Brevet FR2511887A1 — publié le 19830304

i La présente invention a pour objet un pro- cédé de séparation isotopique par transfert vibra- tionnel observé surlesoufre mais applicable en prin- cipe à toute autre séparation d'isotopes à un degré d'efficacité variable: isotopes de l'hydrogène, du lithium, du xénon, du plutonium, de l'ura- nium, etc Actuellement, on connaît plusieurs procé- dés de séparation isotopique L'un de ces procédés est basé sur l'effet multiphotonique que l'on va brièvement rappeler. L'effet multiphotonique consiste en l'ab- sorption par les vibrations d'une molécule, de l'énergie lumineuse émise par une source lumineuse, et, ceci par absorption de plusieurs photons succes- sivement jusqu'à atteindre la dissociation de la mo- lécule Dans un tel effet, la molécule est a priori isolée des autres molécules, et la dissociation sur- vient pour une impulsion lumineuse assez courte et d'énergie assez élevée, c'est-à-dire en un temps in- férieur au temps de collision entre molécules. Cet effet pose des problèmes d'interpré- tation délicats En particulier, il faut comprendre comment des photons de même énergie peuvent être ab- sorbés par des transitions dont l'écart en énergie décroît lorsqu'on grimpe les niveaux vibrationnels d'une molécule Le phénomène se décrit usuellement en considérant que les premiers niveaux vibration- nels sont discrets et nettement séparés les uns des autres et que leur absorption de lumière présente une résonance en fréquence étroite Les niveaux plus élevés sont au contraire très denses, formant un "quasicontinuum", et leur absorption de lumière présente une bande de résonance plus large. La sélectivité isotopique par effet mul- tiphotonique a été décrite dans un premier article de R V AMBARTZUMIAN, V S LETOKOV, E A RYABOV, N.V CHEKALIN, paru dans JEPT lett, 1974, Vol 21, pages 171-173, et dans un deuxième article de J.L LYMAN, R J JENSEN, J RINK, C P ROBINSON, S.D ROCKWOOD, paru dans Appl Phys Lett, 1975, Vol 27, pages 87-89. La sélectivité isotopique s'explique par le fait que les premiers niveaux d'énergie de la molécule présentent des largeurs de bandes de réso- nance étroites qui peuvent être inférieures au déca- lage des raies de vibrations des deux isotopes de la molécule considérée Par exemple, pour la molécule d'hexafluorure de soufre de formule SF 6, le décalage isotopique entre les variétés isotopiques 325 F 6 et 3 SF 6 est de 17,5 cm ( 948,0 cm-1 pour le troisième mode de 32 SF et 930,5 cm-1 pour le troisième mode de SF 6). Malheureusement, l'utilisation de cet effet multiphotonique pour les isotopes d'un atome déterminé suppose que l'on dispose d'une molécule contenant cet atome et étant capable d'absorber la fréquence d'une source lumineuse de puissance Dans le domaine infrarouge des raies de vibration, seul le laser à dioxyde de carbone est capable de déli- vrer des impulsions lumineuses intenses autour de 940 cm-1, ce qui limite considérablement les possi- bilités de séparation isotopique En particulier, si on peut séparer les variétés isotopiques 32 SF et 34 SF 6 par effet multiphotonique en utilisant une telle source lumineuse, on ne dispose pas actuelle- ment de source lumineuse intense pour des molécules dont la fréquence de résonance est inférieure à 800 cm-1. La présente invention a justement pour ob- jet un procédé de séparation isotopique par trans- fert d'énergie vibrationnelle permettant de remé- dier à ces inconvénients Ce procédé permet notam- ment d'utiliser l'énergie d'une source lumineuse existante pour réaliser un enrichissement isotopi- que d'un composé pour lequel on ne dispose pas ac- tuellement de source lumineuse capable de l'exciter. De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé de séparation isotopique d'un com- posé X présentant au moins deux formes isotopiques. Ce procédé se caractérise en ce que l'on excite les molécules