движения атомов (см/с), кг— доля рассеянных атомов, приходящая на коллектор. Величина 0 зависит только от свойств испаряемого вещества и геометрии экспериментальной ячейки. Измеренное значение 0 для исследованной ячейки с длиной испарителя 30 см

оказывается 9=10'3 час/г, что при подстановке в формулу (11) числовых значений дает к = 0,25.

Расчет резонансной перезарядки в §5 показывает, что в рассматриваемых экспериментальных условиях влияние резонансной перезарядки незначительно по сравнению с рассеянием атомов.

В §6 рассмотрено совместное влияние эффекта Доплера, рассеяния атомов и резонансной перезарядки на селективность и производительность процесса разделения. Получены формулы для расчета производительности экспериментальной ячейки по продукту с требуемой концентрацией целевого изотопа. Показано, что в экспериментальных условиях, соответствующих концентрации целевого изотопа N(1-150 на коллекторе 70% производительность исследованной экспериментальной ячейки ограничена рассеянием атомов в рабочем объеме.

В главе 7 рассмотрены перспективы создания наработочной установки. В §1 показано, что для создания установки, удовлетворяющей современным потребностям, необходимо увеличить удельную производительность (с единицы длины испарителя) в 3-5 раз по сравнению с уровнем, достигнутым в экспериментальной ячейке. В качестве основных путей увеличения производительности в §2 рассматривается увеличение коэффициента извлечения целевого изотопа и снижение влияния рассеяния атомов. В §3 проводится оценка стоимости создания установки с производительностью 3 г/час с концентрацией изотопа Ш-150 в продукте 70%, а также стоимость наработки образца массой 10 кг. Оценки указывают на возможность значительного снижения затрат на производство обогащенного неодима по сравнению с электромагнитным методом.

В заключении проанализированы основные результаты работы и сформулированы выводы.

1) В результате проведенных экспериментальных исследований установлены основные закономерности процесса лазерного разделения изотопов неодима применительно к задаче выделения изотопа N(1-150, что позволяет сформировать облик (исходные данные для проектирования) установки по наработке N<1-150 в количествах, соответствующих современным потребностям в обогащенном неодиме, и провести технико-экономическую оценку ее создания. Расчётным путём показано, что применение АВЛИС метода способствует значительному снижению затрат на разделение изотопов неодима по сравнению с электромагнитным методом.

2) Впервые проведены эксперименты по наработке продукта с обогащением по целевому изотопу N(1-150 с применением АВЛИС метода. В экспериментальной ячейке получена производительность 25 мг/час продукта с концентрацией целевого изотопа 65%.

3) Проведен анализ деселектирующих процессов. Создана методика обработки экспериментальных результатов, позволяющая определить внутренние параметры исследуемой экспериментальной ячейки. Изучено влияние деселектирующих процессов на селективность и производительность экспериментальной ячейки.

4) Найдена схема фотоионизации и определены параметры лазерного излучения необходимые для достижения эффективной фотоионизации и требуемой селективности процесса разделения. Проведены измерения вероятности фотоионизации атомов. Экспериментально доказано, что вероятность фотоионизации атомов четных изотопов может достигать 70%.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 3, 5 Всероссийской (международной) научной конференции "Физико-

химические процессы при селекции атомов и молекул", (г. Звенигород, 1998, 2000г.), на Международной конференции "Conference on Laser, Applications, and Technologies (LAT-2002)", (r. Москва, 2002), на 7, 8, 9 Всероссийской (международной) научной конференции "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул", (г. Звенигород, 2002, 2003, 2004.), на Международной конференции "Conference on Laser, Applications, and Technologies (LAT-2005)", (г. Санкт-Петербург, 2005), 10 Всероссийской (международной) научной конференции "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул", (г. Звенигород, 2005).

Публикации. Основные результаты, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 10 печатных работах, из них 2 - тезисы докладов.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитируемой литературы. Общий объём диссертации составляет 168 страниц, включая 60 рисунков, 14 таблиц и список литературы из 105 наименований.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Григорьев И.С., Григорьев А.И., Лабозин В.П., Миронов С.М., Никулин С.А., Ковалевич С.А., Фирсов В.А., Цветков Г.О., "Исследование разделения изотопов Nd АВЛИС-методом", Сборник докладов 3 Всесоюзной (международной) научной конференции "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул", ЦНИИатоминформ, стр.64, (1998г.).

