Способ определения плотности перфорации пленочных полимерных материалов

(51) 01 15/08 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ используемых для очистки питьевой воды, в медицине для фильтрации плазмы крови и биологических жидкостей, для фильтрации воздуха в помещениях с особо чистыми условиями и других областях. Способ определения плотности перфорации пленочных полимерных материалов включает облучение материалов пучком ускоренных частиц и обработку сигналов, связанных с порами, при этом предварительно, или во время пропускания пучка через пленку, облучают металлическую мишень с теми же энергетическими характеристиками, что и пленка, которую размещают в поле сканирования пленки пучком ускоренных частиц, при этом,мишень совмещают с детектором характеристического излучения,которое преобразуют в электрические сигналы, и по количеству ускоренных частиц, попавших на металлическую мишень, судят о количестве потенциальных отверстий фильтра и о плотности перфорации. Технический результат изобретения заключается в возможности определения плотности перфорации пленочных полимерных материалов в период облучения ускоренными частицами.(72) Лысухин Сергей НиколаевичТулеушев Адил ЖианшаховичКадыржанов Кайрат КамаловичДмитриев Сергей Николаевич Тетерев Юрий ГеннадьевичГикал Борис Николаевич(73) Дочернее государственное предприятие (на праве хозяйственного ведения) Институт ядерной физики Республиканского государственного предприятия (на праве хозяйственного ведения) Национальный ядерный центр Республики Казахстан Министерства энергетики и минеральных ресурсов Республики КазахстанОбъединенный Институт Ядерных Исследований(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПЕРФОРАЦИИ ПЛЕНОЧНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к области изготовления мембранных фильтров на основе трековых мембран, 24459 Изобретение относится к области изготовления мембранных фильтров на основе трековых мембран,используемых для очистки питьевой воды, в медицине для фильтрации плазмы крови и биологических жидкостей, для фильтрации воздуха в помещениях с особо чистыми условиями и других областях. Известен способ определения пористости полимерного покрытия (А.с.1824543, кл. 01 15/08, 1993) путем погружения образца с испытываемым покрытием в раствор, содержащий компонент с окислительными свойствами,регистрации химических изменений в порах покрытия, с последующим подсчетом размеров и числа пор, в котором перед погружением образца в раствор,содержащий азотную и фтористоводородную кислоту в соотношении 1(25), на подложку наносят сначала резистивный слой вакуумным напылением, затем выдерживают образец в растворе 3-5 мин при комнатной температуре, а пористость подсчитывают по числу белых точек,образующихся в результате взаимодействия раствора с резистивным слоем. Недостатком способа является определения числа пор и плотности перфорации после изготовления трековой мембраны, что исключает корректировку технологического процесса. Известен также способ определения проницаемости полимерных покрытий (А.с.1723500, кл. 01 15/08, 1992) путем нанесения покрытия па перфорированную подложку,приведения в контакт с агрессивной средой и определения в местах перфорации количества проникающих через покрытие ионов, в котором на границе раздела подложка - покрытие в местах перфорации размещают индикаторные электроды второго рода, концентрацию анализируемого иона в агрессивной среде выбирают в соответствии с произведением растворимости соединения,образующего индикаторный электрод, после установления стационарного значения потенциала индикаторного электрода увеличивают концентрацию исследуемого иона в агрессивной среде, по интервалу времени от момента увеличения концентрации до начала изменения потенциала рассчитывают коэффициент диффузии иона в покрытии, а по установившемуся значению потенциала рассчитывают коэффициент проницаемости покрытия. Этому способу свойственен тот недостаток, что числа пор и плотности перфорации определяют после изготовления ядерной мембраны. В способе определения пористости твердых тел(А.с.1721474, кл. 01 15/08, 1992),заключающемся в облучении материала ионизирующим излучением и регистрации вторичного излучения, облучение осуществляют рентгеновским излучением или гамма-излучением дозой 106-5107 Р, производят термо- и/или фотостимуляцию, в качестве вторичного излучения регистрируют плотность тока экзоэмиссии или кинетическую энергию экзоэлектронов и, путем сравнения с градуировочными зависимостями, судят 2 о пористости твердых тел. Способ дает возможность определения проницаемости в случае трековых мембран уже после их изготовления, но не позволяет судить о пористости или плотности перфорации во время их изготовления. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому,является способ определения пористости трековых мембран (патент 2107279, кл. 01 15/08, 1998), путем выделения и обработки сигналов, связанных с порами, в котором мембрану облучают пучком ускоренных на циклотроне частиц, а выделение сигналов,связанных с порами, осуществляют путем измерения энергетического спектра частиц,прошедших через поры и непосредственно через пленку мембраны, затем определяют площади энергетических пиков частиц, прошедших через поры и пленку мембраны, а по их отношению определяют пористость. Основным недостатком способа, как и всех описанных выше, является определение пористости и плотности перфорации уже после технологического процесса изготовления мембран и невозможность оперативного влияния на технологический процесс их изготовления на первом этапе - операции облучения ускоренными частицами полимерной пленки. Технический результат изобретения заключается в возможности определения плотности перфорации пленочных полимерных материалов в период облучения ускоренными частицами. Указанный технический результат достигается в способе определения плотности перфорации пленочных полимерных материалов, включающем облучение материалов пучком ускоренных частиц и обработку сигналов, связанных с порами, тем, что предварительно или во время пропускания пучка через пленку облучают металлическую мишень с теми же энергетическими характеристиками, что и пленка, которую размещают в поле сканирования пленки пучком ускоренных частиц, при этом мишень совмещают с детектором характеристического излучения,которое преобразуют в электрические сигналы, и по количеству ускоренных частиц, попавших на металлическую мишень, судят о количестве потенциальных отверстий фильтра и о плотности перфорации. На фиг,показана экспериментальная зависимость выхода рентгеновских квантов от тока пучка К 12 на мишени. Суть изобретения заключается в следующем. Облучение металлической мишени пучком ускоренных частиц с теми же энергетическими характеристиками, что и при облучении пленки,размещенной на пути пучка к полимерной пленке, и перемещаемой в поле сканирования пленки пучком ускоренных частиц,позволяет сохранить идентичность воздействия пучка в первом и втором случае. Совмещение металлической мишени с детектором характеристического излучения за мишенью позволяет,путем преобразования характеристического излучения в электрические сигналы, судить о количестве ускоренных частиц, 24459 прошедших через пленку, то есть, о количестве потенциальных отверстий фильтра и плотности перфорации. Отслеживание плотности перфорации по полю сканирования пучка во время технологического процесса дает возможность изготовления ядерных мембран с заданными свойствами. Способ реализован при облучении полиимидной пленки на ускорителе тяжелых ионов ДЦ-60(г.Астана). Пленку облучали пучком ускоренных частиц криптона с энергией 1 МэВ на нуклон. На пути пучка ускоренных частиц помещали серебряную мишень - пленку толщиной 25 мкм,осажденную электролитическим методом на медную фольгу толщиной 18 мкм. Ток пучка на мишени варьировался в диапазоне от 3.5 нА до 0.2 нА. Атомы серебряной мишени, взаимодействуя с ускоренным пучком ионов К 12, излучают характеристические рентгеновские кванты энергией 22.1 кэВ. Поток рентгеновских квантов инициирует свечение сцинтиллятора, которое преобразуется с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) в электрические импульсы. Схема измерения однородности пучка состояла из сцинтилляционного детектора марки БДС-8-01, источника питания 12 В, блока высокого напряжения в стандарте 3102, усилителя-дискриминатора в стандарте 2015, счетчика импульсов и аналого-цифрового преобразователя(АЦП) фирмы 2 МСВ. Набор и обработка спектров проводились с помощью программного обеспечения -32. Поток рентгеновских квантов инициирует свечение сцинтиллятора, которое преобразуется в ФЭУ в электрические импульсы. На ФЭУ от высоковольтного блока подается напряжение -700 В, которое с помощью набора сопротивлений равномерно распределяется по каскадам умножителя. После усиления и формирования в предусилителе импульсы поступают в спектрометрический усилитель-дискриминатор, где они усиливаются и дискриминируются по амплитуде. Сигнал со спектрометрического выхода усилителя поступает на вход АЦП, где преобразуется в цифровой код и передается в компьютер. Получив зависимость выхода вторичных рентгеновских квантов (фиг.) от ионного тока пучка ускоренных частиц - количества потенциальных отверстий в мембране, судят о плотности перфорации мембранного фильтра. Таким образом, пример реализации способа свидетельствует о возможности определения плотности перфорации трековых мембран в период облучения ускоренными частицами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ определения плотности перфорации пленочных полимерных материалов, включающий облучение материалов пучком ускоренных частиц и обработку сигналов, связанных с порами,отличающийся тем, что предварительно или во время пропускания пучка через пленку облучают металлическую мишень с теми же энергетическими характеристиками, что и пленка, которую размещают в поле сканирования пленки пучком ускоренных частиц, при этом мишень совмещают с детектором характеристического излучения, которое преобразуют в электрические сигналы, и по количеству ускоренных частиц, попавших на металлическую мишень, судят о количестве потенциальных отверстий фильтра и о плотности перфорации.