du composé X, à l'état gazeux, de façon à obtenir leur dissociation, au moyen d'un transfert d'énergie vibrationnelle entre les molécules du com- posé X et les molécules excitées d'un composé A, à l'état gazeux, présentant une énergie de dissocia- tion supérieure à celle du composé X, la cinétique du transfert vibrationnel étant différente pour les deux variétés isotopiques considéréesdans des condi- tions de température telle que la largeur thermique des raies de vibrations, intervenant dans le trans- fert d'énergie vibrationnelle soit au plus voisine de l'écart isotopique entre les raies de résonance des deux variétés isotopiques considérées et en ce que l'on excite les molécules du composé A par une absorption de lumière émise par une source lumineuse pulsée, la durée, l'énergie des impulsions lumineu- ses, et la section irradiée étant telles que le temps d'absorption de la lumière par les molécules du composé A soit inférieur au temps d'excitation des molécules du composé X jusqu'à leur dissocia- tion. La mise en oeuvre du procédé peut nécessi- ter un refroidissement pour satisfaire la condition de largeur thermique des raies de vibration Ce re- froidissement peut, soit être obtenu directement sur 11887 une cellule, soit nécessiter pour certains composés l'utilisation d'un jet moléculaire Les produits peuvent être soit contenus dans une cellule fermée (régime statique) soit traverser la cellule (régime dynamique) pour les récupérer de façon continue. Ce procédé permet bien de remédier aux in- convénients du procédé multiphotonique direct car l'excitation des molécules du composé X se fait, de façon sélective, par un transfert vibrationnel entre ce composé X et un autre composé A dont les molécu- les peuvent être excitées par l'absorption de, l'énergie lumineuse fournie par une source lumineuse -existante Il est à noter que ceci ne peut se faire sans dissociation de A que si l'énergie de dissocia- tion du composé A est supérieure à celle du composé X L'absorption de la lumière par le composé A se fait par effet multiphotonique. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la source lumineuse est un laser pulsé pouvant être par exemple un laser à dioxyde de car- bone. Selon un autre mode préféré de réalisation de l'invention, le composé A est choisi dans le groupe comprenant l'hexafluorure de soufre, le té- trafluorure de silicium, le trichlorure de bore et toute autre molécule à grande énergie de dissocia- tion absorbant les raies du laser à dioxyde de car- bone. Selon un autre mode préféré de réalisation de l'invention les densités moléculaires sont infé- rieures à 2 1017 molécules/cm 3 soit environ i 5 O pas- cals à 300 K. Selon un autre mode préféré de réalisation de l'invention, la durée des impulsions lumineuses à mi-hauteur est inférieure à 500 nanosecondes. Selon un autre mode préféré de réalisation de l'invention, on augmente la dissociation du com- posé X en mélangeant à celui-ci un composé B tel que de l'hydrogène ou tout autre composé capable de cap- ter des radicaux ou atomes libres issus de X et ca- pable ainsi d'éviter des réactions secondaires. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre seulement explicatif mais nullement limitatif en référence aux figures annexées dans lesquelles: la figure 1 représente schématiquement un dispositif permettant la mise en oeuvre du procé- dé selon l'invention, la figure 2 représente la dissociation du chloropentafluorure de soufre; cette dissocia- tion est illustrée par les variations relatives des pressions partielles en fonction du nombre N d'im- pulsions lumineuses, la figure 3 représente la cinétique de décomposition du chloropentafluorure de soufre; cette cinétique est illustrée par les variations de la fraction restante f de ce composé en fonction du nombre N d'impulsions lumineuses, les figures 4 et 5 représentent la cour- be