Устройство для облучения полимерных пленок при изготовлении фильтровальных мембран

 

Использование: облучение полимерных пленок на ускорителях тяжелых ионов при изготовлении фильтровальных мембран. Сущность изобретения: устройство содержит ускоритель тяжелых ионов, камеру облучения с, узлом для протяжки пленки, азотные экраны. Внутри камеры расположены охлаждающий агрегат контактного типа с линиями подачи жидкого азота и узел отогрева пленки. Охлаждающий агрегат выполнен в виде металлического сосуда с полированной плоской или цилиндрической боковой поверхностью, контактирующей с полимерной пленкой. Он заполнен хладагентом - жидким азотом или его парами и расположен вблизи к азотным экранам. Образующая его цилиндрической поверхности направлена параллельно щели входа пучка ускоренных ионов. Узел отогрева пленки представляет собой участок полированной цилиндрической металлической поверхности , контактирующей с полимерной пленкой по всей ее ширине. Он имеет вмонтированный в него подогреватель. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. w Ч Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4950848/05 (22) 07.05.91 (46) 23.11.92. Gen. t4 43 (71) Исследовательский центр прикладной ядерной физики при Объединенном институте ядерных исследований (72) А.Ю.Дидык, Е.Д.Воробьев, В.И.Кузнецов и В.Д.Шестаков (73) Исследовательский центр прикладной ядерной физики при Объединенном институте ядерных исследований (56) Патент США . М 3438504, кл. 210-483, В 01 О 39/14, опублик. 1969.

Патент США

t4 3529157, кл. 250-83, 6 01 Т 5/00, о публик.

1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫХ MEMSPAH (57) Использование: облучение полимерных пленок.на ускорителях тяжелых ионов при

Изобретение относится к области техники облучения материалов ускоренными ионами и может быть использовано для об лучения полимерных материалов в широком температурном интервале на ускорителях тяжелых ионов.

При облучении полимерных материалов на пучках тлжелых ионов и последующих этапов сенсибилиэации треков и их химического травления с целью изготовления трековых фильтровальных мембран со строго калиброванными отверстиями (порами) важным параметром процесса. служит отношение скорости травления деструктирован5LI,, 1777582 АЗ (si)s 8 29 С 71/04, 8 01 0 67/00 //

829 1 7:00 изготовлении фильтровальных мембран.

Сущность изобретения: устройство содержит ускоритель тяжелых ионов, камеру облучения г., узлом для протяжки пленки, азотные экраны, Внутри камеры расположены охлаждающий агрегат контактного типа с линиями подачи жидкого азота и узел отогрева пленки. Охлаждающий агрегат выполнен в виде металлического сосуда с полированной плоской или цилиндрической боковой поверхностью, контактирующей с полимерной пленкой. Он заполнен хладагентом — жидким азотом или его парами и расположен вблизи к азотным экранам. Образующая его цилиндрической поверхности направлена параллельно щели входа пучка ускоренных ионов. Узел отогрева пленки представляет собой участок полированной цилиндрической металлической поверхности, контактирующей с полимерной пленкой по всей ее ширине, Он имеет вмонтированный в него подогреватель. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ного. полимера (no треку тяжелого иона) Ч к скорости травления необлученного полимера Чв уЧ /Ч . При этом, как известно, чем выше значение параметра у. тем лучше качество получаемых фильтровальных мембран: снижается нижняя граница диаметров отверстий пор, вплоть до сотых долей микрометра (D<0.1 мкм}, а также улучшается структура фильтрационного канала, кото-, рый становится более цилиндрическим иэза уменьшения величины отношения диаметра отверстий на поверхности Эр к диаметру отверстий в узком месте (шейке . канала} Ош(0п/Ощ 1}. Поэтому увеличение

1777582 параметра у при облучении тяжелыми ионами с определенным зарядом ядра существенно улучшает характеристики ядерных фильтровальных мембран и расширяет диапазон масс тяжелых ионов, которые могут быть использованы в технологии производства ядерных мембран.

Известно устройство для облучения полимерных. пленок, содержащее узел протяжки пленки и камеру облучения пленки зараженными частицами в виде осколков деления урана..

Недостатком известного устройства является невозможность получения достаточно калиброванных отверстий мембран, что снижает их качество.

