RU2077938C1 - Method of track membranes production - Google Patents

Method of track membranes production Download PDF

Info

Publication number
RU2077938C1
RU2077938C1 RU94042795A RU94042795A RU2077938C1 RU 2077938 C1 RU2077938 C1 RU 2077938C1 RU 94042795 A RU94042795 A RU 94042795A RU 94042795 A RU94042795 A RU 94042795A RU 2077938 C1 RU2077938 C1 RU 2077938C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
tracks
order
angle
ions
Prior art date
Application number
RU94042795A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94042795A (en
Inventor
Ю.Ц. Оганесян
С.Н. Дмитриев
А.Ю. Дидык
В.А. Щеголев
П.Ю. Апель
С.И. Бескровный
Original Assignee
Объединенный Институт Ядерных Исследований
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Объединенный Институт Ядерных Исследований filed Critical Объединенный Институт Ядерных Исследований
Priority to RU94042795A priority Critical patent/RU2077938C1/en
Publication of RU94042795A publication Critical patent/RU94042795A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2077938C1 publication Critical patent/RU2077938C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

FIELD: track membranes production. SUBSTANCE: method of track membrane production provides, that initial film is subjected to irradiation by accelerated heavy ions stream. Film is moved along several surfaces of second order crossing ions stream. Then film material is sensibilized in volume of obtained set of tracks, that have uniform angle distribution in planes normal to film surface, and then through holes are chemically etched in film at place of tracks. Film is moved along several second order surfaces located in series in direction of ions stream movement so, that film crosses the ions stream repeatedly and during each following crossing angle of ions stream falling on film surface is changed and so creating tracks structure as several sets of tracks with uniform angular distribution in each of several sets of planes differed from each other by plane angle to film surface. Side surfaces of circular cylinders or two truncated cones with common base are used as surfaces of second order. Generatrix of one of second order surfaces, as a version, is in plane perpendicular to ions stream direction. EFFECT: improved process. 4 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области мембранной технологии, а именно к методам изготовления пористых полупроницаемых мембран, применяемых в технологических процессах, связанных с очисткой различных сред от механических микропримесей. The invention relates to the field of membrane technology, and in particular to methods for the manufacture of porous semi-permeable membranes used in technological processes associated with the cleaning of various media from mechanical impurities.

Трековые мембраны изготавливают из листовых диэлектрических материалов (полимеры, слюда, стекло и т.п.) посредством облучения последних энергетичными заряженными частицами, которые при прохождении через вещество создают в нем вдоль своего пробега треки из радиационно деструктированного материала, с последующим химическим вытравливанием этого материала и образованием сквозных отверстий (пор), диаметр которых определяется временем травления [1-3]
Для массового производства трековых мембран используются два источника энергетичных заряженных частиц атомный реактор (осколки деления ядер урана) [2] и ускорители заряженных частиц (тяжелые ионы) [3] Каждый из этих источников имеет свои преимущества и недостатки. В частности, производительность процесса облучения на реакторе ограничена потоком осколков деления (не более 108 1/см2с), но угловое распределение осколков изотропно. Ускорители тяжелых ионов дают значительно большие потоки частиц (1012 1/см2с), но траектории пучков частиц от ускорителя существенно параллельны, что налагает ряд ограничений на процесс производства, о которых будет сказано ниже. Предлагаемые в настоящем патенте технические решения относятся к процессу производства трековых мембран с помощью ускорителя тяжелых ионов.
Track membranes are made of sheet dielectric materials (polymers, mica, glass, etc.) by irradiating the latter with energetic charged particles, which, when passing through a substance, create tracks of radiation-degraded material in it along its path, followed by chemical etching of this material and the formation of through holes (pores), the diameter of which is determined by the etching time [1-3]
For mass production of track membranes, two sources of energetic charged particles are used: an atomic reactor (uranium fission fragments) [2] and charged particle accelerators (heavy ions) [3] Each of these sources has its advantages and disadvantages. In particular, the productivity of the irradiation process at the reactor is limited by the flow of fission fragments (not more than 10 8 1 / cm 2 s), but the angular distribution of the fragments is isotropic. The accelerators of heavy ions produce significantly larger particle fluxes (10 12 1 / cm 2 s), but the paths of particle beams from the accelerator are substantially parallel, which imposes a number of restrictions on the production process, which will be discussed below. The technical solutions proposed in this patent relate to the process of manufacturing track membranes using a heavy ion accelerator.

