Исследование циркония как агента для очистки ксенона от примесей

В последние годы сжиженные инертные газы стали все чаще использоваться в медицинских и научных исследования. Из-за своих уникальных свойств они помогают людям проводить медицинские операции, делать высокоточную сварку и лазеры, а также исследовать Вселенную.

Однако достижение высокого уровня чистоты этих газов имеет решающее значение для успешного выполнения работы. Присутствие даже самого незначительного количества примесей, таких как кислород и водяной пар, может существенно повлиять на перенос света, энергии и заряда ионизации. Поэтому сейчас многие ученые нацелены на создание новых методов высокой очистки газов и использования их при работе.

Важность достижения экстремальных уровней чистоты особенно важна для работы детекторов, ионизаторов и лазеров. Основная часть из них работает на ксеноне.

Присутствие кислорода в смеси с ксеноном на уровне миллиардных долей приводит к тому, что время жизни свободных электронов составляет несколько сотен микросекунд. Чтобы представить это в приближении в реальности, можно соотнести это с работой детектора в целом. Этого времени достаточно лишь для того, чтобы он начал свою работу, а ионы стали дрейфовать. Таким образом нарушения начинаются еще до начала полноценной работы устройства.

Присутствие даже небольшого количества метана в ксеноне гасит молекулы, ответственные за флуоресценцию, что имеет решающее значение для многих экспериментов.

В следующем поколении детекторов, требующих больших расстояний дрейфа, достижение еще более высоких уровней чистоты крайне важная и серьезная проблема, которую необходимо преодолеть. Это жизненно необходимо для того, чтобы люди могли полноценно пользоваться оборудованием.

Затем очищенный ксенон переносится к баллоны для дальнейшей транспортировки и использования. Он необходим во множестве отраслей: от медицины до лазеров и науки. Везде требуется высокая точность и степень очистки вещества.

Несмотря на то, что многие технологии очистки показывают хорошие результаты, циркониевые устройства захвата в настоящее время остаются наиболее популярным методом очистки ксенона от примесей. Цирконий — исключительно эффективный абсорбент, поскольку его поверхность связывается практически с любыми газами, включая кислород, водяной пар, азот, углекислый газ и метан.

Циркониевые геттеры работают при температуре в несколько сотен градусов по Цельсию, что приводит к диффузии примесей, связанных с участками поверхности вещества, внутрь его объема, освобождая поверхность для дополнительного захвата примесей. Эффективность этого метода увеличивается с повышением температуры из-за уменьшения времени диффузии.

Обладая исключительной эффективностью, цирконий эффективно удаляет неприятные газы, такие как O2 и N2, и снижает их концентрации ниже фоновых уровней с эффективностью очистки за один проход более 99,9%.

Даже метан, который трудно удалить из смеси газов, может быть выведен из смеси при температуре до 450 °C и скорости потока до 2,5 л/мин. Хотя стоит следить за насыщением мест абсорбции после 13 мг.