Ближайшим по технической сущности к предложенному решению является устройстао для облучения полимерных пленок при изготовлении фильтроаальных мембран, содержащее камеру облучения с узлом для протяжки пленки и ускоритель тяжелых ионов.

Недостатком устройства является сравнительно низкий параметр у, что снижает качество мембран и сужает диапазон облучаемых пленок.

Цель изобретения — повышение качества мембран и расширение диапазона обучаемых пленок.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для облучения полимерных пленок при изготовлении фильтровальных мембран, содержащее камеру облучения с узлом для протяжки пленки и ускоритель тяжелых ионов, согласно изобретению снабжено установленными на входе через щель. пучка ионов в камеру облучения, которая сообщена с источником вакуума, азотными экранами и размещенными в камере облучения по ходу пленки охлаждающим агрегатом контактного типа с линиями подачи жидкого азота, узлом отогрева пленки и узлом регулирования температуры пленки при облучении.

При этом охлаждающий агрегат выполнен в виде металлического сосуда с полированной рабочей плоской или цилиндрической боковой поверхностью для контакта с полимерной пленкой, заполненного хладагентом в виде жидкого азота или его паров и расположенного вблизи азотных экранов с воэможностью размещения его рабочей поверхности или ее образующей параллельно щели входа пучка ионов в камеру облучения.

Узел отогрева пленки выполнен в виде алемента с участком металлической полированной цилиндрической поверхности для контакта с полимерной пленкой по всей ев ширине и подогревателя, вмонтированного в этот элемент.

На фиг.1 показан общий вид устройства

5 с цилиндрической поверхностью охлаждающего агрегата; на фиг.2 — общий вид устройства с плоской рабочей поверхностью охлаждающего агрегата.

Устройство для облучения полимерных

10 пленок при изготовлении фильтровальных мембран содержит камеру облучения 1, сообщенную с источником вакуума(на черт. не показан), узел протяжки пленки, выполненный в аиде подающей бобины 2 я размот15 ки пленки, приемной бобины 3 для намотки пленки, направляющих валиков 4, управляющих элементов 5, регулирующих угловые скорости вращения подающей 2 и.приемной

3 бобин, прижимных валиков 6, обеспечивв20- ющих постоянство скорости перемотки пленки, и ведущего вала 7, задающего ско; рость перемотки пленки. Устройство снаб жено установленными на входе через щель в камеру облучения 1 пучка ионов от ускори25 теля 8 тяжелых ионов азотными экранами 9, выполняющими роль диафрагмы для огра-. ничения зоны облучения. B камере облучения 1 по .ходу пленки размещены охлаждающий агрегат 10 контактного типа

30 с линиями подачи жидкого азота, узел 11 отогрева пленки и узел регулирования тем- . пературы пленки при облучении (на фиг. не показан).

Охлаждающий агрегат .10 выполнен в

35 виде металлического сосуда с полированной рабочей плоской (фиг 2) или цилиндрической (фиг.1) боковой поверхностью для контакта с полимерной пленкой, заполненного хладагентом.в виде жидкого. азота или

40 его паров и расположенного вблизи азотHblx экранов 9 с возможностью размещения его рабочей поверхности или ее образую. щей параллельно щели входа пучка ионов в камеру облучения 1. Для прижима пленки к

46 рабочей поверхности охлаждающего агрегата 10 предусмотрена рамка 12.

Узел 11 отогрева пленки выполнен в виде элвментв с участком металлической полированной цилиндрической поверхности .

50 для контакта с полимерной пленкой по всей, ее ширине и подогревателя (на черт. нв показан), вмонтированного в этот элемент, Устройство. работает следующим обрезом.

56 Устройство, перематывающее полимерную пленку, находится в вакуумной. «амере облучения 1, s которую через входную диафрагму — азотные экраны 9 вводится из ионопровода. соединяющего камеру 1 с ускорителем тяжелых ионов, пучок ускорен1?77582 ных тяжелых ионов с определенной энергией и массой ионов, Пучок ионов сканирует по всей площади облучения, задаваемой диафрагмой 9, которая одновременно служит азотным экраном. исключающим нагрев облучаемой пленки излучением от стенок камеры облучения 1, Полимерная пленка сматывзется с подающей бобины 2, проходит через направляющие валики 4, прижимаются к ведущему валу 7 прижимными валками 6, а затем входит в контакт с охлаждающим агрегатом 10, к которому в случае конструкции. изображенной на фиг.2 прижимаются рамкой 12, затем пленка отогревается до комнатной температуры путем контакта с узлом отогрева 11 и наматывается на приемную бобину 3. Управляющие элементы 5 регулируют линейные скорости подающей 2 и приемной 3 бобин, поддерживая их постоянными и совпадающими со скоростью вращения ведущего вала 7.

