Таким образом, после определения специальных,

специфических характеристик тяжелых ионов,

мы перейдем к их использованию в некоторых областях,

смежных областях науки и технологии.

В первую очередь я хотел бы рассказать о новых типах мембран,

так называемые трековые мембраны,

композитные системы для микро- и наноэлектроники,

которые тоже производятся с помощью тяжелых ионов.

Радиационного материаловедения — на мой взгляд

тоже очень интересного направление, в котором

эффективно используется пучки тяжелых ионов.

Естественно, все это влияет на создание нового поколения

ускорителей тяжелых ионов,

которые создаются под специальные задачи для медицины,

для радиационного материаловедения.

Это малогабаритные сильноточные

специальные ускорители — циклотроны.

Здесь эта наука продвинулась достаточно далеко.

И, наконец, нельзя не сказать об использовании

вот всей этой техники, пучков тяжелых ионов

для ядерной медицины.

Ядерные мембраны — что это такое?

Значит, ну вот некие лозунги написаны.

Мембранная фильтрация по совокупности своих техник,

экономических показателей является технологией 21 века.

Т. е. насколько было известно и насколько

раньше использовались различные фильтры,

фильтровальные материалы, фильтровальные установки.

Они использовали специальные волоконные фильтры,

которые получались химическим способом.

Вот многие предприятия у нас в России

производили такие химические фильтры и их использовали.

Они достаточно ограничены по диаметру микропор,

которые играли роль фильтров.

И вот появилось новое совершенно направление

в ядерной физике — это мембранные, трековые мембраны,

мембранные технологии, которые сыграли высокую роль,

большую роль для использования в самых разных областях,

как раньше говорили, народного хозяйства и в медицине,

и в технике, и так сказать, и в пищевой промышленности

и других областях.

Сыграли и играют сейчас совершенно иную роль.

Мы можем моделировать размер этого фильтра,

размер этой поры, ее плотность,

ее, так сказать, форму и т. д. и т. п.

Так вот, основой чего является? Что за физика —

производство этих нуклеопор,

ядерных пор или этих вот, так сказать, мембранных фильтров?

Значит, тяжелые ионы, как я уже отмечал, обладают высокой,

высокими энергетическими потерями.

Они создают в веществе вдоль своего трека —

вдоль своей траектории —

области с плотностью высокой ионизацией,

в которых происходит, ну если это полимер, то

деструкция полимера, которая не видна

ни электронным микроскопом, ни, естественно, глазом.

Но уже вещество в этом, по длине трека

вещество это уже ионизировалось.

И память о проходившей частице уже

существует в этом полимере.

Потом происходит специальная обработка полимера.

Это химическая обработка, как правило,

которая превращает исходную пленку

в микрофильтрационную со сквозными порами

цилиндрической формы.

Размеры пор и их плотность можно регулировать.

Причем выбором ионизирующей частицы,

массой тяжелого иона и самой химической обработки.

Вот таким образом у нас впервые в ОИЯИ

создана технология производства ядерных мембран

с использованием уникальных пучков ускорителей тяжелых ионов,

наших ОИЯИвских ускорителей тяжелых ионов.

Ну вот здесь такая показана грубая схемка

изготовления ядерных мембран из полимерным материалов.

Это пучок ионов, который облучает ленту,

которая как в старых магнитофонах

вращается вдоль специальных барабанов.

Потом проходит химическую обработку

в специальных растворах, как правило, это плавиковая кислота.

И вот уже окончательно на барабан

наматывается облученная и готовая эта мембрана,

ядерная мембрана, как мы называем.

В лаборатории ядерных реакций существует

центр прикладной физики, которая занимается

производством и исследованиями

использования таких фильтров в самых разных областях.

Ну вот для интереса здесь на нижнем рисунке вы видите

фильтр, произведенный на тяжелых ионах,

по сравнению с человеческим волосом,

внизу показан его масштаб, его размеры.

Видно, что где-то здесь 7 микрон шкала эта.

И видно, насколько мелкие нуклеопоры эти,

которые были образованы в этих реакциях.

Это один из примеров, потому мы

получаем сейчас эти ядерные фильтры,

диаметр этих пор вплоть до сотен ангстрем,

т. е. уже нанопоры.

Интересный вот рисунок наверху вы видите.

На правом верхнем рисунке

мы видим отфильтрованный винный материал.

Это молодое вино, которое созревает,

только оно отфильтровано. И

видно вот эти биологические объекты —

так называемая винная плесень,

которая вот осталась на этом фильтре.

Это так называемый процесс сенсибилизации,

или так сказать остановки процесса брожения.

Если мы хотим в какой-то момент приостановить процесс брожения

в вине, мы можем профильтровать его

через вот такой наш фильтр.

Эти дрожжи, которые участвуют активно

в процессе брожения останавливаются,

и вино, в принципе, может храниться долгое время

не, так сказать, скисая, не, так сказать, не портясь.

Такую же вещь можно делать с пивом.

Сейчас, к сожалению, чтобы остановить процесс брожения

в пиве используются химикаты различные.

Но вот если использовать наши фильтры,

то процесс брожения можно остановить таким образом.

Ну наверное вопрос у всех: почему так не делают?

Из-за производительности.

Пока производительность таких фильтров достаточно низкая.

Нам же надо гектолитр в час разливать этого пива.

Производительность этого фильтра вот для этих

продуктов — для винных и пивных — где-то,

ну наверное, несколько литров за 10 секунд.

Т. е. явно для больших количеств, для больших

производств вот такая система не очень годится.

Хотя, она чрезвычайно эффективна и экологически чистая.

Вот такие фильтры, образцы этих фильтров мы

производим с использованием разных пучков

тяжелых ионов от — вот наверху показаны

фильтры размером с микрон — это микрометры

размер, а внизу уже нанометры.

Масштаб 20 нанометров — это одно отверстие.

Вот, так сказать вам и нанопоры, нанотехнологии.

Это вот циклотрон, специальный циклотрон,

построенный у нас в ЛЯРе, в ОИЯИ

для облучения полимерных пленок для производства фильтров.

Значит, вот такие характеристики:

максимальная ширина пленки — это 60 см,

скорость движения — от 1 до 100 см/с,

вот такая производительность.

Средняя производительность — 700 м/ч.

Т. е. 700 метров фильтров в час мы получаем,

используя циклотрон тяжелых ионов.

Ну для порядка, я боюсь ошибиться, цены меняются,

но 1 метр фильтров стоит вот где-то порядка

где-то около 800 до 1000 долларов.

Вот представляете, какая эффективность,

какая дополнительная, какой дополнительный источник

финансов внебюджетный мы можем иметь, используя

вот наши установки, производя фильтры.

Вот схематическое представление.

Облучение тяжелыми ионами.

Вот слева с ускорителя идут тяжелые ионы.

Потом имеется специальный,

это все в вакууме происходит, вакуумный ионопровод.

Специальные две электростатические системы,

которые сканируют пучок по пленке,

ширина которой, как я уже сказал 60 см,

в вакуумном объеме. И пленка вот таким образом облучается

и сворачивается в бобину.

Это вот второй этап — облучение пленки.

Потом ее травление в щелочи.

Потом ее травление вот в такой СН3СООН кислоте.

И наконец, промывка в дистилляте —

это уже последний этап. И вот уже получение

окончательной пленки.

Тяжелые ионы и высокие технологии. Ядерные мембраны

Физика тяжелых ионов

与讲师见面