光化学法锂同位素分离中化学反应速率常数测量

氢气与锂蒸气的化学反应速率常数是激光化学法锂同位素分离过程的一个重要参数。本文以可调谐半导体激光器为工具,通过监测锂原子蒸气对光的吸收测量原子蒸气密度的相对变化,建立了一种测量该速率常数的方法。在光化学锂同位素分离的典型条件下测得化学反应速率常数为9.0×10^-22 m³/s。该数值对于未来锂同位素分离装置中激光照射时间和氢气密度等参数的选择具有重要指导意义。     

基于光化学锂同位素分离条件的同位素比率测量

从光化学锂同位素分离实验研究的需求出发,基于其分离条件,提出了一种测量锂同位素比率的方法。该方法利用锂原子蒸气对探测光吸收峰的峰值来计算锂的同位素比率,避开了测量原子密度时所需的吸收信号频率定标与光强随频率变化积分中积分限的选择问题。该方法还根据锂同位素吸收谱的特殊性采用具有较强吸收效应的⁶Li的D₂线对应的吸收峰峰值,可在原子蒸气中⁶Li含量较低时提高对比率的测量精度。设计并搭建了实验装置,对该方法进行了测试。同一条件下所测得的同位素比率相对标准偏差小于1%,表明该方法对光化学分离方法中锂同位素比率相对变化是敏感的。这意味着该方法可作为以原子蒸气为分离介质的激光锂同位素分离研究的诊断手段。     

一种测量弱吸收条件下锂同位素比率的新方法

在激光化学法锂同位素分离工作中,需对锂原子蒸汽密度进行实时监测。通过同位素比率的数值分析可提供分离实验中诸如激光功率、化学反应区温度、压强以及光化学反应时间等参数的优化依据。吸收光谱法可快速准确地测量非弱吸收条件下的锂同位素比率。对于低锂原子蒸汽密度的弱吸收条件,受示波器的分辨极限和存储时舍入误差的影响,不能得到准确有效的同位素比率数值。为了克服实验测量上存在的弱点,提出了一种基于差分电路采集信号的高分辨率高精度的研究方法,有效解决了弱吸收条件下的同位素比率测量问题。将该方法应用于天然锂进行了测试,得到的锂同位素比率为12.37±0.56。该方法对于采用吸收光谱法测量同位素比率具有通用性,也可在其他类似分离工作中应用。