Устройство для облучения полимерных пленок при изготовлении фильтровальных мембран

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК В 297:00 ЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕК ПАТЕНТУ.92. Бюл. М 43едовательский центр прикладной физики при Объединенном инстирных исследованийДидык, Е.Д.Воробьев, В.И.КузнеД.Шестаковедовательский центр прикладной физики при Объединенном инстиных исследованийнт США04, кл. 210-483, В 01 О 39/14, опубнт США57, кл. 250-83, 6 01 Т 5/00, опублик. ОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ПОЛ 1 Х ПЛЕНОК ПРИ ИЗГОТОВЛЕЛЬТРОВАЛЬНЫХ МЕМБРАН льзование: облучение полимерных а ускорителях тяжелых ионов при Изобретение относится к области техники облучения материалов ускоренными ионами и может быть использовано для об лучения полимерных материалов в широкомтемпературном интервале на ускорителях тяжелых ионов.При облучении полимерных материалов нв пучках тяжелых 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 отно.шение скорости травления деструктирован 777582 АЗ 29 С 71/04, В 01 О 67/00 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 егоцилиндрической 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 (по треку тяжелого иона) Ч к скорости травления необлученного полимера Чв.7 МЧв. 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 (00,1 мкм), а также улучшается структура фильтрационного канала, кото-, рый становится более цилиндрическим иэза уменьшения величины отношения диаметра отверстий на поверхности Оп к диаметру отверстий в узком месте (шейке . канала) Ош(Оп/Ош 1). Поэтому увеличениепараметра 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 уранаНедостатком известного устройства является невозможность получения достаточно калиброванных отверстий мембран, что снижает их качество.Ближайшим по технической сущности к предложенному решению является устрой- стао для облучения полимерных пленок при изготовлении фильтровальных 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 возможностью 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 евширине и подогревателя, вмонтированногов этот элемент.На фиг.1 показан общий вид устройства5 с цилиндрической поверхностью охлаждающего агрегата; на фиг.2 - общий вид устройства с плоской рабочей поверхностьюохлаждающего агрегата.Устройство для облучения полимерных10 пленок при изготовлении фильтровальныхмембран содержит камеру облучения 1, сообщвнную с источником вакуума(на черт, непоказан), узел протяжки пленки, выполненный в виде подающей бобины 2 юя размот 15 ки пленки, приемной бобины 3 для намоткипленки, направляющих валиков 4, управляющих элементов Ь, регулирующих угловыескорости вращения подающей 2 и,приемной3 бобин, прижимных валиков 6, обеспвчивв 20 ющих постоянство скорости перемоткипленки, и ведущего вала 7, задающего ско;рость перемотки пленки. Устройство снабжено установленными на входе через щельв камеру облучения 1 пучка ионов от ускори 25 теля 8 тяжелых ионов азотными экранами 9,выполняющими роль диафрагмы для огра-.ничения зоны облучения. В камере облучения 1 по ходу пленки размещеныохлаждающий агрегат 10 контактного типа30 с линиями подачи жидкого азота, узел 11отогрева пленки и узел регулирования температуры пленки при облучении (на фиг. непоказан),Охлаждающий агрегат 10 выполнен в35 виде металлического сосуда с полированной рабочей плоской (фиг.2) или цилиндрической (фиг,1) боковой поверхностью дляконтакта с полимерной пленкой, заполненного хладагентом.в виде жидкого азота или40 его паров и расположенного вблизи азотных экранов 9 с возможностью размещенияего рабочей поверхности или ее образующей параллельно щели входа пучка ионов вкамеру облучения 1, Для прижима пленки к45 рабочей поверхности охлаждающего агрегата 10 предусмотрена рамка 12.Узел 11 отогрева пленки выполнен в виде элвмента с участком металлической полированной цилиндрической поверхности80 для контакта с полимерной пленкой по всей, ее ширине и подогревателя (на черт. нв показан), вмонтированного в этот элемент,Устройство работает следующим обрезом.55 Устройство, перематывающее полимерную пленку, находится в вакуумной амереоблучения 1, в которую через входную диафрагму - азотные экраны 9 вводится изионопровода, соединяющего камеру 1 с ускорителем тяжелых ионов, пучок ускорен 17758210 20 25 35 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 от вакуумного ионопровода разделительным шибером и .осуществляется подача воздуха в камеру облучения 1, а затем производится замена облучен ного на необлученный рулон полимерной пленки. Далее цикл повторяется 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 у - 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 мег ее 0,1 мкм; в третьих,в несколько рзз сократить время физико-химической обработки (травления и сенсибилиэации) облученной. пленки при изготовлении ядерных фильтрационных мембран, При мощности выделяемой ион 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.4 Формула изобретения 1. Устройство для облучения полимерных пленок при изготовлении фильтровальных мембран, содержащее камеру облучения с узлом для протяжки пленки и ускоритель тяжелых ионов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что. с целью повышения качества 30 мембран и расширения диапазона облучаемых пленок, устройство 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.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 пол 45 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 50 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.1777582 авиа. 8Составитель Л.КойщоваТехред М,Моргентал А,бер е ий комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагар Производственно.и 10 Заказ 4130 Тираж йодекное ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113036, Москва, Ж-ЗВ, Раушская наб., 4/