Основное свойство трековых мембран, отличающее их от других типов мембран, высокая селективность (все одиночные поры имеют одинаковый диаметр с отклонением не более 5%). Но из-за хаотичности распределения треков по поверхности материала часть треков располагается относительно близко друг к другу, так что при последующем их растравливании каналы образующихся цилиндрических пор могут соединиться, образуя сдвоенные (или строенные) поры, эффективный диаметр которых оказывается больше заданного номинального, что приводит к снижению селективности. Доля таких перекрывающихся пор в общем количестве тем, больше, чем больше плотность пор на единицу площади (или пористось мембраны). The main property of track membranes, distinguishing them from other types of membranes, is high selectivity (all single pores have the same diameter with a deviation of no more than 5%). But due to the randomness of the distribution of tracks on the surface of the material, some of the tracks are relatively close to each other, so that upon their subsequent etching, the channels of the resulting cylindrical pores can connect, forming double (or structured) pores, the effective diameter of which is greater than the specified nominal, which leads to reduce selectivity. The proportion of such overlapping pores in the total number is greater, the greater the density of pores per unit area (or porous membrane).

Если облучаемая тяжелыми ионами пленка пересекает зону облучения перпендикулярно к потоку ионов, исходящих от ускорителя, то для определения доли сдвоенных пор можно воспользоваться математическим расчетом [4] вероятности перекрытия кругов одинакового диаметра, распределенных хаотически по плоскости:

Figure 00000002

где
W вероятность перекрытия кругов,
d диаметр,
N плотность на 1 см2.If the film irradiated with heavy ions crosses the irradiation zone perpendicular to the flow of ions emanating from the accelerator, then to determine the fraction of double pores, you can use the mathematical calculation [4] of the probability of overlapping circles of the same diameter distributed randomly along the plane:
Figure 00000002

Where
W probability of overlapping circles,
d diameter
N density per 1 cm 2 .

В приложении к трековой мембране, в которой все треки ориентированы под прямым углом к плоскости мембраны, величина W означает долю сдвоенных пор в общем их количестве. Пользуясь формулой (1) и задаваясь определенной величиной W (в каждом конкретном случае она определяется функциональным назначением будущей трековой мембраны), можно рассчитать максимально допустимую величину N, а именно

Figure 00000003

Например, задаем величину W 0,01 и диаметр пор d 0,2 мкм. Тогда N ≅ 8•106 1/см2 и пористость мембраны (отношение общей площади пор к 1 см2 поверхности мембраны)
Figure 00000004
т.е. 0,25% Очевидно, что мембрана с такой пористостью будет иметь довольно низкую производительность. Поэтому снижение доли перекрывающихся пор в трековых мембранах, изготавливаемых с использованием ускорителя, дает возможность, с одной стороны, увеличить пористость мембраны с сохранением селективности, с другой - при заданной пористости улучшить ее селективные свойства.When applied to a track membrane, in which all tracks are oriented at right angles to the plane of the membrane, the value of W means the fraction of double pores in their total number. Using formula (1) and setting a specific value of W (in each case, it is determined by the functional purpose of the future track membrane), we can calculate the maximum allowable value of N, namely
Figure 00000003

For example, we set the value of W to 0.01 and the pore diameter d of 0.2 μm. Then N ≅ 8 • 10 6 1 / cm 2 and the porosity of the membrane (the ratio of the total pore area to 1 cm 2 of the membrane surface)
Figure 00000004
those. 0.25% Obviously, a membrane with such porosity will have a rather low productivity. Therefore, a decrease in the proportion of overlapping pores in track membranes manufactured using an accelerator makes it possible, on the one hand, to increase the porosity of the membrane while maintaining selectivity, and, on the other hand, to improve its selective properties for a given porosity.

Известно техническое решение, [3] позволяющее снижать долю перекрывающихся пор. Это достигает тем, что в процессе облучения пленки, непрерывно протягиваемой через зону облучения, изменяют угол падения ионов на поверхность пленки. При таком способе облучения вместо части сдвоенных (строенных) пор получают перекрещивающиеся поры, сохраняющие номинальный диаметр на обеих поверхностях пленки (снижения селективности не происходит). Поясним на примере (фиг.1). Если за время прохождения материала через зону облучения ΔT в окрестность будущей поры A попадают два иона, но один в момент t1 (соответственно, угол входа относительно нормали к поверхности α1 ), а второй в момент t2 (угол входа α2 ), то в результате в данном месте пленки образуются две одиночные перекрещивающиеся поры.A technical solution is known [3] that allows to reduce the proportion of overlapping pores. This is achieved by the fact that during the irradiation of a film continuously stretched through the irradiation zone, the angle of incidence of ions on the surface of the film is changed. With this method of irradiation, instead of part of the doubled (built) pores, intersecting pores are obtained that retain the nominal diameter on both surfaces of the film (selectivity is not reduced). Let us illustrate with an example (Fig. 1). If during the passage of the material through the irradiation zone ΔT, two ions fall into the vicinity of the future pore A, but one at the moment t 1 (respectively, the entrance angle relative to the normal to the surface α 1 ), and the second at the time t 2 (entrance angle α 2 ), then, as a result, at this point in the film two single intersecting pores are formed.