de dissociation de l'oxytétrafluorure de xénon, donnant la fraction restante f de ce composé en fonction du nombre N d'impulsions lumineuses, la fi- gure 4 représentant la dissociation de ce composé par effet multiphotonique et la figure 5 par le pro- cédé de l'invention, la figure 6 représente l'absorbance Abs du tétrafluorure de xénon obtenu par dissociation de l'oxytétrafluorure de xénon, en fonction du nombre n d' impulsions lumineuses. La dissociation d'une molécule X par transfert vibrationnel avec une molécule A préala- blement excitée par laser a fait l'objet de plu- sieurs études qui n'ont toutefois pas concerné la sé- lectivité isotopique (R S KARVE et al Chem Phys. Lett Vol 78 n O 2 p 273-276). c-11887 Selon l'invention, le procédé de sépara- tion isotopique consiste en l'absorption par des mo- lécules d'un composé A d'un faisceau lumineux pulsé, présentant une fréquence optique donnée, émis par une source lumineuse pulsée Ces molécules en cap- tant l'énergie fournie par le faisceau lumineux pul- sé, se retrouvent dans un état excité Elles sont alors capables d'exciter des molécules d'un composé X, présentant au moins deux variétés isotopiques no- tées Xl et X 2, par un transfert vibrationnel jusqu'à un niveau d'énergie élevé conduisant à la dissocia- tion des molécules du composé X. La dissociation des molécules du composé X, au moyen d'un transfert vibrationnel avec des mo- lécules d'un composé A, excitées jusqu'à un niveau d'énergie élevé, ne peut se faire sans dissocier no- tablement A que si l'énergie de dissociation des mo- lécules du composé A est supérieure à celle des mo- lécules du composé X. Selon une autre variante les molécules du composé X peuvent être excitées par transfert vibra- tionnel jusqu'à un niveau vibrationnel non dissocia- tif Une deuxième action, non nécessairement sélec- tive isotopiquement, conduit à la séparation effec- tive des deux variétés isotopiques (par exemple uti- lisation d'un rayonnement ultraviolet) Dans ce cas la condition d'énergie de dissociation sur A peut ne plus être nécessaire. La séparation isotopique des variétés isotopiques du composé X réside dans une sélectivité isotopique dans la dissociation des molécules dudit composé Cette sélectivité isotopique est possible lorsque les impulsions lumineuses fournies par la source sont capables d'apporter une énergie suffi- sante aux molécules A pour conduire à la dissocia- tion des molécules X Ces impulsions lumineuses doi- vent être très courtes, c'est-à-dire que la durée de ces impulsions ne doit pas excéder quelques colli- sions entre les molécules A et les molécules X, de façon à éviter que des collisions entre les deux variétés isotopiques concernées Xi et X 2 n'aboutis- sent à une dégradation de la sélectivité du trans- fert vibrationnel entre les molécules du composé A et les molécules des variétés isotopiques Xi et X 2. Pour des composés A et X, à l'état gazeux, présentant des pressions partielles de l'ordre de 135 pascals (l torr) à une température de 300 K, les temps de collision des molécules du composé A et des molécules du composé X étant d'environ 100 nanose- condes, on utilisera des impulsions lumineuses dont la durée est de l'ordre de 100 nanosecondes et dont l'énergie est de l'ordre du joule, énergie permet- tant d'obtenir les fluences de quelques joules par cm 2 nécessaires à l'excitation de A jusqu'à un ni- veau vibrationnel assez élevé bien que non dissocia- tif. De telles caractéristiques des impulsions lumineuses peuvent être obtenues au moyen d'une source de lumière pulsée du type laser et notamment en utilisant un laser pulsé à dioxyde de carbone. Il est à noter que l'utilisation d'une source de lumière continue, conduisant à des échan- ges d'énergie lumineuse lents devant les temps de transfert vibrationnels entre les molécules du com- posé A et celles du composé X ne peut conduire