CN106178967B - 核孔膜大气辐照传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于核孔膜大气辐照的传动装置。这种装置主要应用领域包括核孔膜辐照加工、核孔膜制备等。一种核孔膜大气辐照传动装置，其主要特点在于包括有牵引机构和放卷机构及收卷机构；牵引机构上设有膜材料通过重离子束辐照的牵引臂；牵引机构上还设有重离子束辐照区域；在牵引臂上设有为重离子束辐照角度调节机构；牵引机构下方设有膜材料行走牵引力的伺服电机；牵引机构底部设有导轨，牵引机构在导轨上前后移动，以改变膜材料与重离子束流真空窗之间的距离；放卷机构设有多个放卷轴，在放卷轴上设有放卷压辊；收卷机构上设有多个收卷轴，在收卷轴上设有收卷压辊；收卷机构设有伺服电机。该装置适用于高能重离子辐照加速器辐照生产，在大气当中辐照，一次辐照多层；同时该装置可以灵活地改变空气层距离和辐照角度。

Description

核孔膜大气辐照传动装置

技术领域

本发明涉及一种适用于核孔膜大气辐照的传动装置。这种装置主要应用领域包括核孔膜辐照加工、核孔膜制备等。

背景技术

核孔膜，又称作核微孔膜或重离子微孔膜，它是制备主要包括重离子辐照和化学蚀刻。其中重离子辐照是最为关键的工序。重离子辐照通常采用反应堆和重离子加速器。重离子加速器按能量可分为小型的低能加速器和大型的高能加速器。小型的加速器能量3-5MeV/u，它的特点是设备价格低，入门门槛低，全世界有数十台低能加速器，利用小型加速器开展核孔膜生产，在国内外都普遍采用。国内有相关的专利报道，小型的加速器开展核孔膜生产等。这种生产方式发挥了小型加速器的特点，在真空靶室当中穿透一到两层核孔膜。这种方法的优点是成本低，但是受限于小型加速器的能量低，所以只能在真空中进行辐照，离子如果穿透空气层会损失能量，无法穿透薄膜。生产过程中需要频繁抽放真空，真空腔也不能设计太大，一次放的膜不能太多。另一方面，大型的高能加速器，能量最高可达50MeV/u,由于设备运行成本高，全世界仅有几台，在中国高能的重离子加速器仅有一台。高能重离子加速器最大的不足是运行成本太高。目前高能加速器运行一小时的经费数万元。辐照核孔膜市场价格每平米10-20元左右。采用小型加速器的生产方法，每小时1千平米左右，很难实现产业化。为了弥补高能加速器的设备运行经费过高的缺点，必须充分发挥高能加速器长处，极大的提高生产效率，才有可能实现产业化。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种核孔膜大气辐照传动装置。以解决核孔膜多卷大气辐照的技术问题。充分利用高能加速器的优势，极大地提高生产效率，克服高能加速器成本过高的缺点，实现高能加速器核孔膜辐照生产的产业化。

本发明的又一目的在于提供一种核孔膜大气辐照方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种核孔膜大气辐照传动装置，其主要特点在于包括有牵引机构和放卷机构及收卷机构；牵引机构上设有膜材料通过重离子束辐照的牵引臂；牵引机构上还设有重离子束辐照区域；在牵引臂上设有为重离子束辐照角度调节机构；牵引机构下方设有提供膜材料行走牵引力的伺服电机；牵引机构底部设有导轨，牵引机构在导轨上前后移动，以改变膜材料与重离子束流真空窗之间的距离；放卷机构设有多个放卷轴，在放卷轴上设有放卷压辊；收卷机构上设有多个收卷轴，在收卷轴上设有收卷压辊；收卷机构设有伺服电机提供收卷动力。膜材料通过放卷机构及收卷机构完成放卷和收卷。

