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Lexikon der Optik: Isotopentrennung mit Lasern

Isotopentrennung mit Lasern, ein Verfahren der molekülselektiven Photochemie in der Gasphase. Diese Laseranwendung beruht auf der Isotopieverschiebung, d.h. der Tatsache, daß die atomaren bzw. molekularen Spektrallinien unterschiedlicher Isotope gegeneinander verschoben sind. Strahlt man mit einem hinreichend schmalbandigen Laser geeigneter Frequenz in das Isotopengemisch ein, dann gelingt es, selektiv nur das gewünschte Isotop für eine Reaktion zu aktivieren. Für Atome, insbesondere solche mit höherer Kernladungszahl (z.B. seltene Erden, Uran, Transurane), wird meist eine Mehrstufenionisation bevorzugt, während für Moleküle die Multiphotonenionisation, die Photoprädissoziation und die Dissoziation im kombinierten IR-UV-Laserstrahlungsfeld angewendet werden. Im Falle der Moleküldissoziation müssen die Dissoziationsprodukte (Radikale) zur Vermeidung der Rückreaktion durch geeignete Akzeptoren gebunden werden, während bei der isotopenselektiven Ionisation eine einfache Trennung der geladenen von den ungeladenen Spezies (z.B. durch ein elektrisches Feld) möglich ist. Zur Gewährleistung einer hohen Selektivität der I. m. L. ist der zwischenmolekulare Energieaustausch durch Stoßrelaxation so klein wie möglich zu halten, z.B. durch Arbeiten bei niedrigen Drücken oder mit Atom- bzw. Molekularstrahlen. Das führt zu großen Anreicherungsgraden in den Endprodukten, bedeutet aber relativ niedrige Umsatzmengen, so daß im Anwendungsfalle meist eine Kompromißlösung gewählt wird. Prinzipiell sind wegen der hohen Selektivität durch die I. m. L. Anreicherungsgrade möglich, wie sie mit den konventionellen Verfahren der Isotopenanreicherung nicht erreicht werden.

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