В техническом решении [3] используемом нами в качестве прототипа, полимерная пленка в виде рулонного материала протягивается через зону облучения пучком тяжелых ионов от ускорителя. В зоне облучения пленка огибает боковую поверхность пассивно вращающегося кругового цилиндра, при этом угол падения ионов на поверхности пленки (угол между направлением потока ионов и нормалью к поверхности пленки) изменяется в пределах ±40o. Таким образом, в материале создают структуру треков (будущих пор), направления осей которых перекрещиваются в пределах ±40o в плоскостях, перпендикулярных оси огибаемого пленкой цилиндра (соответственно, перпендикулярных плоскости трековой мембраны). Математический расчет доли сдвоенных пор в этом случае затруднен, но можно воспользоваться следующей оценкой. В данном случае изменение угла происходит в одной плоскости и существует минимальный угол αmin= α21 (соответственно Δtmin=t2-t1), ), ниже которого каналы пор остаются перекрытыми. Поясним на примере. Пусть облучаемой пленки 1=10 мкм, задаваемый диаметр пор d=0,2 мкм. Тогда минимальный угол, на который должны расходиться треки в окрестности A, равен αmin= arctg d/l = 1,145°. Это означает, что при прохождении через зону облучения, имеющую угловой раствор 80o, число сдвоенных пор уменьшится в среднем в 80o/1,145o=70 раз, т.е. в рассмотренном выше примере при заданной W=0,01 пористость P=0,0025•70=0,175, т.е. 17,5%
Данный способ [3] позволяет существенно увеличить пористость трековых мембран при заданной селективности, но на практике к трековым мембранам предъявляются еще большие требования, особенно в процессах, связанных со стерилизацией фильтруемых сред.
In the technical solution [3] used by us as a prototype, a polymer film in the form of a rolled material is stretched through the zone of irradiation with a beam of heavy ions from the accelerator. In the irradiation zone, the film envelopes the side surface of a passively rotating circular cylinder, while the angle of incidence of ions on the surface of the film (the angle between the direction of ion flow and the normal to the film surface) varies within ± 40 o . Thus, the structure of the tracks (future pores) is created in the material, the directions of the axes of which intersect within ± 40 o in planes perpendicular to the axis of the cylinder enveloped by the film (respectively, perpendicular to the plane of the track membrane). The mathematical calculation of the fraction of double pores in this case is difficult, but the following estimate can be used. In this case, the angle changes in one plane and there is a minimum angle α min = α 21 (respectively Δt min = t 2 -t 1 ),) below which the pore channels remain closed. Let us illustrate with an example. Let the irradiated film 1 = 10 μm, the specified pore diameter d = 0.2 μm. Then the minimum angle at which the tracks should diverge in the vicinity of A is α min = arctan d / l = 1,145 ° . This means that when passing through an irradiation zone having an angular solution of 80 o , the number of double pores will decrease on average by 80 o / 1,145 o = 70 times, i.e. in the above example, for a given W = 0.01, the porosity P = 0.0025 • 70 = 0.175, i.e. 17.5%
This method [3] allows to significantly increase the porosity of track membranes at a given selectivity, but in practice even greater requirements are imposed on track membranes, especially in processes associated with sterilization of filtered media.

Можно сказать, что в прототипе в облучаемом материале создается единственное множество треков, направления осей которых пересекаются в заданном интервале углов только в одном множестве плоскостей, а именно перпендикулярных плоскости пленки. Тем самым налагается ограничение на применение данного способа при изготовлении трековых мембран с высокой селективностью. We can say that in the prototype in the irradiated material creates a single set of tracks, the axes of which intersect in a given interval of angles in only one set of planes, namely perpendicular to the plane of the film. Thus, a restriction is placed on the use of this method in the manufacture of track membranes with high selectivity.