à une sélectivité isotopique, d'o la nécessité d'utili- ser une source de lumière pulsée. On va maintenant donner les conditions es- sentielles pour la mise en oeuvre du procédé de sé- paration isotopique conformément à l'invention. En premier lieu, la cinétique du transfert vibrationnel est sélective pour l'une des variétés isotopiques dans des conditions de température telles que la largeur thermique des raies vibration- nelles, intervenant dans le transfert vibrationnel, soit inférieure, ou au plus du même ordre de gran- deur que l'écart isotopique entre les deux raies de vibrations des deux variétés isotopiques considé- rées. Ce critère est identique à celui connu en séparation isotopique par absorption directe de lu- mière Par exemple, dans le cas d'un composé X tel que le chloropentafluorure de soufre de formule SF Cl, l'écart isotopique est de 16 cm huitième mode de 33 SF Cl et 894 cm-1 pour le hui- tième mode de SF 5 Cl) A température ambiante, ce critère est satisfait, ce qui explique la possibili- té d'une sélectivité isotopique, par transfert vi- brationnel. Bien entendu, ceci n'est qu'un exemple et la température satisfaisant à ce critère peut être soit très supérieure à la température ambiante, soit très inférieure à cette même température. En deuxième lieu, la largeur de la bande de fréquence de la résonance du transfert vibration- nel doit être, au moins pour certaines étapes de ce transfert, inférieure ou du même ordre de grandeur que l'écart de fréquencesvibrationnell Es entre A et la plus proche des variétés isotopiques X 1 ou X 2. Le transfert vibrationnel se produisant probablement en plusieurs transferts successifs, il peut, comme dans l'effet multiphotonique n'y avoir sélectivité que pour certains de ces transferts, les transferts vibrationnels les plus sélectifs ayant probablement lieu à bas niveaux d'énergie. De plus, comme on l'a déjà dit précédem- ment, la sélectivité isotopique de l'une des varié- tés isotopiques du composé X dépend de la durée des impulsions lumineuses Il en est d'ailleurs de même pour l'énergie de ces impulsions En tout état de cause, la durée et l'énergie de ces impulsions lumi- neuses doivent être telles que le temps d'absorption de la lumière par les molécules du composé A soit inférieur au temps moyen d'excitation des molécules du composé X par les molécules du composé A jusqu'à la dissociation des molécules du composé X. Sur la figure 1, on a représenté le dispo- sitif permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Ce dispositif comprend une source lumi- neuse pulsée 2 telle qu'un laser à dioxyde de car- bone à excitation électronique par décharge trans- verse et à pression de gaz atmosphérique, connu sous l'abréviation de laser TEA C 02 La durée de l'impul- sion lumineuse est formée d'un pic de 100 nanosecon- des suivi d'une traîne de 1,5 microseconde, conte- nant la moitié de l'énergie totale de l'impulsion. L'énergie de cette impulsion qui peut varier autour de 5 joules, par action sur la tension de décharge peut être mesurée au moyen d'un calorimètre amovible 4 La référence 5 représente le calorimètre en posi- tion hors mesure Le laser est utilisé à une récur- rence d'une impulsion par seconde Ce laser à CO 2 produit des impulsions lumineuses ayant une fréquen- ce voisine de 940 cm La fréquence lumineuse né- cessaire à l'excitation des molécules du composé A, se trouvant à l'état gazeux dans une cellule de me- sure 6 en acier inoxydable, est déterminée au moyen d'un réseau 8 et la largeur de l'impulsion lumineuse est définie au moyen d'un diaphragme 10. L'impulsion lumineuse ainsi définie est ensuite réfléchie sur un miroir 12 et est focalisée en un point F, situé dans la cellule de mesure 6, au moyen d'une lentille convergente 14 présentant par exemple une focale de 19 cm et réalisée notamment en germanium La cellule 6, limitée par des