2. Дьячков А.Б., Ковалевич С.К., Песня A.B., Цветков Г.О., "Узкополосный перестраиваемый лазер на красителе для фотоионизации Nd-150", Сб. докладов 5 Всесоюзной (международной) научной конференции "Физико-химические

процессы при селекции атомов и молекул", ЦНИИатоминформ, стр.120 (2000г.).

3. Григорьев И.С., Дьячков А.Б., Лабозин В.П., Миронов С.М., Никулин С.А., Песня A.B., Цветков Г.О., Шаталова Г.Г., "Исследование влияния интенсивности лазерного излучения на селективность и эффективность фотоионизации при трехступенчатом процессе", Сборник докладов 7 Всесоюзной (международной) научной конференции "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул", ЦНИИатоминформ, стр.188, (2002).

4. Бабичев А.П., Григорьев И.С., Дьячков А.Б., Лабозин В.П., Ковалевич С.А., Миронов С.М., Никулин С.А., Песня A.B., Фирсов В.А., Цветков Г.О., Шаталова Г.Г., "Экспериментальное выделение изотопа Nd-150 ABЛИС-методом", Сб. докладов 8 Всесоюзной (международной) научной конференции "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул", ЦНИИатоминформ, стр.86, (2003).

5. I.S.Grigoriev, A.B.Diachkov, S.K.Kovalevich, V.P.Labosin,

5.M.Mironov, S.A.Nikulin, A.V.Pesnia, V.A.Firsov, G.G.Shatalova, G.O.Tsvetkov, "AVLIS of neodymium", Proc. SPIE Vol.5121, p.406-410 (2003).

6. Дьячков А.Б., Ковалевич C.A., Лабозин В.П., Миронов C.M., Никулин С.А., Песня A.B., Фирсов В.А., Цветков Г.О., Шаталова Г.Г. "Исследование характеристик возбужденных состояний в схеме селективной фотоионизации неодима". Сборник докладов 9-й Всероссийской научной конференции "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул", ЦНИИатоминформ, стр.192, (2004).

7. Ковалевич С.К., Лабозин В.П., Цветков Г.О. «Анализ результатов и оптимизация параметров потока питания при разделении изотопов неодима методом селективной лазерной

фотоионизации атомного пара», Журнал технической физики, том 75, вып. 1, стр.98 (2005).

8. I.S.Grigoriev, A.B.Diachkov, S.K.Kovalevich, V.P.Labosin, S.M.Mironov, S.A.Nikulin, A.V.Pesnia, V.A.Firsov, G.G.Shatalova, G.O.Tsvetkov, "Nd-150 isotope enrichment by laser selective photoionization methode", in ICONO/LAT 2005 Technical Digest on CD-ROM (St. Petersburg, Russia, 2005), LSuM4.

9. Григорьев И.С., Дьячков А.Б., Ковалевич C.A., Лабозин В.П., Миронов С.М., Фирсов В.А., Цветков Г.О., Шаталова Г.Г. "Измерение эффективности трехступенчатой фотоионизации атомов неодима". Сборник материалов Х-ой Международной научной конференции "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул", М. ЦНИИатоминформ, cip.24 (2005).

10. Бабичев А.П., Григорьев И.С., Григорьев А.И., Доровский АП., Дьячков А.Б., Ковалевич С.К., Кочетов В.А., Кузнецов В.А., Лабозин В.П., Матрахов A.B., Миронов С.М., Никулин С.А., Песня A.B., Тимофеев Н.И., Фирсов В.А., Цветков Г.О., Шаталова Г.Г., "Разработка лазерного (АВЛИС) метода получения весовых количеств высокообогащенного изотопа неодим-150", Квантовая электроника, 35, №10, стр. 879 (2005).

i

ь t

Подписано в печать 02.11.2005. Формат 60x90/16 Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,5 Тираж 71. Заказ 68

Отпечатано в РНЦ «Курчатовский институт» 123182, Москва, пл. Академика Курчатова

»207 1 5

РНБ Русский фонд

2006-4 19250

Введение.

1.Обзор литературы.

