Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ
Проведены экспериментальные исследования по получению образцов трековых мембран путем облучения полимерной монолитной пленки из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) ускоренными на предобдирочной секции Харьковского линейного ускорителя тяжелых ионов ЛУМЗИ ионами Ar¹²⁺ с энергией 1 МэВ/нукл. и последующей фи...
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2008
|
| Schriftenreihe: | Вопросы атомной науки и техники |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111547 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ / В.А. Бомко, А.Ф. Бурбан, И.В. Воробьева, А.Ф. Дьяченко, С.Н. Дубнюк, А.М. Егоров, В.Г. Журавлев, А.В. Заботин, Б.В. Зайцев, Б.Н. Зинченко, А.И. Кравченко, А.Ф. Кобец, М.С. Лесных, В.И. Мисюра, К.В. Павлий, В.Н. Решетников // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 179-183. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-111547 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1115472017-01-11T03:03:56Z Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ Бомко, В.А. Бурбан, А.Ф. Воробьева, И.В. Дьяченко, А.Ф. Дубнюк, С.Н. Егоров, А.М. Журавлев, В.Г. Заботин, А.В. Зайцев, Б.В. Зинченко, Б.Н. Кравченко, А.И. Кобец, А.Ф. Лесных, М.С. Мисюра, В.И. Павлий, К.В. Решетников, В.Н. Применение ускорителей Проведены экспериментальные исследования по получению образцов трековых мембран путем облучения полимерной монолитной пленки из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) ускоренными на предобдирочной секции Харьковского линейного ускорителя тяжелых ионов ЛУМЗИ ионами Ar¹²⁺ с энергией 1 МэВ/нукл. и последующей физико-химической обработкой облученной пленки для формирования пор заданного размера и плотности. Выполнены электронно-микроскопические исследования травления пор в полимерной пленке. Подготовлены образцы трековых мембран с диаметром пор ≥ 0,05 мкм для разработки мембран с бактериостатическим действием для систем водоподготовки. Проведено експериментальні дослідження з одержання зразків трекових мембран шляхом опромінення полімерної монолітної плівки з поліетилентерефталата (ПЭТФ) прискореними на передобдирковій секції Харківського лінійного прискорювача важких іонів ЛУМЗІ іонами Ar¹²⁺ з енергією 1 МеВ/н і наступною фізико-хімічною обробкою опроміненої плівки для формування пор заданого розміру й щільності. Виконано електронно-мікроскопічні дослідження травлення пор у полімерній плівці. Підготовлено зразки трекових мембран з діаметром пор ≥ 0,05 мкм для розробки мембран з бактеріостатичною дією для систем водопідготовки. Experimental researches on production of samples of track membranes by an irradiation of a polymeric monolithic polyethylentereftalat (PETF) film of accelerated Ar¹²⁺ ions with energy 1 МеV/u and the subsequent physical and chemical processing of the irradiated film for formation pores the set size and density are carried out on pre-stripping section of the Kharkov heavy ions linear accelerator MILAC. The electronic microscope researches of etching pores in polymeric film are executed. The carried out experimental researches have enabled to prepare samples of track membranes with a diameter pores ≥ 0,05 µm for development of membranes with bacteriostatic action for systems of water-preparation. 2008 Article Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ / В.А. Бомко, А.Ф. Бурбан, И.В. Воробьева, А.Ф. Дьяченко, С.Н. Дубнюк, А.М. Егоров, В.Г. Журавлев, А.В. Заботин, Б.В. Зайцев, Б.Н. Зинченко, А.И. Кравченко, А.Ф. Кобец, М.С. Лесных, В.И. Мисюра, К.В. Павлий, В.Н. Решетников // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 179-183. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111547 541.183.4 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Применение ускорителей Применение ускорителей |
| spellingShingle |
Применение ускорителей Применение ускорителей Бомко, В.А. Бурбан, А.Ф. Воробьева, И.В. Дьяченко, А.Ф. Дубнюк, С.Н. Егоров, А.М. Журавлев, В.Г. Заботин, А.В. Зайцев, Б.В. Зинченко, Б.Н. Кравченко, А.И. Кобец, А.Ф. Лесных, М.С. Мисюра, В.И. Павлий, К.В. Решетников, В.Н. Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ Вопросы атомной науки и техники |
| description |