fenêtres telles que 16 en chlorure d'argent présente par exemple un volume de 310 cm 3 Cette cellule est pla- cée dans un spectromètre infrarouge 18 à double faisceaux lumineux qui traversent la cellule 6 transversalement Ce spectromètre 18 comprenant, de plus, une cellule de référence 20 permet le dosage des composés X et A contenus dans la cellule de me- sure 6 Des prélèvements gazeux effectués en fin d'expérience permettent une analyse isotopique du composé X sur un spectromètre de masse (non repré- senté). Il est à noter que l'énergie lumineuse à l'intérieur de la cellule de mesure 6 vaut environ 0,6 fois l'énergie mesurée au calorimètre 4, en rai- son de l'atténuation de celle-ci par la lentille 14 et la première fenêtre 16. On va maintenant donner des exemples de réalisation du procédé de l'invention. Le premier exemple concerne la dissocia- tion du chloropentafluorure de soufre de formule SF 5 Cl par excitation vibrationnelle avec l'hexa- fluorure de soufre de formule SF 6 Cet exemple per- met d'illustrer la sélectivité isotopique du procédé de l'invention. Dans une première expérience, on remplit la cellule de mesure 6 du dispositif de la figure 1 d'un mélange de 48,6 pascals ( 0,36 torr) de SF 6 et de 51,3 pascals ( 0,38 torr) de SF 5 Cl Le mélange est excité par le laser 2 à Co 2 à une fréquence de 944 cm-1, fréquence qui est voisine du troisième mo- de de SF 6, avec une énergie de 5,0 joules par impul- Ii sion lumineuse. La dissociation du chloropentafluorure de soufre est régie par les trois réactions suivantes: SF 5 Cl; SF 5 + Cl ( 1) SF 5 3 _ SF 4 + F( 2) F + SF 5 SF 6 ( 3) Il est à noter que les atomes de fluor et de chlore disparaissent par formation de fluor ga- * zeux (F 2), de chlore gazeux (C 12) et de fluorure de chlore (F Cl). Sur la figure 2, on a représenté la disso- ciation du chloropentafluorure de soufre Cette dis- sociation est illustrée par les variations relatives des pressions partielles en fonction du nombre n d'impulsions lumineuses La courbe a indique la dis- parition du chloropentafluorure de soufre (SF 5 C 1), La courbe b la formation du tétrafluorure de soufre (SF 4) (réaction ( 2)) et la courbe c la variation de l'hexafluorure de soufre (SF 6). On constate sur cette figure, que dans une première phase, la quantité de SF 6 augmente, ce qui s'explique par la réaction 3, puis passe par un ma- ximum et, que, dans une deuxième phase, la quantité de SF 6 décroît, ceci étant dû à une dissociation multiphotonique de SF 6, c'est-à-dire par irradia- tion directe, en SF 4 et F 2 qui l'emporte sur la for- mation de SF 6 par la réaction ( 3) lorsque SF 5 C 1 est suffisamment dissocié. Comme le montre la figure 3, donnant les variations de la fraction restante f de SF 5 C 1 en fonction du nombre N d'impulsions lumineuses, la ci- nétique de décomposition du composé SF 5 Cl est d'or- dre 1 jusqu'à 90 % de dissociation dudit composé et donne un taux de décomposition par impulsion lumi- neuse de 3,27 10-2. Il est à noter que les molécules de SF 5 Cl se dissocient de façon négligeable par irradiation directe, la raie d'absorption la plus proche de SF 5 Cl étant à 909 cm alors que la fréquence lumi- neuse émise par le laser à dioxyde de carbone est de 944 cm-. Dans une deuxième expérience, illustrant la sélectivité isotopique, on remplit la cellule de. mesure 6 du dispositif de la figure 1 d'un mélange de 14,85 pascals ( 0,11 torr) de SF 6 et de 14,85 pas- cals de SF 5 Cl, le soufre contenu dans le composé SF 5 Cl étant présent sous trois formes isotopiques 32 S, 33 S, 34 S Le mélange est excité par le laser à CO 2 accordé à une fréquence de 944 cm-1 avec une énergie de 5,1 joules Au bout de 100 impulsions lu- mineuses, la concentration ou fraction restante f de la variété isotopique 32 SF 6 32 SF 5 Cl étant la varié- té prédominante dans le mélange initial, n'est plus que de 0,53, ce qui