所述的核孔膜大气辐照传动装置，所述的辐照角度调节范围为0-75度，0度表示重离子束流垂直膜材料表面入射。

所述的核孔膜大气辐照传动装置，还包括有所述的膜材料与重离子束流真空窗之间的距离调节范围为1-30cm。

所述的核孔膜大气辐照传动装置，所述的放卷的个数和收卷的个数相同，为1-20个。

所述的核孔膜大气辐照传动装置，所述的膜材料为单层膜或者复合多层膜。

所述的核孔膜大气辐照传动装置，还包括有所述的牵引机构和放卷机构及收卷机构均设有支架。

一种核孔膜大气辐照方法，其主要特点在于步骤为:

第一步将核孔膜大气辐照传动装置安装在重离子束流真空窗前，将待辐照的膜材料安置在放卷机构的放卷压辊上及收卷机构的收卷压辊上；

第二步通过牵引机构，膜材料从放卷机构放卷端牵引至重离子束辐照区域，通过牵引机构导轨调节重离子束流真空窗与膜材料的距离，根据辐照离子能量和射程调节距离，使得辐照的条件达到最佳；此外，通过牵引机构的牵引臂转动调节辐照角度，根据产品孔道角度的实际需求来调节角度；高能重离子束流穿过空气层对膜材料进行辐照；

第三步：膜材料辐照后通过收卷压辊，在收卷轴完成收卷。

所述的一种核孔膜大气辐照方法，所述的高能重离子包括Ar、Kr、Xe、Bi，能量范围为10-50MeV/u。

所述的一种核孔膜大气辐照方法，所述的薄膜辐照在大气条件下进行，辐照薄膜层数的范围是1-20层。

所述的一种核孔膜大气辐照方法，所述的待辐照膜厚度范围为5-100微米，膜材料包括PC、PET、PI。

所述的一种核孔膜大气辐照方法，所述的卷膜是单层膜或者复合多层膜。

本发明的有益效果是：在空气中辐照会损失能量，但是高能重离子加速器提供的重离子能量高，损失的小部分能量不会影响重离子的射程。而且重离子离子能量高，一次可以穿透几百微米厚的薄膜，可以辐照多层。空气中辐照不需要抽真空，设备稳定性高，同时不受空间的约束，可以大型化自动化的收放卷设备。一次辐照多层可以成倍的提高生产效率。多放多收设备可以使得生产规模扩大，设备运行稳定。牵引机构设计可以满足多种角度的辐照，不同空气层的自由调节。

经过多次生产实践验证，核孔膜大气辐照传动装置每小时的生产效率可达上万平米，每平米价格在10-20元，加速器运行成本几万元。该专利的不仅克服原有生产成本过高的不足，同时可以每小时带来数万元的经济效益。该装置可以极大的满足市场需求量，每年可以提供几百万平方米辐照膜，同时核孔膜的产品厚度可以由原来10-20微米，扩大到几十甚至上百微米，从而进一步提高核孔膜的力学性能，拓宽核孔膜产品应用。

附图说明：

图1一种核孔膜大气辐照传动装置的主视图；

图2为图1牵引机构的放大图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下面以具体事例，对本发明的内容进行详细的说明。

实施例1：见图1和图2，一种核孔膜大气辐照传动装置，包括有牵引机构1和放卷机构2及收卷机构3；牵引机构1上设有膜材料4通过重离子束辐照的牵引臂1.1；牵引机构1上两个牵引臂1.1之间设有重离子束辐照区域5；在牵引臂1.1上设有为重离子束辐照角度调节机构1.2；牵引机构1下方设有膜材料4行走牵引力的伺服电机1.3；牵引机构1底部设有导轨1.4，牵引机构1在导轨1.4上前后移动，以改变膜材料与重离子束流真空窗之间的距离；放卷机构2设有6个放卷轴2.1，在放卷轴2.1上设有放卷压辊2.2；收卷机构3上设有6个收卷轴3.1，在收卷轴3.1上设有收卷压辊3.2；收卷机构设有伺服电机3.3提供收卷动力。膜材料4通过放卷机构2及收卷机构3完成放卷和收卷。