Проведены экспериментальные исследования по получению образцов трековых мембран путем облучения полимерной монолитной пленки из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) ускоренными на предобдирочной секции Харьковского линейного ускорителя тяжелых ионов ЛУМЗИ ионами Ar¹²⁺ с энергией 1 МэВ/нукл. и последующей физико-химической обработкой облученной пленки для формирования пор заданного размера и плотности. Выполнены электронно-микроскопические исследования травления пор в полимерной пленке. Подготовлены образцы трековых мембран с диаметром пор ≥ 0,05 мкм для разработки мембран с бактериостатическим действием для систем водоподготовки. |
| format |
Article |
| author |
Бомко, В.А. Бурбан, А.Ф. Воробьева, И.В. Дьяченко, А.Ф. Дубнюк, С.Н. Егоров, А.М. Журавлев, В.Г. Заботин, А.В. Зайцев, Б.В. Зинченко, Б.Н. Кравченко, А.И. Кобец, А.Ф. Лесных, М.С. Мисюра, В.И. Павлий, К.В. Решетников, В.Н. |
| author_facet |
Бомко, В.А. Бурбан, А.Ф. Воробьева, И.В. Дьяченко, А.Ф. Дубнюк, С.Н. Егоров, А.М. Журавлев, В.Г. Заботин, А.В. Зайцев, Б.В. Зинченко, Б.Н. Кравченко, А.И. Кобец, А.Ф. Лесных, М.С. Мисюра, В.И. Павлий, К.В. Решетников, В.Н. |
| author_sort |
Бомко, В.А. |
| title |
Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ |
| title_short |
Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ |
| title_full |
Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ |
| title_fullStr |
Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ |
| title_full_unstemmed |
Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ |
| title_sort |
получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов лумзи |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Применение ускорителей |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111547 |
| citation_txt |
Получение трековых мембран с ультрамалыми порами на харьковском линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМЗИ / В.А. Бомко, А.Ф. Бурбан, И.В. Воробьева, А.Ф. Дьяченко, С.Н. Дубнюк, А.М. Егоров, В.Г. Журавлев, А.В. Заботин, Б.В. Зайцев, Б.Н. Зинченко, А.И. Кравченко, А.Ф. Кобец, М.С. Лесных, В.И. Мисюра, К.В. Павлий, В.Н. Решетников // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 179-183. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| series |
Вопросы атомной науки и техники |
| work_keys_str_mv |
AT bomkova polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT burbanaf polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT vorobʹevaiv polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT dʹâčenkoaf polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT dubnûksn polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT egorovam polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT žuravlevvg polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT zabotinav polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT zajcevbv polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT zinčenkobn polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT kravčenkoai polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT kobecaf polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT lesnyhms polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT misûravi polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT pavlijkv polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi AT rešetnikovvn polučenietrekovyhmembransulʹtramalymiporaminaharʹkovskomlinejnomuskoriteletâželyhionovlumzi |
| first_indexed |
2025-07-08T02:19:11Z |
| last_indexed |
2025-07-08T02:19:11Z |
| _version_ |
1837043445282111488 |
| fulltext |
УДК 541.183.4
ПОЛУЧЕНИЕ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН С УЛЬТРАМАЛЫМИ ПОРА-
МИ НА ХАРЬКОВСКОМ ЛИНЕЙНОМ УСКОРИТЕЛЕ ТЯЖЕЛЫХ
ИОНОВ ЛУМЗИ
В.А. Бомко, А.Ф. Бурбан, И.В. Воробьева, А.Ф. Дьяченко, С.Н. Дубнюк, А.М. Егоров,
В.Г. Журавлев, А.В. Заботин, Б.В. Зайцев, Б.Н. Зинченко, А.И. Кравченко, А.Ф. Кобец,
М.С. Лесных, В.И. Мисюра, К.В. Павлий, В.Н. Решетников
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
E-mail: kobets@kipt.kharkov.ua
Проведены экспериментальные исследования по получению образцов трековых мембран путем облуче-
ния полимерной монолитной пленки из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) ускоренными на предобдирочной
секции Харьковского линейного ускорителя тяжелых ионов ЛУМЗИ ионами Ar12+ с энергией 1 МэВ/нукл. и
последующей физико-химической обработкой облученной пленки для формирования пор заданного размера
и плотности. Выполнены электронно-микроскопические исследования травления пор в полимерной пленке.