2. Описание установки и методология.

3. Испарение.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Поиск материала тигля.

3.3. Исследование взаимодействия неодима с молибденом, ниобием и углеродом.

3.4. Исследование влияния поверхностного натяжения неодима на работоспособность испарителя.

3.5. Экспериментальное исследование методов нагревания тигля.

3.6. Экспериментальное исследование испарения неодима.

3.7. Выводы.

4. Спектроскопия. Выбор схемы фотоионизации.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Анализ литературных данных.

4.3. Анализ известных схем фотоионизации.

4.4. Поиск новых схем фотоионизации. 61 4.4. Выводы.

5. Исследование выделенной схемы фотоионизации.

5.1. Постановка задачи.

5.2. Измерение времени Э1сизни возбужденных состояний.

5.3. Исследование зависимости величины фотоионного тока от интенсивностей лазерного излучения на различных ступенях.

5.4. Исследование зависимости селективности фотоионизации от интенсивностей лазерного излучения на различных ступенях.

5.5. Прямые измерения вероятности фотоионизации.

5.6. Выводы.

6. Деселектирующие процессы.

6.1. Постановка задачи.

6.2. Методика обработки экспериментальных результатов.

6.3. Влияние эффекта Доплера на селективность и производительность исследуемой разделитель}юй ячейки.

6.4. Поток нейтральных атомов на коллектор.

6.5. Резонансная перезарядка.

6.6. Совместное влияете эффекта Доплера, рассеяния атомов и резонансной перезарядки на селективность и производительность исследуемой разделительной ячейки.

6.7. Выводы.

7. Перспективы развития и оценка себестоимости обогащения неодима АВЛИС - методом.

7.1. Постановка задачи.

7.2. Пути увеличения производительности.

7.3. Оценка себестоимости строительства установки и наработки продукта.

8.Выводы. 159 Заключение. 160 Литература.

Изотопно-обогащенные материалы все шире применяются в науке, технике, в медицине. Однако прогресс в этой области сдерживается возможностями современной разделительной техники. Наиболее доступными оказываются изотопы элементов, имеющих газообразные соединения, пригодные для разделения в газодиффузионных и центробежных установках. Вместе с тем, существует целый ряд элементов, не имеющих таких газообразных соединений. Изотопы таких элементов могут быть разделены электромагнитным методом, однако стоимость разделения оказывается очень высокой и это затрудняет широкое использование этих изотопов. Поэтому, в настоящее время весьма актуальным является развитие методов разделения, не требующих наличия газообразных соединений, но способных значительно снизить затраты на разделение по сравнению с электромагнитным методом. В этом отношении, наиболее перспективными методами являются ионно-циклотронный резонанс и лазерные методы разделения.

Изотопная селективность лазерного воздействия основана на небольших различиях в энергии уровней электронных оболочек изотопов одного и того же химического элемента. Разница энергий уровней различных изотопов, называемая изотопическим сдвигом, оказывается много меньше энергии возможных переходов между уровнями, поэтому изотопический эффект проявляется как малое расщепление спектральных линий. Используя спектрально узкое лазерное излучение, можно селективно стимулировать электронные переходы атомов отдельных изотопов, переводя их в возбужденное состояние. Наиболее перспективными способами последующего закрепления достигнутой селективности является химическая реакция с возбужденным атомом (лазерные фотохимические методы) и фотоионизация (АВЛИС от амер. Atomic Vapour Laser Isotope Separation). Среди различных способов лазерного разделения изотопов наибольшие успехи достигнуты в применении АВЛИС-метода для обогащения урана в США.

Селективная фотоионизация в микроскопических количествах продемонстрирована для подавляющего числа химических элементов, в том числе и не имеющих газообразных соединений, и в настоящий момент появляется тенденция к осуществлению опытно-конструкторских разработок с целью исследования АВЛИС-процесса целиком вплоть до получения конечного продукта, что позволяет оценить перспективы применения метода для конкретных задач.

