Home/To the Main Page Search/Search E-Mail
                       

ЛАБОРАТОРИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
им. Г. Н. ФЛЕРОВА

Основана 20 мая, 1957

Структура
Дирекция ЛЯР
Научный отдел
СГИ
АХО
ПТХО
Центр прикладной физики



ludmila@jinr.ru

Центр Прикладной Физики

  • Трековые мембраны, микро- и нано-пористые материалы

    В настоящее время нанотехнология является активно развивающейся областью, включающей широкий спектр научно-технических применений с использованием физических и химических методов и аппаратуры. Ускоренные тяжелые ионы являются одним из средств для модификации материалов и создания нано-метрических структур. Для этого имеются две возможности. Во-первых, нано-размерные образования могут быть получены при непосредственном воздействии ионов на кристаллическую решетку за счет передачи энергии в упругих и неупругих столкновениях в пределах треков ионов. Во-вторых, может быть применена обработка облученного материала в два этапа, включающая создание локальных радиационных дефектов с последующим химическим травлением этих дефектов, что приводит к образованию конечной структуры в материале. Травление треков тяжелых ионов является хорошо известным методом получения однородных микро- и нано-пор в диэлектриках. Одним из многих применений этого метода является изготовление мембран для микрофильтрации (ранее известных как "ядерные фильтры"), осуществленное в 70-х годах в Лаборатории ядерных реакций им. академика Г.Н.Флерова.

    Рис.1 Установка для облучения полимерных пленок на ускорителе ИЦ-100:
    вакуумная камера и лентопротяжный механизм.

    В настоящее время исследовательские работы и промышленное производство трековых мембран проводится с использованием ускорителей тяжелых ионов У-400 и ИЦ-100, оборудованных специализированными каналами для облучения полимерных пленок. Облученная пленка подвергается физико-химической обработке (сенсибилизация ультрафиолетовым излучением и химическое травление). Для контроля качества облучения и параметров трековых мембран (ТМ) используются сканирующий электронный микроскоп и различные порометрические методы. Они же используются в текущей работе при разработке новых нано- и микро-пористых материалов.

    Использование ускорителя У-400 для модификации материалов было начато в начале 90-х годов. Использовались пучки ионов различной зарядности. Ионы криптона и ксенона с энергией 2-2,5 МэВ/нуклон использовались для облучения полимерных материалов. Флюенс ионов на мишени варьировался в пределах от 104 до 1012 cm-2 в зависимости от конкретных задач. В начале текущего десятилетия в ФЛЯР был сооружен и введен в эксплуатацию циклический имплантатор ИЦ-100. Он принадлежит к новому поколению ускорителей и оборудован сверхпроводящим ECR - источником ионов и системой аксиальной инжекции ионов в камеру ускорителя. Этот компактный циклотрон с диаметром полюсов 1м генерирует пучки ионов ксенона, криптона и аргона высокой интенсивности с энергией 1.2 МэВ/нуклон. На выводном канале установлена система сканирования пучка в двух взаимо перпендикулярных плоскостях. Это обеспечивает однородное распределение имплантированных ионов по площади мишени (рис.1). Обычно при облучении полимерных материалов используются ионы Kr15+ и Xe23+, имеющие пробег в материале (полиэтилен терефталат) 16 и 20 μм, соответственно. Это позволяет обрабатывать пленки толщиной 10 и 20 μм (пучок проходит насквозь) и более толстые материалы при обработке поверхности.

                           

    Рис.2. Поперечный разрез трековых мембран из полиэтилен терефталата. На верхнем микро-фото видны цилиндрические параллельные поры с диаметром 0.8 μм. На нижнем микро-фото – пересекающиеся поры с диаметром 0.3 μм. Толщина мембран 10 и 12 μм, соответственно. Первая мембрана изготовлена для экспериментов по распространению ультразвуковых волн в пористой среде. Вторая мембрана предназначена для заданной микрофильтрации, например, для фильтрации питьевой воды.

    Технические возможности двух ускорителей позволили развернуть производство трековых мембран с плотностью пор в диапазоне от 104 до 3х109 cm2 и диаметрами пор от 20 нм до 5-7 μм (см. рис.2). Пленка из полиэтилен терефталата является в основном первичным материалом при массовом производстве трековых мембран. Однако, для специальных целей были использованы другие материалы. Например, были разработаны трековые мембраны на основе полиимида и полиэтилен нафталата, использованные как дифракционные фильтры в рентгеновской астрономии. Была разработана технология изготовления ТМ из фторполимеров. Были предложены различные методы модификации поверхности и объема материалов, включая изготовление композитных ТМ.


  • Фото трековых мембран [more...]

  • Последние публикации [more...]



<<< back

 
 
 
 
 
 
 
Почтовый адрес:
ЛЯР ОИЯИ, 141980 Дубна,
Московская область, Россия

Телефон:(7-49621)62-159
Факс:(7-49621) 28-933
Телекс: 911621 DUBNA SU
Эл.почта: yuliam@jinr.ru