Подготовлены образцы трековых мембран с диаметром пор ≥ 0,05 мкм для разработки мембран с бактери-
остатическим действием для систем водоподготовки.
1. ВВЕДЕНИЕ
Полимерные трековые мембраны являются уни-
кальным видом фильтров, так как все поры в них
имеют одинаковые размеры и ориентацию. Тре-
ковые мембраны характеризуются высокой селек-
тивностью в процессе фильтрации, биологической
инертностью, радиационной безопасностью, глад-
кой поверхностью, низким уровнем дефектности,
малой дисперсией диаметров пор. Размер пор может
изменяться от десятков ангстрем до нескольких ми-
крон, что позволяет использовать эти мембраны для
ультратонкой финишной фильтрации, невозможной
при использовании других типов фильтров.
Высокоэнергетичные тяжелые ионы, проходя че-
рез полимерную пленку, вступают в кулоновское вза-
имодействие с электронной подсистемой полимера,
что сопровождается интенсивной передачей энергии.
Энергия сообщается среде локально вдоль траекто-
рии частицы, при этом происходит возбуждение и
ионизация атомов, что приводит к образованию
сплошного протяженного дефекта структуры или
трека. Для получения пор малого диаметра и цилин-
дрической формы необходимо, чтобы скорость трав-
ления вдоль треков была намного выше скорости
травления неповрежденного полимера. Это достига-
ется за счет увеличения атомного номера и энергии
облучаемых ионов и условий дальнейшей физико-хи-
мической обработки облученной пленки на стадиях
сенсибилизации и травления треков.
Для получения полимерных трековых мембран
наиболее часто используют высокоэнергетичные тя-
желые ионы, которые создают в треках достаточную
дефектность для того, чтобы скорость травления
вдоль треков vl (назовем эту скорость линейной)
была гораздо больше радиальной (перпендикуляр-
ной к траектории иона) скорости травления vr. При
условии vl >> vr удается получать сквозные поры до-
статочно маленького диаметра. Например, при трав-
лении треков ионов Xe с энергией 1 МэВ/нукл. в
ПЭТФ пленках получены сквозные поры диаметром
≤ 10 нм [1,2]. Методика производства фильтров пу-
тем облучения полимерных пленок тяжелыми иона-
ми отработана и успешно используется на практике.
Гораздо меньше исследованы возможности исполь-
зования для производства мембран более легких
ионов типа ионов Ar [3,4]. Считается, что дефект-
ность в ядре трека таких ионов недостаточна для
того, чтобы выполнялось условие vl >> vr, которое
необходимо для травления сквозных пор диаметром
< 0.1 мкм. Выполненные нами эксперименты [5,6]
показали, что выбор определенных условий сенси-
билизации позволяет заметно увеличить линейную
скорость травления треков ионов Ar в ПЭТФ
пленках и получить сквозные поры диаметром ≥0,05
мкм.
2. ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЛУМЗИ
В Национальном научном центре «Харьковский
физико-технический институт» накоплен большой
опыт разработки, сооружения и эксплуатации ли-
нейных ускорителей тяжелых ионов. На Харь-
ковском линейном ускорителе тяжёлых ионов ЛУМ-
ЗИ [7], который ускоряет ионы довольно широкого
диапазона масс до энергии 8,5 МэВ/нукл., ведутся
непрерывные работы по совершенствованию суще-
ствующих ускоряющих структур, разработке, иссле-
дованию и внедрению новых перспективных мето-
дов ускорения, а также проводятся работы по фун-
даментальным и прикладным исследованиям[8]. На
базе разработанной в ННЦ ХФТИ модификации
встречно-штыревой ускоряющей структуры
(ВШУС) [9] осуществлена реконструкция предобди-
рочной и основной секции ускорителя ЛУМЗИ.
Впервые эта перспективная ускоряющая структура
была внедрена в действующем крупном ускорителе
и показала свою высокую эффективность. Линей-
ный ускоритель ЛУМЗИ (Рис.1) состоит из инжек-
тора тяжёлых ионов (1), предобдирочной ускоряю-
щей секции с A/q=15 (2), основной ускоряющей сек-
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.179-183.
179
mailto:kobets@kipt.kharkov.ua
ции с A/q=5 (3), инжектора легких ионов (4),
предобдирочной ускоряющей секции с A/q=4 (5), ка-
мер обдирки (6), отклоняющих магнитов (7) и систе-
мы ионного облучения (8).
Рис.1. Схема линейного ускорителя тяжёлых ионов
ЛУМЗИ
Основная секция ускорителя ЛУМЗИ длиной
11,25 м и диаметром вписанной окружности 16-ти
гранного резонатора 1,5 м ускоряет ионы с A/q=5 на
частоте 47,2 МГц до энергии 8,5 МэВ/нукл. с интен-
сивностью ускоренного пучка до 1011част./с.
Первая предобдирочная секция линейного уско-
рителя ЛУМЗИ [10] длиной 4 м с поперечными раз-
мерами 0,9×1,1м с A/q=15 ускоряет ионы на частоте
47,2 МГц от 33 кэВ/нукл. до 1 МэВ/нукл. с интен-
сивностью ускоренного пучка до 1012част./с.
Вторая предобдирочная секция линейного уско-
рителя ЛУМЗИ [11] длиной 2,4 м и диаметром
1,05 м с A/q=4 в настоящее время находится в ста-
дии предпусковой наладки и предназначена для
ускорения ионов на частоте 47,2 МГц от
30 кэВ/нукл. до 1 МэВ/нукл. с интенсивностью
ускоренного пучка до 1013част./с.
3. ОБЛУЧЕНИЕ ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЁНКИ
В настоящее время на линейном ускорителе тя-
желых ионов ЛУМЗИ проводятся эксперименталь-
ные исследования по облучению пучками тяжелых
ионов полимерной пленки для получения трековых
мембран. В предобдирочной секции с A/q=15 уско-
рителя ЛУМЗИ ускоряются трехзарядные ионы ар-
гона Ar до энергии 1 МэВ/нукл. с интенсивностью
109…1010 част./с, затем на конденсированной мише-
ни в виде тонкой углеродной плёнки плотностью
1017…1018 атомов на 1 см2 происходит обдирка
ионов аргона до двенадцатизарядного состояния.
Облучение ПЭТФ пленки толщиной 6…10 мкм и
последующая физико-химическая обработка позво-
ляют получать опытные образцы трековых мембран
со сквозными порами диаметром ≥0,05 мкм. Для
обеспечения равномерного распределения треков в
полимерной пленке с заданной плотностью и
направленностью треков разработана система
ионного облучения (см. Рис.2) полимерной пленки
со сканированием пучка в горизонтальной плоско-
сти с частотой до 20 кГц и величиной синусоидаль-
ного напряжения до 20 кВ.