В последнее время в области фундаментальной физики возник значительный интерес к специальным классам изотопов, связанный с поиском двойного бета-распада и измерением массы нейтрино. Большой энтузиазм к изучению 2(3 распада вызван открытиями осцилляций в экспериментах с" солнечными, атмосферными и реакторными нейтрино [2,3,4], которые показывают, что нейтрино имеют конечную массу. Однако, только наблюдение 2{30v распада позволит установить природу нейтрино, т.е. является ли нейтрино массивной Майорановой частицей. Эксперименты по измерению осцилляций определяют нижний предел абсолютной величины шкалы масс нейтрино mscaie~45 meV. Однако неизвестна масса легчайшего нейтрино и неизвестен порядок, в котором расположены массы трех типов нейтрино (ve, v и , vx). Предел <mp><2200 meV получен из эксперимента по бета распаду трития [5]. Следовательно, масса нейтрино находится в пределах 45meV< m; <2200 meV. Достижение чувствительности к величине mi -45 meV является целью будущих экспериментов по исследованию 2p0v распадов.

Nd-150 - наиболее обещающий кандидат для изучения 2(3 распада , что обусловлено большой энергией перехода СЬр =3.4 MeV. Вычисляемая величина G^ интеграла по фазовому объему (энергии и углу вылета образующихся при распаде частиц) для 2{30v распадов для 150Nd наибольшая из всех 35 возможных кандидатов в 2р\ Теоретические предсказания для Т%2~ Ю25 лет, при <Шу>=50теУ [6]. Кроме того, большая величина Q2p с экспериментальной точки зрения дает возможность преодолеть проблемы фона. Фон от естественной радиоактивности резко падает при энергии свыше 2615 keV, соответствующей энергии у квантов от распада 208Т1 (232Th). В настоящее время в мире существует 90г Nd-150 с концентрацией около 90%.

Данная работа посвящена применению АВЛИС-метода для разделения изотопов Nd.

Целью данной работы является экспериментальное исследование АВЛИС-разделения изотопов неодима, применительно к задаче выделения изотопа Nd-150.

Для экспериментального исследования АВЛИС неодима необходимо решить следующие задачи.

1. Экспериментальное исследование испарения металлического неодима с целью создания испарителя, пригодного для осуществления процесса разделения.

2. Поиск эффективной схемы фотоионизации, позволяющей обеспечивать требуемую селективность процесса разделения.

3. Исследование схемы фотоионизации с целью определения параметров лазерного излучения, необходимых для проведения процесса разделения.

4. Создание экспериментальной ячейки разделения и изучение основных деселектирующих процессов.

5. Проведение экспериментальных наработок и оценка перспективы применения АВЛИС-метода для производства требуемого образца.

С 1993 г. в Лаборатории лазерных технологий РНЦ "Курчатовский институт" ведется работа по экспериментальному исследованию разделения изотопов неодима, инициированная ГНЦРФ «Институтом теоретической и экспериментальной физики имени А.И Алиханова». Результаты этих исследований и составляют основу данной работы.

Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и заключения.

8. ВЫВОДЫ.

1) В результате проведенных экспериментальных исследований установлены основные закономерности процесса лазерного разделения изотопов неодима применительно к задаче выделения изотопа Nd-150, что позволяет сформировать облик (исходные данные для проектирования) установки по наработке Nd-150 в количествах, соответствующих современным потребностям в обогащенном неодиме, и провести технико-экономическую оценку ее создания. Расчётным путём показано, что применение АВЛИС метода способствует значительному снижению затрат на разделение изотопов неодима по сравнению с электромагнитным методом.

2) Впервые проведены эксперименты по наработке продукта с обогащением по целевому изотопу Nd-150 с применением АВЛИС метода. В экспериментальной ячейке получена производительность 25 мг/час продукта с концентрацией целевого изотопа 65%.

3) Проведен анализ деселектирующих процессов. Создана методика обработки экспериментальных результатов, позволяющая определить внутренние параметры исследуемой экспериментальной ячейки. Изучено влияние деселектирующих процессов на селективность и производительность экспериментальной ячейки.

4) Найдена схема фотоионизации и определены параметры лазерного излучения необходимые для достижения эффективной фотоионизации и требуемой селективности процесса разделения. Проведены измерения вероятности фотоионизации атомов. Экспериментально, доказано, что вероятность'фотоионизации атомов четных изотопов может достигать 70%.