Предполагаются два типа устройств облуче-. ния, позволяющие получать как разные углы входа в пленку(см. фиг,1), так и одинаковые (см, фиг.2) ° Изменение температуры пленки может достигаться как изменением температуры хлздагента. подающегося в охлаждающий агрегат 11, так и механическим способом. а, кроме того, и варьированием скорости движения пленки. Механический способ осуществляется следующим обра. зом, смещая направляющий валик 4 в положение, указанное штрихованными линиями (см. фиг.1) можно изменять площадь соприкосновения поверхности пленки и поверхности вращающегося барабана охлаждающего агрегата 10 и тем самым варьировать время охлаждения.

После того, как вся пленка с подающей .бобины 2 перематывается на приемную бобину 3 заканчивается цикл облучения. Все агрегаты, имеющие низкую температуру, отогреваются (прекращается подача хладагента и они продуваются нагретым воздухом) до комнатной температуры. Камера облучения 1 отделяется or вакуумного ионопровода разделительным шибером и . осуществляется подача воздуха в камеру облучения 1, а затем производится замена об- лученного на необлученный рулон полимерной пленки. Далее цикл повторяет. ся в обратном порядке. Отогрев охлаждаю» щих элементов необходим для предотвращения обмерэания при впуска в камеру 1 атмосферного воздуха, Введение охлаждения пленки при облучении на ускорителях тяжелых ионов при прочих равных условиях позволяет: во-первых, получать ядерные фильтровзльные мембраны из таких материалов, как полипропилен ПВДФ и других, которые характеризуются относительно низким значением параметра y - Ч /Ч», поскольку это отношение увеличивается при понижении температуры до 77 К примерно в три раза, во-вторых, получать калиброванные отверстия-поры в полимерных материалах с малым разбросом их диаметров (менее 5 ) и минимальными размерами мерзее 0.1 мкм: в третьих, 10 в несколько рзз сократить время физико-химической обработки (травления и сенсибилиэации) облученной . пленки при изготовлении ядерных фильтрационных мембран. При мощности выделяемой ион15 ным пучком на охлаждающем агрегате 10 и азотных экрайах 9 около 10 Вт (что обеспечивает годовое производство ядерных фильтровальных мембран в 500 тыс.м с пористостью в 10 и диаметром отверстий пор 0.1 мкм) на охлаждение требуется менее

0,1 кг/ч жидкого азота.

20

Формула изобретения

1. Устройство для облучения полимерных пленок при изготовлении фильтроваль25 ных мембран, содержащее камеру облучения с узлом для протяжки пленки и ускоритель тяжелых ионов, о т л и ч а ю щ еленными на входе через щель пучка ионов в камеру облучения, которая сообщена с источником вакуума, азотными экранами и размещенными в камере облучения по ходу пленки охлаждающим агрегатом контактного типа с линиями подачи жидкого азота, 35 узлом отогрева пленки и узлом регулирования температуры пленки при облучении.

40 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что охлаждающий агрегат выполнен в виде металлического сосуда с полированной рабочей плоской или цилиндрической боковой поверхностью для контакта с пол45 имерной пленкой, заполненного хладагентом в виде жидкого азота или его паров и расположенного вблизи азотных экранов с возможностью размещения его рабочей поверхности или ее образующей параллельно

60 щели входа пучка ионов в камеру облучения.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что узел отогрева пленки выполнен. в виде элемента с участком металлической полированной цилиндрической поверхности для контакта с полимерной пленкой по всей ее ширине и подогревателя, вмонтированного в этот элемент. е с я тем, что. с целью повышения качества

30 мембран и расширения диапазона облучаемых пленок, устройство снабжено установ1777582 риа. 8

Составитель Л.Кольцова

Техред М.Моргентал Корректор Л Лука

Редактор A.Бер

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул.Гагарина, 10!

Заказ 4130 Тираж Подекное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., l/5