Рис.2. Схема системы ионного облучения
Ионопровод представляет собой вакуумную ка-
меру переменного сечения длиной 8 м с системой
высоковакуумной откачки. В камере облучения
(Рис.3) лентопротяжный механизм магнитофонного
типа подает в зону облучения со скоростью 1…
5 м/мин полимерную пленку толщиной 6…10 мкм.
Рис.3. Камера облучения
4. ФОРМИРОВАНИЕ ПОР В ТРЕКОВЫХ
МЕМБРАНАХ
При создании трековых мембран с ультрамалы-
ми порами наиболее часто используются ускорен-
ные тяжелые ионы типа ксенона Xe, которые созда-
ют в треках достаточную дефектность для того, что-
бы скорость травления вдоль треков vl, т.е. линейная
скорость, была гораздо больше радиальной скорости
травления vr. При vl >> vr удается получать сквозные
поры диаметром ≥10 нм. Считается, что облучением
более легкими ионами (типа ионов Ar) невозможно
получить в ПЭТФ пленках сквозные поры диамет-
ром <0.1 мкм. Дефектность в ядре трека таких ионов
недостаточна для того, чтобы выполнялось условие
vl >> vr, которое необходимо для травления
сквозных пор наноразмеров. Однако, выполненные
нами исследования и эксперименты показали, что
выбор определенных условий сенсибилизации поз-
воляет заметно увеличить линейную скорость трав-
ления треков ионов аргона в ПЭТФ пленках и полу-
чить сквозные поры диаметром 50 нм.
ПЭТФ (-COC6H4COOCH2CH2O-) пленка толщи-
ной 6 мкм облучалась ускоренными ионами аргона с
энергией 1 МэВ/нукл. Доза облучения соответство-
вала плотности треков 107…5⋅108 см-2. Использова-
лась комбинированная сенсибилизация облучением
пленок ультрафиолетом (УФ) с последующей вы-
держкой в диметилформамиде (ДМФ). Источником
УФ являлась ртутная лампа, имеющая максимум из-
лучения в интервале длин волн 320…360 нм. В каче-
стве сенсибилизирующего растворителя был выбран
диметилформамид, который значительно увеличива-
ет скорость травления треков тяжелых ионов. Все
образцы облучались УФ в течение 6 часов. При та-
кой длительности облучения в треках обеспечивает-
ся максимальная дефектность [3]. Перед травлением
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.179-183.
180
половина образцов выдерживалась в ДМФ в течение
15 минут. Травление пор проводилось в 0.5N и 2N
растворе NaOH при 55 и 70°C. При каждом времени
травления травились одновременно 2 образца: один
− облученный УФ и выдержанный в ДМФ (первый
режим сенсибилизации), второй − только облучен-
ный УФ (второй режим сенсибилизации).
Основная особенность наших экспериментов за-
ключалась в том, что информацию о глубине и диа-
метре пор мы получали прямым измерением этих
величин в электронных микроскопах, в отличие от
таких косвенных методов, как кондуктометрический
или метод пузырька.
Форма и размеры пор исследовались как на по-
верхности, так и в объёме протравленных плёнок
методами электронной микроскопии. Для исследо-
вания пор в объёме пленок протравленные образцы
раскалывались в жидком азоте и поверхности ско-
лов исследовались в растровом электронном микро-
скопе (JSM-840). Перед просмотром в электронном
микроскопе на торцевой скол и обе поверхности
пленки в вакууме 10-5 Торр напылялся слой золота
толщиной 40…45 нм. При такой толщине золота за-
ряд легко стекал с поверхностей пленки и получа-
лось стабильное изображение пор на торцевом ско-
ле. Поры на поверхности пленок исследовались в
трансмиссионном электронном микроскопе (ТЭМ-
125) методом оттененных реплик.