8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям Григорьеву Игорю Сергеевичу, Лабозину Валерию Павловичу за полезные дискуссии и ценные критические замечания, а также сотрудникам Замотину Константину Васильевичу, Боровлеву Анатолию Ивановичу и Ковалевичу Сергею Константиновичу за помощь при создании экспериментального оборудования и обработке результатов. Автор благодарен всему коллективу Лаборатории лазерных технологий ИМФ РНЦ «КИ» за плодотворное сотрудничество.

1.. Изотопы: свойства, получение, применение / Под ред. Баранова В.Ю. . -М: ИздАТ, 2000.

2. Ahmad Q.R. et al.,Phys.Rev. Lett. 87, 071301(2001)

3. Eguchi К. et al.,Phys.Rev. Lett. 90, 021802(2003)

4. Fukuda S. et al.,Phys.Rev. Lett. 81, 1562(1998)

5. Lobashev V.M. et al., Phys. Lett. B460 227,1999

6. Elliott S. and Engel J., J.Phys.G30:r183,2004

7. Artemiev V. et al. Phys. Lett., B345, 564,(1995).

8. Artemiev V. et al. Nucl. Phys., B88 (Proc. Suppl., (1996).

9. Артемьев B.A., Брахман Э.В., Васильев С.И., и др., Ядерная Физика, 59, N 1,(1996), с.10-17.

10. Ishihara N. et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 443,101-107,(2000).

11. Elliott S.R., Vogel P., Ann.Rev.Nucl.Part.Sci.52:l 15-151,(2002).

12. Ishihara N. et al., KEK Preprint 2003-38.

13. Мишин B.A. // В кн. Изотопы: свойства, получение, применение / Под ред. Баранова В.Ю. -М.: ИздАТ, 2000. С.324.

14. Бохан П.А., Бучанов В.В, Закревский Д.Э. и др. Лазерное разделение изотопов в атомных парах. Физматлит, 2004.

15. Рамзей И. Молекулярные пучки. -М.: ИЛ, 1960.

16. Ross K.J., Sonntag В. // Rev. of Sci. Instrument, 66, p. 4409- 4433. (1995).

17. Карлов И.В. и др., Источники атомных паров для лазерного разделения изотопов, Труды ФИАН, Т114, с.24-38, 1979.

18. Савицкий Е.М., Терехова В.Ф., Металловедение редкоземельных металлов, Наука, 1975.

19. Penninson D.N., Tschetter M.J., JrKA // J. Less-Common Met. 1966. V.ll. N6 P.423-435.

20. Диаграммы состояния двойных систем, под ред. Лякишева Н.П., М.: Машиностроение (2000).

21. Савицкий Е.М., Барон В.В., Изв. АН СССР. отд. Металлургия и топливо. 1962, N1, с.156-159.

22. Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Субботин В.И., Испарение и конденсация металлов, Атомиздат,1976.

23. Hao-Lin Chen, Bedford Ray, Borzileri С. et al, University of California, Lawrence Livermore Laboratory, P. O. Box 808, Livermore, California 94550.

24. Голятина Р.И., Ткачев A.H., Яковленко С.И. Кр. сообщ. физ. ФИАН, №1-2, 92 (1997).

25. Golyatina R.I., Tkachev A.N, Yakovlenko S.I. Laser Physics, 8, 1095, (1998).

26. Яковленко С.И. // Квантовая электроника. 1998. Т. 25. С. 971.

27. Ельяшевич М.А. // Атомная и молекулярная спектроскопия. Москва. 1953.

28. Ельяшевич М.А. // Спектры редких земель. Москва. 1953.

29. Hassan G.E.M.A, Physica, 29, pi 119-1127, (1963).

30. Blaise J., Wyart J.F., Hoekstra R., Kruiver P.J.G., J. Optical Soc. America, V61, N10,1335-1342,(1971).

31. Диаграммы Гротриана нейтральных атомов. Под ред. JI.C. Калинина. Новосибирск. 1981.;

32. Корлисс Ч.-К., Бозман У.// Вероятности переходов и силы осцилляторов элементов. Мир. 1968.

33. Martin W.C., Zalubas R., Hagan L., Atomic Energy Levels, NBS, 1978.

34. Blaise J., Chevillard J., Verges J. et Wyart J.F., Spectrochimica Acta, Vol.25 B, pp. 333 to 381, Pergamon Press 1970.

