Устройство для облучения полимерных пленок при изготовлении фильтровальных мембран Советский патент 1992 года по МПК B29C71/04 B01D67/00 B29L7/00 

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

При облучении полимерных материалов на пучках тяжелых ионов и последующих этапов сенсибилизации треков и их химического травления с целью изготовления трековых фильтровальных мембран со строго калиброванными отверстиями (лорами) важным параметром процесса служит отношение скорости травления деструктиропанного полимера (по треку тяжелого иона) Л к скорости травления необлученного полимера VB: у Vt/Vn. При этом, как известно, чем выше значение параметра у, тем лучше ка- ество получаемых фильтровальных мембран: снижается нижняя граница диаметров отверстий пор, вплоть до сотых долей микрометра (,1 мкм), а также улучшается структура фильтрационного канала, который становится более цилиндрическим из- за уменьшения величины отношения диаметра отверстий на поверхности Dn к диаметру отверстий в узком месте (шейке канала) 6ш(Оп/Ош 1). Поэтому увеличение

XI

XI

х|

ел оо

ю

со

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 устройство для облучения полимерных пленок при изготовлении фильтровальных мембран, содержащее камеру облучения с узлом для протяжки пленки и ускоритель тяжелых ионов.

Недостатком устройства явдяется 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 полиро- ванной 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 элемента с участком металлической полированной цилиндрической поверхности для

контакта с полимерной пленкой по всей ее ширине и подогревателя, вмонтированного в этот элемент.

На фиг.1 показан общий вид устройства

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

Устройство для облучения полимерных

пленок при изготовлении фильтровальных мембран содержит камеру облучения 1, сообщенную с источником вакуума (на черт, не показан), узел протяжки пленки, выполненный в виде подающей бобины 2 для размотки пленки, приемной бобины 3 для намотки пленки, направляющих валиков 4, управляющих элементов 5, регулирующих угловые скоргости вращения подающей 2 и приемной 3 бобин, прижимных валиков 6,обеспечивающих постоянство скорости перемотки пленки, и ведущего вала 7, задающего скот рость перемотки пленки. Устройство снаб1 жено установленными на входе через щель в камеру облучения 1 пучка ионов от ускорителя 8 тяжелых ионов азотными экранами 9, выполняющими роль диафрагмы для ограничения зоны облучения. В камере облучения 1 по ходу пленки размещены охлаждающий агрегат 10 контактного типа

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

Охлаждающий агрегат 10 выполнен о

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

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

рабочей поверхности охлаждающего агрегата 10 предусмотрена рамка 12.

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

для контакта с полимерной пленкой по всей ее ширине и подогревателя (на черт, не показан), вмонтированного в этот элемент.

Устройство работает следующим образом.

Устройство, перематывающее полимерную пленку, находится в вакуумной камере облучения 1, в которую через входную диафрагму - азотные экраны 9 вводится из ионопровода, соединяющего камеру 1 с ус

кррителем тяжелых ионов, пучок ускоренных 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 об- лучаемой пленки излучением от стенок камеры облучения 1. Полимерная пленка сматывается 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 облучения, 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 хладагента, подающегося в охлаждающий агрегат 11, так и механическим способом, а, кроме того, и варьированием скорости движения пленки. Механический способ осуществляется следующим образом, смещая направляющий валик 4 в положение, указанное штрихованными линиями (см. фиг.1) можно изменять площадь соприкосновения поверхности пленки и поверх- ности вращающегося барабана охлаждающего агрегата 10 и тем самым варьировать время охлаждения.

После того, как вся пленка с подающей бобины 2 перематывается на приемную бо- бину 3 заканчивается цикл облучения. Все агрегаты, имеющие низкую температуру, отогреваются (прекращается подача хладагенте 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 об- лученного на необлученный рулон полимерной пленки. Далее цикл повторяется в обратном порядке. Отогрев охлаждающих элементов необходим для предотвращения обмерзания при впуске в камеру 1 атмосферного воздуха.

Введение охлаждения пленки при облучении на ускорителях тяжелых ионов при прочих равных условиях позволяет: во-первых, получать ядерные фильтровальные мембраны из таких материалов, как полипропилен ПВДФ и других, которые характеризуются относительно низким значением параметра у - Vt/VB, 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 менее 0,1 мкм; в третьих, в несколько раз сократить время физико-химической обработки (травления и сенсибилизации) облученной пленки при изготовлении ядерных фильтрационных мембран. При мощности выделяемой ионным пучком на охлаждающем агрегате 10 и азотных экранах 9 около 10 Вт (что обеспечивает годовое производство ядерных фильтровальных мембран в 500 тыс.м2 с пористостью в 10% и диаметром отверстий пор 0,1 мкм) на охлаждение требуется менее 0,1 кг/ч жидкого азота. .

Формула изобретения

1.Устройство для облучения полимерных пленок при изготовлении фильтровальных мембран, содержащее камеру облучения с узлом для протяжки пленки и ускоритель тяжелых ионов, отличающееся тем, что, с целью повышения качества 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 додачи жидкого азота, узлом отогрева пленки и узлом регулирования температуры пленки при облучении.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что 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.

3.Устройство поп. 1,отличающее- с 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.

5

v /

.t

.

V

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