correspond à un enrichissement des variétés isotopiques 33 SF et 34 SF 6 Cette sé- lectivité isotopique de la dissociation des molécu- les de SF 5 C 1 est illustrée dans le tableau ci-après. Sé&paration 33 s/32 S 34 s/32 S 533/32 334/32 a 34/32 istopique naturel naturel z-_ __ _ __ _ * partrans 0,00790 0,0448 fertvibra-1 + 0,00005 + 0, 0003,86,15 0,78 tionnel} par exci l, 0,82 tation di-0,82 recte la première colonne de ce tableau indique la frac- tion ou pourcentage de 33 S par rapport à 25 dans le mélange isotopique initial de SF 5 Cl, c'est-à- dire le rapport naturel de 33 S/32 S, et la deuxième colonne donne le rapport naturel de 34 S/ 325 dans le mélange isotopique initial; la troisième colonne donne la paramètre a 33/32 ré- pondant à l'équation _ 33 S/ 32 S) après dissociation '33/32 33 32 ( S/ S) initial la cinquième colonne le paramètre a 34/32 répondant à l'équation: ( 34 S/32 S) après dissociation; 34/3234 ( S/ S) initial la quatrième colonne donne le paramètre a 33/32 ré- pondant à l'équation: Ln 133/32 CL 33/32 + _L dans laquelle f représente la fraction restante de 32 SF CI; et -5 la sixième colonne donne le paramètre a 34/32 répo- ndant à l'équation: Ln j 334/32 a 34132 1 + Ln 413 Lorsque la cinétique de décomposition est d'ordre 1, le paramètre a 33/32 n'est autre que le rapport des taux de dissociation par impulsion lumineuse de l'isotope 33 S par rapport à l'isotope 32 S et caractérise donc la différence de cinétique dans la dissociation de SF 5 Cl De même, le paramètre a 34 32 représente le rapport des taux de dissocia- 34/32 34 tion par impulsion lumineuse de l'isotope S par rapport à l'isotope 325. De plus la première ligne du tableau indi- que la sélectivité isotopique obtenue par dissocia- tion des molécules de SF 5 Cl par transfert vibration- nel avec les molécules de SF 6 et la deuxième ligne, la sélectivité isotopique obtenue par dissociation multiphotonique directe des molécules de SF 5 Cl tiré de la référence suivante K M LEARY et al J Chem. Phys Vol 68 1978 p 1671. Cette dissociation multiphotonique direc- te est, dans cet exemple, réalisée en irradiant des molécules de SF 5 Cl au moyen d'un faisceau lumineux pulsé présentant une fréquence de 905 cm 1 et une énergie de 1 joule La fraction restante f de 325 F 6 est dans ce cas de 0,57. On constate donc que la sélectivité isoto- pique par transfert vibrationnel (f = 0,53) est tout à fait compétitive par rapport à celle de l'excita- tion multiphotonique directe if = 0,57 > dans le cas o le composé X présent sous plusieurs formes isoto- piques, peut être dissocié soit par transfert vibra- tionnel, soit par effet multiphotonique. De plus, comme on l'a déjà dit précédem- ment, la séparation isotopique par transfert vibra- tionnel est d'application beaucoup plus large que la séparation isotopique par effet multiphotonique. En effet, bien que le mécanisme exact du transfert vibrationnel soit mal connu, on pense que, pour être efficace, ce transfert vibrationnel doit être résonant Cette résonance peut se produire en- tre deux vibrations simples des molécules du composé A et du composé X, mais elle peut aussi faire inter- venir des harmoniques de vibrations, ou des combi- naisons de vibrations (échange d'énergie simultané- ment sur plusieurs niveaux de vibrations desdites molécules). Par ailleurs, le transfert ne se fait pas nécessairement par la vibration des molécules du composé A qui absorbe l'énergie lumineuse, car dans les niveaux d'énergie les plus élevés, une redistri- bution d'énergie s'effectue sur toutes les vibra- tions des molécules en raison des couplages internes entre les différents modes de vibration de celle-ci. C'est cette grande variété de transferts possibles qui donne son intérêt à cette méthode d'excitation et de dissociation et permet de dissocier des molé- cules que l'on n'est pas capable actuellement de dissocier par