35. Hassan G.E.M.A, Klinkenberg P.F.A., Physica, 29, pi 133-1154, (1963).

36. Morillon C., Spectrochimica Acta, Vol. 25B, pp. 513-538.

37. Fred W. Paul, Phys. Rev., V49, p. 156-162, (1935). v

38. Комаровский В.А., Оптика и спектроскопия, т.71, № 4, с. 559-592, (1991).

39. Горшков В.Н., Комаровский В.А., Ошерович A.JL, Пенкин Н.П., Астрофизика, т. 17, вып. 4, с. 799-806, (1981).

40. Пенкин Н.П., Комаровский В.А., Оптика и спектроскопия, т.35, вып.1, с. 8-10,(1973).

41. Донцов Ю.П., Морозов В.А.,Стриганов А.П., Оптика и спектроскопия, т.8,вып.6, с. 741-745, (1973).

42. Ahmad S.A., Saskena G.D., Indian Journal of Pure & Applied Physics, Vol. 18, pp.114-120, (1980).

43. Ahmad S.A., Saskena G.D., Spectrochimica Acta, Vol. 35 B, pp.81-92, (1980).

44. Kiewen K.A., Eliel E.R. et al. // High Resolution Measurements of Hyperfme Structure and Isotope Shift of Special Lines of Ndl. Z. Physics A. 1995. V. 301. P. 95.

45. Зюзиков А.Д., Мишин В.И., Федосеев B.H. // Оптика и спектроскопия. 1988. Т. 64.

46. Летохов B.C. Нелинейные селективные фотопроцессы в атомах и молекулах.-М.: Наука, 1983.

47. Летохов B.C. Лазерная фотоионизационная спектроскопия, Наука, 1987.

48. Карлов Н.В., Лекции по квантовой электронике,. -М.: Наука, 1988.

49. Борисов С.К., Кузьмина М.А., Мишин В.А., Прикладная физика, №1,65(1995).

50. Борисов С.К., Кузьмина М.А., Мишин В.А., Квантовая электроника,25, №2, с. 177-180,(1998).

51. Ohnishi Т. // SPIE Vol. MSI 13, pp. 212-220, (1998).

52. Niki H., Adachi S., Izawa Y., et. al., SPIE Milestone Series, MS 113, pp.209-211,(1995)

53. Елецкий A.B., Зайцев Ю.Н., Фомичев C.B., препринт ИАЭ-4611/12, (1988).

54. Fomichev S.V., J. Phys. D: Appl. Phys. 26, p.349-358, (1992)

55. D. Levron, A. Bar-Shalom, Z. Burshtein, et. al., SPIE Vol.1859 Laser Isotope Separation (1993)/69.

56. Держиев В.И., Кострица C.A., Кузнецов B.A., и др. // Квантовая электроника, 25, №3, (1998).

57. Ткачев А.Н., Яковленко С.И., Квантовая электроника, 23, №9, с.860, (1996).

58. Ткачев А.Н., Яковленко С.И., Квантовая электроника, 24, с.759, (1997).

59. Niki Н., Adachi S., Izawa Y., Bulletin of the Research Laboratory for Nuclear Reactors, Tokyo Institute of Tecnology, Spefcial Issue 1, hh. 267-269 (1992).

60. Гора В.Д., Карамзин Ю.Н., Сухоруков А.П., // Квантовая электроника, 7, №8,(1980).

61. Н.В. Карлов, Б.Б. Крынецкий, В.А. Мишин // Разделение изотопов элементов группы лантанидов методом двухступенчатой селективной фотоионизации. Труды ФИАН. Т. 114, с. 50-60, (1979).

62. Яковленко С.И., 7 Забабахинские научные чтения, Снежинск, (2003).

63. Майоров С. А., Ткачев А.Н., Яковленко С.И. Математическое моделирование, 6,13, (1994).

64. Chen Francis N., Phys. Fluids, 25(12), pp. 2385-2387, (1982).

65. Гундиенков B.A., Ткачев A.H., Яковленко С.И., Квантовая электроника, 34, №6 с.589, (2004).

66. Murakami М., Ueshima Y., Nishihara К., Japan Journal of Applied Physics, Vol.32, No. l.OA, pp. L1471-L1473, (1993)

67. Савельев B.B., Яковленко С.И., Квантовая электроника, 23, №11, с.1020, (1996).