Для обоих режимов сенсибилизации исследована
зависимость длины пор на торцевых сколах от вре-
мени травления. Промежуток времени, после кото-
рого поры становятся сквозными, также как в [1],
будем называть временем прорыва. Зная время про-
рыва, можно оценить линейную скорость травления
пор для обоих режимов сенсибилизации, считая, что
за это время поры протравились на половину толщи-
ны пленки. Данные о длине пор в зависимости от
режима сенсибилизации и времени травления пред-
ставлены на Рис. 4.
0 1 2 3 4 5 6
0
1
2
3
L, мкм
t, час
UV, DFM
UV
Рис.4. Зависимости длины пор L на торцевых ско-
лах от режима сенсибилизации и времени травле-
ния при 55°С
Дополнительная обработка ПЭТФ пленок диме-
тилформамидом увеличивает как линейную, так и
радиальную скорости травления треков ионов Ar.
После такой обработки линейная скорость травле-
ния треков увеличивается быстрее, чем радиальная.
Это позволяет получать мембраны со сквозными по-
рами, диаметр которых изменяется от 50 нм до
нескольких микрон.
Повышение температуры травления до 70°С со-
кращает и время прорыва, в течение которого фор-
мируются сквозные поры минимального диаметра, и
время травления, необходимое для получения
сквозных пор заданного диаметра.
В 0.5N растворе NaOH увеличение диаметра пор
в процессе травления происходит медленно, что
позволяет получать мембраны с порами, диаметр ко-
торых отличается на небольшую величину ≈10 нм
(Рис.5).
Рис.5. Зависимости диаметров пор от режима сен-
сибилизации, времени и температуры травления в
0.5N растворе NaOH
Небольшая радиальная скорость травления обес-
печивает возможность наблюдать травление области
гало в структуре трека иона Ar. Основным недостат-
ком использования 0.5N раствора NaOH является
длительное время травления сквозных пор. Поэтому
этот режим травления интересен для научных иссле-
дований (Рис.6), но малоэффективен для произ-
водства мембран большой площади.
Рис.6. Трековая мембрана, полученная облучением
ПЭТФ пленки ионами Ar с энергией 1 MэВ/нукл. Тра-
витель: 0,5N раствор NaOH. Диаметр пор 0,06 мкм
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.179-183.
181
При травлении в 2N растворе NaOH увеличение
глубины и диаметра пор происходит с большой ско-
ростью (Рис.7).
Рис.7. Зависимости диаметров пор от режима сен-
сибилизации, времени и температуры травления в
2N растворе NaOH
Уже за 15 минут травления при 70°С образуются
сквозные поры диаметром ≥ 60 нм (Рис.8). При та-
ком процессе диаметр пор увеличивается быстро и
не удается получить информацию о распределении
дефектности в области трека. Большие радиальная и
линейная скорости травления позволяют получать
мембраны с диаметрами пор от 60 нм до нескольких
микрон при относительно коротких временах трав-
ления.
Рис.8. Трековая мембрана, полученная травлением
в 2N растворе NaOH
Трековые полиэтилентерефталатные мембраны
при хороших механических характеристиках, хими-
ческой и термостойкости имеют такие недостатки,
как высокая гидрофобность и отсутствие активных
функциональных групп на поверхности полимера.
Высокая гидрофобность мембран приводит к за-
грязнению их поверхности органическими веще-
ствами, которые, образовывая гелевый слой, могут
служить питательной средой для бактерий, таким
образом, приводя не только к первичному, но и вто-
ричному загрязнению – попаданию токсинов в
фильтрат. Исследованы способы получения поли-
мерных мембран с бактерицидными и бактериоста-
тическими свойствами. На данный момент бактери-
остатические мембраны практически не выпускают-
ся промышленностью. Чаще всего для предотвраще-
ния биозагрязнения мембран используют дезинфек-
цию мембранных установок, химическую или тер-
мическую обработку, которая в большинстве случа-
ев приводит к потере функциональных свойств мем-
бран и коррозии оборудования. Разработана методи-
ка иммобилизации хитозана на поверхности тре-
ковых полиэтилентерефталатных мембран. Метод
основан на гидролизе мембран в водном растворе
гидроксида натрия с последующей прививкой акри-
ловой кислоты и обработкой мембран раствором хи-
тозана.