所述的辐照角度调节范围为0-45度，0度表示重离子束流垂直膜材料表面入射。

所述的膜材料与重离子束流真空窗之间的距离调节范围为10-20cm。

所述的放卷的个数和收卷的个数相同，为各20个。

所述的膜材料为单层膜。

所述的牵引机构1和放卷机构2及收卷机构3均设有支架。

实施例2：见图1和图2，一种核孔膜大气辐照传动装置，包括有牵引机构和收放卷机构。待辐照的膜材料通过牵引机构固定；利用重离子束进行辐照，辐照角度可以通过牵引臂转动改变。牵引机构下方设有伺服电机，提供走料的牵引力。牵引机构底部设有导轨，牵引机构可以在导轨前后移动，从而改变辐照空气层距离。待辐照的膜材料通过收放卷机构完成收卷和放卷。收放卷机构放卷端设有多个放卷轴，待辐照膜经过一系列放卷压辊进入牵引机构进行辐照。薄膜经过辐照后，送回收卷端。收卷端设有多个收卷轴和收卷压辊。

所述的辐照角度调节范围为0-75度，0度表示重离子束流垂直膜材料表面入射。

所述的膜材料与重离子束流真空窗之间的距离调节范围为1-30cm。

所述的放卷的个数和收卷的个数相同，为各6个。

所述的膜材料为复合多层膜。

所述的牵引机构1和放卷机构2及收卷机构3均设有支架。

实施例3：一种核孔膜大气辐照方法，其主要特点在于步骤为:

第一步将核孔膜大气辐照传动装置安装在重离子束流真空窗前，将待辐照的膜材料安置在放卷机构2的放卷压辊2.2上及收卷机构3的收卷压辊3.2上；

第二步通过牵引机构1，膜材料从放卷机构2放卷端牵引至重离子束辐照区域，通过牵引机构导轨调节重离子束流真空窗与膜材料的距离，根据辐照离子能量和射程调节距离，使得辐照的条件达到最佳；此外，通过牵引机构的牵引臂转动调节辐照角度，根据产品孔道角度的实际需求来调节角度；高能重离子束流穿过空气层对膜材料进行辐照；

第三步：膜材料辐照后通过收卷压辊，在收卷轴完成收卷。

所述的高能重离子包括Ar，能量范围为10-50MeV/u。

所述的薄膜辐照在大气条件下进行，辐照薄膜层数的范围是12层。

所述的待辐照膜厚度范围为5微米，膜材料包括PC。

所述的卷膜是单层膜或者复合多层膜。

实施例4：一种核孔膜辐照方法，其步骤为:

第一步将待辐照的PC薄膜安置收放卷机构上，收放卷机构上设有一系列的放卷轴和放卷压辊，收卷轴和收卷压辊。放卷轴和收卷轴的个数都为20个。

第二步通过牵引机构，薄膜从收放卷机构放卷端牵引至重离子束辐照区域；采用量50MeV/u的Ar离子穿过空气层对薄膜材料进行辐照。空气层距离通过牵引机构导轨调节至20cm，辐照角度通过牵引机构的牵引臂转动调节为0度。

第三步：薄膜辐照后通过收卷压辊，在收卷轴完成收卷。

所述的高能重离子包括Kr，能量范围为10-50MeV/u。

实施例5：一种核孔膜辐照方法，其步骤为:

第一步将双层复合PET薄膜安置收放卷机构上，收放卷机构上设有一系列的放卷轴和放卷压辊，收卷轴和收卷压辊。放卷轴和收卷轴的个数都为8个。

第二步通过牵引机构，薄膜从收放卷机构放卷端牵引至重离子束辐照区域；采用量20MeV/u的Xe离子穿过空气层对薄膜材料进行辐照。空气层距离通过牵引机构导轨调节至5cm，辐照角度通过牵引机构的牵引臂转动调节为60度。

第三步：薄膜辐照后通过收卷压辊，在收卷轴完成收卷。

实施例6：一种核孔膜辐照方法，其特征在于步骤为:

第一步将PET薄膜安置收放卷机构上，收放卷机构上设有一系列的放卷轴和放卷压辊，收卷轴和收卷压辊。放卷轴和收卷轴的个数都为8个。

第二步通过牵引机构，薄膜从收放卷机构放卷端牵引至重离子束辐照区域；采用量15MeV/u的Bi离子穿过空气层对薄膜材料进行辐照。空气层距离通过牵引机构导轨调节至5cm，辐照角度通过牵引机构的牵引臂转动调节为75度。