68. Держиев В.И., Кузнецов В.А., Михальцов J1.A. и др. // Квантовая электроника. 1996. Т. 23. Р. 771.

69. Держиев В.И., Егоров А.Г., Ильин А.А. и др. Сборник докладов 2 Всесоюзной (международной) научной конференции «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул.», с.57, ( 1997).

70. Derzgiev V.I., Kostritsa S.A., Kuznetsov V.A.; et. al., Proc. SPIE, 3403 (1998).

71. Григорьев А.И., Доровский А.П., Кочетов В.А и др. Сборник докладов 4 Всесоюзной (международной) научной конференции «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул.» с.81, (1999).

72. Григорьев И.С., Дьячков А.Б., Лабозин В.П. и др. Сборник докладов 4 Всесоюзной (международной) научной конференции «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул.» с.83, (1999).

73. Hansh Т., Appl. Opt., v. 11, p. 895 (1972).

74. Михайлов И.В., Квантовая электроника, т. 22, №12 (1995).

75. Григорьев И.С., Миронов С.М., Михайлов И.В. Препринт РНЦ "Курчатовский Институт" 5860/14 (1995).

76. Grigoriev I. S., Diachkov А. В., Kuznetzov V. A. etal. Proc. SPIE Vol.5121, p.411-420, (2003).

77. Химическая энциклопедия / Под ред. Кнунянц И.Л. "Советская энциклопедия", 1988.

78. Физические величины / Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. -М.; Энергоатомиздат, 1991.

79. Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И., Техника и практика спектроскопии, Наука, 1976.

80. Шиллер 3., Гаизинг У., Панцер 3. // Электронно-лучевая технология. Пер. с нем., Энергия. 1980.

81. Brewer L., Lamoreaux R.H // Atomic Energy Review, Special issue N7,1980, P.195-356.

82. Сплавы редкоземельных металлов, Гшнейдер К.А., Мир, 1965.

83. Ниженко В.И., Флока Л.К. Поверхностное натяжение металлов и сплавов: Справочник. М.: Металлургия. 1981.

84. Fred W. Paul, Phys. Rev, Vol.49, pp.156 tol62, 1936.Стр: 166

85. Бабичев А.П., Григорьев И.С., Дьячков А.Б., Лабозин В.П., Ковалевич166

86. Oak-Ridge National Laboratory Catalogue, 1995

87. Григорьев И.С., Лабозин В.П., Михайлов И.В. и др. Разделение изотопов неодима в атомном паре с помощью комплекса перестраиваемых импульсных лазеров на красителях, накачиваемых лазером на парах меди. -/ Отчет ИАЭ 70/6001, 1993.

88. I.S.Grigoriev, A.B.Diachkov, S.K.Kovalevich, V.P.Labosin, S.M.Mironov, S.A.Nikulin, A.V.Pesnia, V.A.Firsov, G.G.Shatalova, G.O.Tsvetkov, "AVLIS of neodymium", Proc. SPIE Vol.5121, p.406-410 (2003).

89. Avril R., Petit A., Radwan J., et. al., SPIE Vol.1859 Laser Isotope Separation (1993)/69.

90. Nishio R., Tuchida K., Tooma M., et. al., Journal of Applied Physics, Vol. 72(10), pp. 4548-4555, (1992).

91. Коган M.H. Динамика разреженного газа. M.: Наука, 1967.

92. Ralph Н. Page, Stephen С. Dropinski, Earl F. Worden Jr., et. al., SPIE Vol.1859 Laser Isotope Separation (1993) / 49.

93. Скворцов B.B. Изучение взаимодействия неодима с материалами тиглей. Лабораторный отчет, (1993).

94. Кухлинг X., Справочник по физике, Мир, 1985.

95. Грандштейн И.С., Рыжик И.М., Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений, ФизматГиз, 1969.

96. Григорьев И.С., Дьячков А.Б., ЛабозинВ.П., и др. Квантовая электроника т.34, №5 стр.447-450, (2004).

97. Ковалевич С.К., Лабозин В.П., Цветков Г.О., Журнал технической физики, т.75, вып. 1, (2005).