В результате исследований получены полиэти-
лентерефталатные мембраны, которые имеют ста-
бильные во времени бактеростатические свойства.
Подходы и методологии получения полимерных
мембран с бактерицидными свойствами новые и
уникальные для мембранологии.
ВЫВОДЫ
Проведены исследования по созданию трековых
мембран путем облучения полимерной монолитной
пленки из полиэтилентерефталата ускоренными на
предобдирочной секции линейного ускорителя
тяжёлых ионов ЛУМЗИ ионами двенадцатизарядно-
го аргона с энергией 1 МэВ/нукл. и последующей
физико-химической обработкой облучённой пленки
для формирования пор заданного размера и плотно-
сти. Выявлены оптимальные условия облучения по-
лимерных пленок ионами аргона, разработаны мето-
дики физико-химической обработки полимерных
пленок и диагностики пор по всему объему треко-
вой мембраны, подготовлены экспериментальные
образцы трековых мембран с диаметром пор 50 нм.
Выполнены исследования по созданию бактери-
остатических и бактерицидных мембран на основе
трековых полиэтилентерефталатных мембран, моди-
фицированных олигомерными соединениями с бак-
терицидными свойствами. Полученные эксперимен-
тальные результаты показали, что модифицирован-
ные мембраны сохраняют бактерицидность в про-
цессе их эксплуатации, что вполне достаточно для
их применения в медицинской и фармацевтической
практике, а также в системах водоподготовки.
Работа выполнена при финансовой поддержке
проекта УНТЦ № 2476.
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.179-183.
182
ЛИТЕРАТУРА
1. P. Apel, A. Schulz, R. Spohr, C. Trautmann,
V. Vutsadakis // Nucl. Instr. and Meth. 1988,
v.B146, p.468.
2. E. Ferain, R. Legras // Nucl. Instr. and Meth. 2003,
B 208, p.115.
3. S.P. Тretyakova, G.N. Akapyev, V.S. Barashenkov,
L.I. Samoilova, V.A. Schegolev: Preprint JINR.
1976, 12-9526, Dubna, Russia.
4. S.P. Tretyakova, T.I. Kozlova, G.N. Akapyev //
JINR. 1976, Р-14-10235, Dubna, Russia.
5. M.T. Bryk, A.F. Kobets, A. Kryshtal, I.V.
Vorobyova, B.V. Zajtsev. Investigation of porous
structure in the PET films irradiated with Ar ions //
Nuclear Instruments and Methods in Physics Re-
search. 2006, B251, p.419-424.
6. К.Є. Бойко, В.О. Бомко, М.Т. Брик і інші.
Дослідження процесу формування наскрізних
пор малого діаметра в поліетилентерефталатних
плівках, опромінених прискореними іонами
аргону // Магістеріум Серія «Хімічні науки».
2006, в.24, Київ: «НаУКМА», с.20-25.
7. В.О. Бомко, А.П. Кобець, Ю.П. Мазалов,
Б.І. Рудяк. Лінійний прискорювач важких іонів
ХФТІ // УФЖ. 1998, т.43, №9, с.1144-1146.
8. В.А. Бомко, А.Ф. Дьяченко, А.Ф. Кобец и др.
Фундаментальные и прикладные исследования
на линейном ускорителе тяжелых ионов ЛУМ-
ЗИ // XI Международное совещание по примене-
нию ускорителей заряженных частиц в про-
мышленности и медицине (ICAA’05). 2005,
Санкт-Петербург, с.300-303.
9. V.A. Bomko, A.F. Dyachenko, A.F. Kobets, et al.
Interdigital accelerating H-structure in the multi-
charged ion linac (MILAC) // Review of Scientific
Instruments. 1998, v.69, N10, p.3537-3540.