第三步：薄膜辐照后通过收卷压辊，在收卷轴完成收卷。

所述的高能重离子包括Xe，能量范围为10-50MeV/u。

实施例7：一种核孔膜大气辐照方法，其步骤为:

第一步将核孔膜大气辐照传动装置安装在重离子束流真空窗前，将待辐照的膜材料安置在放卷机构2的放卷压辊2.2上及收卷机构3的收卷压辊3.2上；

第二步通过牵引机构1，膜材料从放卷机构2放卷端牵引至重离子束辐照区域，通过牵引机构导轨调节重离子束流真空窗与膜材料的距离，根据辐照离子能量和射程调节距离，使得辐照的条件达到最佳；此外，通过牵引机构的牵引臂转动调节辐照角度，根据产品孔道角度的实际需求来调节角度；高能重离子束流穿过空气层对膜材料进行辐照；

第三步：膜材料辐照后通过收卷压辊，在收卷轴完成收卷。

所述的高能重离子包括Bi，能量范围为10-50MeV/u。

所述的薄膜辐照在大气条件下进行，辐照薄膜层数的范围是16层。

所述的待辐照膜厚度范围为5-100微米，膜材料PI。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核孔膜大气辐照传动装置，其特征在于包括有牵引机构和放卷机构及收卷机构；牵引机构上设有膜材料通过重离子束辐照的牵引臂；牵引机构上还设有重离子束辐照区域；在牵引臂上设有为重离子束辐照角度调节机构；牵引机构下方设有膜材料行走牵引力的伺服电机；牵引机构底部设有导轨，牵引机构在导轨上前后移动，以改变膜材料与重离子束流真空窗之间的距离；放卷机构设有多个放卷轴，在放卷轴上设有放卷压辊；收卷机构上设有多个收卷轴，在收卷轴上设有收卷压辊；收卷机构设有伺服电机。

2.如权利要求1所述的核孔膜大气辐照传动装置，其特征在于所述的辐照角度调节范围为0-75度，0度表示重离子束流垂直膜材料表面入射。

3.如权利要求1所述的核孔膜大气辐照传动装置，其特征在于还包括有所述的膜材料与重离子束流真空窗之间的距离调节范围为1-30cm。

4.如权利要求1所述的核孔膜大气辐照传动装置，其特征在于所述的放卷轴的个数和收卷轴的个数相同，为1-20个。

5.如权利要求1所述的核孔膜大气辐照传动装置，其特征在于所述的膜材料为单层膜或复合多层膜。

6.如权利要求1所述的核孔膜大气辐照传动装置，其特征在于还包括有所述的牵引机构和放卷机构及收卷机构均设有支架。

7.一种采用权利要求1-6任一所述的核孔膜大气辐照传动装置进行核孔膜大气辐照的方法，其特征在于步骤为：

第一步将核孔膜大气辐照传动装置安装在重离子束流真空窗前，将待辐照的膜材料安置在放卷机构的放卷压辊上及收卷机构的收卷压辊上；

第二步通过牵引机构，膜材料从放卷机构放卷端牵引至重离子束辐照区域，牵引机构导轨调节重离子束流真空窗与膜材料的距离，根据辐照离子能量和射程调节距离，使得辐照的条件达到最佳；通过牵引机构的牵引臂转动调节辐照角度，根据产品孔道角度的实际需求来调节角度；高能重离子束流穿过空气层对膜材料进行辐照；

第三步：膜材料辐照后通过收卷压辊，在收卷轴完成收卷。

8.如权利要求7所述的一种核孔膜大气辐照方法，其特征在于所述的高能重离子包括Ar、Kr、Xe、Bi，能量范围为10-50 MeV/u。

9.如权利要求7所述的一种核孔膜大气辐照方法，其特征在于所述的膜材料辐照在大气条件下进行，辐照的膜材料层数的范围是1-20层。

10.如权利要求7所述的一种核孔膜大气辐照方法，其特征在于所述的待辐照膜厚度范围为5-100微米，膜材料包括PC、PET、PI。