effet multiphotonique direct. Dans l'exemple décrit ci-dessus, le transfert vibrationnel s'opère probablement par les "quasi-résonances" entre le troisième mode de SF 6 à 948 cm-1 et le huitième mode de SF 5 Ci à 909 cm 1 et entre le quatrième mode de SF 6 à 615 cm et le troisième mode de SF 5 C 1 à 600 cm 1. Le deuxième exemple concerne la dissocia- tion de l'oxytétrafluorure de xénon de formule Xe OF 4 par excitation avec l'hexafluorure de soufre Cet exemple permet d'illustrer l'augmentation du taux de dissociation d'une molécule en utilisant le procédé de l'invention par rapport à l'utilisation de l'ef- fet multiphotonique. Les molécules de Xe OF 4 présentent une pre- mière transition à 926 cm 1 voisine de l'une des fréquences d'émission du laser C 02 qui est elle à 929 cm 1 Ceci permet de faire une dissociation mul- tiphotonique directe de Xe OF 4 par un tel laser. Dans une première expérience, on remplit la cellule de mesure 6 du dispositif de la figure 1 du composé gazeux Xe OF 4, présentant une pression de 81 pascals ( 0,6 torr) Ce composé est excité au moyen du laser à C 02 accordé, à l'aide du réseau 8, à 929 cm-1 La dissociation de Xe OF 4, suivie au spectromètre infrarouge 18 obéit à la réaction ( 4). Xe OF 4)Xe F 4 + 1/2 02 ( 4) Sur la figure 4, on a représenté, pour cette première expérience, la courbe de dissociation de Xe OF 4 donnant la fraction restante f de Xe OF 4 en fonction du nombre d'impulsions lumineuses N pour une énergie desdites impulsions de 4,8 joules On -4 obtient un taux de dissociation de 4,8 104 par im- pulsion lumineuse. Dans une deuxième expérience, on remplit la cellule de mesure 6 du dispositif de la figure 1 d'un mélange contenant 58,05 pascals ( 0,43 tort) de Xe OF 4 et de 47,25 pascals ( 0,35 torr) de SF 6 Le mé- lange est irradié par un laser à CO 2 accordé à une fréquence de 944 cm-1 avec une énergie de 4,8 jou- les. La figure 5 montre, pour cette deuxième expérience, la dissociationdes molécules de Xe OF 4 et donne le taux de dissociation de ces molécules par impulsions lumineuses qui est de 2,9 10-2, soit une dissociation 60 fois plus rapide que celle obtenue par effet multiphotoniquedi-ect(remiereexpe rience) Ceci illustre pour cette molécule la supé- riorité de dissociation par transfert vibrationnel par rapport au processus multiphotoniquedirect,P Ourune même énergie fournie par le laser Il est à noter que la courbe représentée sur la figure 5 est parfaitement linéaire, ce qui traduit une cinétique d'ordre 1 de la réaction ( 4). Sur la figure 6, on a représenté l'absor- bance Abs du tétrafluorure de xénon de formule Xe F 4, obtenu suivant la réaction ( 4), en fonction du nom- bre N d'impulsions lumineuses, l'absorbance étant exprimée par des unités arbitraires On constate sur cette figure que, dans une première phase, la quan- tité de Xe F 4 augmente (réaction ( 4)) puis passe par un maximum et, que, dans une deuxième phase la quan- tité de Xe F 4 décroît; ceci s'explique par la disso- ciation de Xe F 4 en Xe F 2 et F 2 par un nouveau trans- fert vibrationnel de SF 6 sur Xe F 4. Le transfert vibrationnel de SF 6 sur Xe OF 4 s'effectue sans doute par les "quasi-résonances" en- tre le troisième mode de SF à 948 cm 1 et le pre- mièr mode de Xe OF 4 à 926 cm et entre le quatrième mode de SF 6 à 615 cm1 et le septième mode de Xe OF 4 à 608 cm. Dans les exemples décrits ci-dessus, on a envisagé la dissociation sélective des molécules d'un composé X par transfert vibrationnel avec des molécules d'un composé A en utilisant comme mélange gazeux initial un mélange ne contenant que du compo- sé X et du composé A, à l'état gazeux Cependant, en fonction des composés A et X utilisés l'addition dans ce m Lnged'unouphsieurscompoeés 8, peutpermettre d'augmenter le taux de dissociation du composé X en captant des radicaux ou atomes libres suivant un pro- cessus connu de l'homme