Техника - молодёжи 2009-10, страница 33
Ионный терминал: оконечное устройство линии транспортировки ионов, через которое они направляются в камеру облучения Шибер - устройство для управления поступлением ^ ионов в камеру Камера, в которой происходит облучение полимерной плёнки Криозмеевик - часть системы откачки газов, образующихся при перемотке плёнки. П ро изводител ьность системы - 50 гыс. л/с Высоковакуумные турбонасосы\ Vi Подающий и принимающий барабаны у устройства перемотки плёнки Рис. /. Камера перемотки плёнки - так называется агрегат, где полимерная плёнка подвергается «ионной бомбардировке» Фотохимическая сенсибилизация треков ультрафиолетовым излучением, 310 нм Треки ионов в толще полимерного материала Полимерная плёнка, облучённая на циклотроне м и Поры, сформированный на месте вытравленных треков NaOH СН3СООН НгО Вытравливание треков и формирование лор Рис. 2. Схема формирования сквозных пор в полимерной плёнке Обычно для трековой мембраны выбирают возможно более плотный полимер, чтобы получающиеся поры сильнее отличались от структуры основного вещества: чем сильнее трек отличается от состава материала, тем лучше качество мембраны. Технологически всё выглядит так. Рулон плёнки, автоматически перекатываясь с одного вала на другой, в специальной камере (рис. 1) облучается ионами, поступающими от ускорителя. Здесь задаётся плотность пор на квадратном сантиметре. Поры распределяются по площади полимера, как ионы в пучке — вероятностным образом. Затем плёнка проходит стадию фотосенсибилизации — обрабатывается ультрафиолетовым излучением. Его воздействие на остатки разорванных молекул в треках ускоряет последующее химическое травление. Меняя в процессе травления режим химической обработки — температуру, концентрацию или время обработки химическим веществом, можно задавать необходимый размер пор в мембране. На одной и той же установке мы делаем мембраны с порами 30 или 50 нм, 4 или 7 мкм. То есть на стадии химической обработки можно варьировать диаметр пор в диапазоне нескольких порядков. Производительность ускорителя, «пересчитанная» в количество конечного продукта, зависит от диаметра и плотности пор мембран. Одним из типичных значений для ускорителей ЛЯР является производство 100 кв. м плёнки в час. Для проектируемого ускорителя проекта «Бега» производительность будет в несколько раз выше, потому что он будет оптимизирован под заданное отношение A/Z {атомного веса химического элемента к заряду иона), и в нём не будет лишних для данного применения «опций»: возможности варьирования магнитного поля и других параметров. В год ускоритель должен быть способен произвести до миллиона квадратных метров трековых мембран. Стрельба инертным газом По плёнке бьют залпами ионов инертных газов. Почему именно ими? «Мы берем ионы инертных газов по многим причинам, — поясняет Павел Апель. - Эти частицы удобны тем, что в силу химической инертности ничего не портят в ионном источнике и мишени». Ионы какого элемента выбрать для бомбардировки полимера, зависит от многих факторов. Например, от ускорителя, Ионы одного и того же газа могут для какого-то ускорителя подойти, а для другого — нет. Скажем, для ускорителя типа тандем, где в первой части ускоряются отрицательно заряженные ионы, потом они перезаряжаются и ускоряются уже с положительным зарядом, не применяются те химические элементы, которые не могут давать отрицательных ионов. Ещё один критерий для выбора газа — его атомный вес. Чем тяжелее ионы, тем лучшей «травимостью» обладают получаемые треки, и тем проще получить поры нанометрового диапазона. Чем определяется размер ускорителя Для того чтобы производство было экономичным, необходимо опти мальное соотношение стоимости затрат на производство и качества продукта. Поэтому при создании «технологического» ускорителя нужно, с одной стороны, минимизировать его габариты и энергопотребление, а с другой стороны - энергия пучка ускорителя должна быть достаточной для того, чтобы пробить плёнку нужной толщины. И атомный вес ионов должен быть достаточно высок, чтобы пробить в плёнке трек с подходящим радиационным нарушением. Кроме того, интенсивность пучка должна быть экономически оправданной. Из этих соображений и выбирают ускорители. |