10. В.А. Бомко, А.Ф. Дьяченко, А.Ф. Кобец и др.
Предобдирочная секция линейного ускорителя
многозарядных ионов с A/q=15 // Вопросы
атомной науки и техники. Серия «Ядерно-фи-
зические исследования» (6). 1989, №6, с.23-27.
11. V.A. Bomko, A.F. Dyachenko, A.P. Kobets, et аl.
New Prestripping Section of the MILAC Linear
Accelerator Designed for Accelerating a High Cur-
rent Beam of Light Ions // Proc. of the 10th Euro-
pean Particle Accelerator Conference EPAC-2006.
Edinburg, Scotland, 2006, p.1627-1629.
Статья поступила в редакцию 28.10.2007 г.
PRODUCTION OF TRACK MEMBRANES WITH ULTRASMALL PORES ON THE KHARKOV HEAVY
IONS LINEAR ACCELERATOR MILAC
V.A. Bomko, A.F. Burban, I.V. Vorobyova, A.F. Dyachenko, S.N. Dubnjuk, A.M. Yegorov, V.G. Zhuravlev,
A.V. Zabotin, B.V. Zajtsev, B.N. Zinchenko, A.I. Kravchenko, A.P. Kobets, M.S. Lesnykh, V.I. Misjura,
K.V. Pavlii, V.N. Reshetnikov
Experimental researches on production of samples of track membranes by an irradiation of a polymeric mono-
lithic polyethylentereftalat (PETF) film of accelerated Ar12+ ions with energy 1 МеV/u and the subsequent physical
and chemical processing of the irradiated film for formation pores the set size and density are carried out on pre-
stripping section of the Kharkov heavy ions linear accelerator MILAC. The electronic microscope researches of
etching pores in polymeric film are executed. The carried out experimental researches have enabled to prepare sam-
ples of track membranes with a diameter pores ≥ 0,05 µm for development of membranes with bacteriostatic action
for systems of water-preparation.
ОДЕРЖАННЯ ТРЕКОВИХ МЕМБРАН З УЛЬТРАМАЛИМИ ПОРАМИ НА ХАРКІВСЬКОМУ
ЛІНІЙНОМУ ПРИСКОРЮВАЧІ ВАЖКИХ ІОНІВ ЛУМЗІ
В.О. Бомко, А.Ф. Бурбан, І.В. Воробьова, А.Ф. Дьяченко, С.М. Дубнюк, О.М. Єгоров, В.Г. Журавльов,
О.В. Заботін, Б.В. Зайцев, Б.М. Зінченко, А.І. Кравченко, А.П. Кобець, М.С. Лєсних, В.І. Місюра,
К.В. Павлій, В.М. Решетников
Проведено експериментальні дослідження з одержання зразків трекових мембран шляхом опромінення
полімерної монолітної плівки з поліетилентерефталата (ПЭТФ) прискореними на передобдирковій секції
Харківського лінійного прискорювача важких іонів ЛУМЗІ іонами Ar12+ з енергією 1 МеВ/н і наступною
фізико-хімічною обробкою опроміненої плівки для формування пор заданого розміру й щільності. Виконано
електронно-мікроскопічні дослідження травлення пор у полімерній плівці. Підготовлено зразки трекових
мембран з діаметром пор ≥ 0,05 мкм для розробки мембран з бактеріостатичною дією для систем
водопідготовки.
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.179-183.
183
production of TRACK MEMBRANES With ultrasmall pores on the Kharkov heavy ions linear accelerator MILAC
ОДЕРЖАННЯ ТРЕКОВИХ МЕМБРАН З УЛЬТРАМАЛИМИ ПОРАМИ НА ХАРКІВСЬКОМУ ЛІНІЙНОМУ ПРИСКОРЮВАЧІ ВАЖКИХ ІОНІВ ЛУМЗІ
|