de l'art; le composé B peut être par exemple de l'hydrogène pour SF 5 Cl. REVENDICATIONS 1 Procédé de séparation isotopique d'un composé X présentant au moins deux variétés isotopi- ques, caractérisé en ce que l'on excite les molécu- les du composé X, à l'état gazeux, de façon à obte- nir leur dissociation, au moyen d'un transfert d'énergie vibrationnelle entre les molécules du com- posé X et les molécules excitées d'un composé A, à l'état gazeux, présentant une énergie de dissocia- l O tion supérieure à celle du composé X dans le but d'éviter la dissociation de A, la cinétique du transfert vibrationnel étant différente pour les deux variétés isotopiques corisidéréesdans des condi- tions de température telles que la largeur thermique des raies de vibration, intervenant dans le trans- fert d'énergie vibrationnelle soit au plus voisine de l'écart isotopique entre les raies de résonance des deux variétés isotopiques considérées et en ce que l'on excite les molécules du composé A par une absorption de lumière émise par une source lumineuse pulsée, la durée, l'énergie des impulsions lumineu- ses et la section irradiée étant telles que le temps d'absorption de la lumière par les molécules du com- posé A soit inférieur au temps d'excitation des mo- lécules du composé X jusqu'à leur dissociation. 2 Procédé de séparation isotopique d'un composé X présentant au moins deux variétés isotopi- ques, caractérisé en ce que l'on excite les molécu- les du composé X, à l'état gazeux, de façon à obte- nir leur excitation jusqu'à un niveau non dissocia- tif, au moyen d'un transfert d'énergie vibrationnel- le entre les molécules du composé X et les molécules excitées d'un composé A, à l'état gazeux, la cinéti- que du transfert vibrationnel étant différente pour 19 2511887 les deux variétés isotopiques considérées dans des conditions de température telles que la largeur thermique des raies de vibration, intervenant dans le transfert d'énergie vibrationnelle soit au plus voisinede l'écart isotopique entre les raies de ré- sonance des deux variétés isotopiques considérées et en ce que l'on excite les molécules du composé A par une absorption de lumière émise par une source lumi- neuse pulsée, la durée, l'énergie des impulsions lu- mineuses et la section irradiée étant telles que le temps d'absorption de la lumière par les molécules du composé A soit inférieur au temps d'excitation des molécules du composé X jusqu'au niveau vibra- tionnel désiré. 3 Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que la source de lumière est un laser pulsé. 4 Procédé selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que le laser pulsé est un laser à dioxyde de carbone. Procédé selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que le composé A est choisi dans le groupe comprenant l'hexafluorure de soufre, le té- trafluorure de silicium, le trichlorure de bore et toute autre molécule à grande énergie de dissocia- tion absorbant les raies du laser à dioxyde de car- bone. 6 Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que les densi- tés moléculaires des composés X et A sont inférieu- 17 3 res à 2 10 molécules/cm 7 Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que la durée des impulsions lumineuses à mi-hauteur est inférieu- re à 500 nanosecondes. 8 Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on aug- mente la dissociation du composé X en mélangeant à celui-ci un ou plusieurs composés B dans le but de capter des atomes ou radicaux libres et d'éviter ainsi des réactions secondaires. 9 Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caractérisé en ce que la condi- tion de largeur thermique des raies de vibration est réalisée en cellule, refroidie ou non, les gaz étant contenus dans cette cellule (régime statique) ou traversant cette cellule (régime dynamique) ou réa- lisée par utilisation d'un jet moléculaire.