Предлагаемый новый способ решает задачу увеличения числа множеств треков за счет увеличения числа множеств плоскостей, каждое из которых характеризуется заданным плоскостным углом к поверхности пленки и в каждой плоскости задается интервал углов, под которыми оси треков могут пересекаться друг с другом. В этом состоит сущность предлагаемого способа. В результате в материале создают структуру треков, обеспечивающую лучшую селективность трековой мембраны по сравнению со способом по прототипу. The proposed new method solves the problem of increasing the number of sets of tracks by increasing the number of sets of planes, each of which is characterized by a given plane angle to the film surface and in each plane an interval of angles is set at which the axis of the tracks can intersect with each other. This is the essence of the proposed method. As a result, the track structure is created in the material, which provides better selectivity of the track membrane in comparison with the prototype method.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. Пленку протягивают через зону облучения потоком ионов от ускорителя, имеющих энергию и, соответственно пробег в облучаемом материале, превышающий в n раз (не менее, чем вдвое) толщину пленки. При этом пленку протягивают через зону облучения таким образом, чтобы при своем движении она пересекала поток ионов n раз. При каждом последующем пересечении пленкой зоны облучения изменяют угол падения потока ионов на пленку, перемещаемую по поверхности второго порядка, отличающихся друг от друга тем, что изменяется угол между направлением потока ионов и образующей линией поверхности второго порядка. Затем аналогично способу по прототипу проводят сенсибилизацию материала пленки в объеме треков, и далее химически вытравливают сквозные отверстия (поры) на месте треков. The proposed method is implemented as follows. The film is pulled through the irradiation zone by a stream of ions from the accelerator having energy and, accordingly, the path in the irradiated material, exceeding n times (not less than twice) the film thickness. In this case, the film is pulled through the irradiation zone so that during its movement it crosses the ion flux n times. At each subsequent intersection of the irradiation zone by the film, the angle of incidence of the ion flux onto the film moving along the second-order surface is changed, differing from each other in that the angle between the direction of the ion flux and the forming line of the second-order surface changes. Then, similarly to the prototype method, the film material is sensitized in the volume of the tracks, and then through holes (pores) are chemically etched in place of the tracks.

Примеры реализации способа. Examples of the method.

Пример 1. Используют поток ионов, имеющих пробег в облучаемом материале, превышающий более, чем в два раза толщину пленки из этого материала. Пленку непрерывно протягивают через зону облучения таким образом, что она при своем движении пересекает зону облучения дважды (фиг.2). В зоне облучения пленка опирается на пассивно вращающийся барабан в виде беличьего колеса с максимально возможной прозрачностью решетки спиц. Поток ионов, пробив один слой пленки, проходит в вакууме пространство, занимаемое барабаном и попадает на противоположную сторону пленки, описавшей зигзаг в лентопротяжном механизме, и вновь пробивает ее. При втором пересечении потока ионов пленка опирается на другой пассивно вращающийся барабан. Оси первого и второго барабанов развернуты в горизонтальной плоскости на угол 90°+β по отношению к направлению потока ионов. Размеры диафрагмы, ограничивающей зону облучения по вертикали, задают интервал углов (+α)-(-α) в вертикальных плоскостях, под которыми (относительно нормали) ионы падают на поверхность пленки. Таким образом, в пленке создают два множества треков, в каждом из которых треки имеют угловое распределение в интервале углов (+α)-(-α), но одно множество располагается в плоскостях, наклоненных к поверхности под углом +β, а другое под углом -β. Затем пленку сенсибилизируют ультрафиолетовым облучением и травят в щелочном растворе.Example 1. Use a stream of ions having a range in the irradiated material, more than more than twice the thickness of the film of this material. The film is continuously stretched through the irradiation zone so that it crosses the irradiation zone twice during its movement (Fig. 2). In the irradiation zone, the film rests on a passively rotating drum in the form of a squirrel wheel with the maximum possible transparency of the spoke lattice. The ion flow, breaking one layer of the film, passes in vacuum the space occupied by the drum and falls on the opposite side of the film, which described the zigzag in the tape drive mechanism, and again breaks it. At the second intersection of the ion flow, the film rests on another passively rotating drum. The axes of the first and second drums are rotated in a horizontal plane at an angle of 90 ° + β with respect to the direction of the ion flow. The dimensions of the diaphragm, limiting the irradiation zone vertically, specify the interval of angles (+ α) - (- α) in the vertical planes under which (relative to the normal) ions fall on the film surface. Thus, two sets of tracks are created in the film, in each of which the tracks have an angular distribution in the range of angles (+ α) - (- α), but one set is located in planes inclined to the surface at an angle of + β, and the other at an angle -β. Then the film is sensitized with ultraviolet radiation and etched in an alkaline solution.

Например, указанным способом облучают пленку из полиэтилентерефталата толщиной 10 мкм ионами 84Kr с энергией 210 МэВ, имеющими пробег в полиэтилентерефталате 33 мкм, при этом задают величины

Figure 00000005
облученную пленку сенсибилизируют ультрафиолетом с длиной волны около
Figure 00000006
а затем протравливают в 3N растворе NaOH при 75oC в течение 3 мин для получения в пленке сквозных пор с диаметром 0,2 мкм.For example, in this way a film of polyethylene terephthalate 10 μm thick is irradiated with 84 Kr ions with an energy of 210 MeV, having a range of 33 μm in polyethylene terephthalate, and
Figure 00000005
the irradiated film is sensitized with ultraviolet with a wavelength of about
Figure 00000006
and then etched in a 3N NaOH solution at 75 ° C. for 3 minutes to obtain through pores in the film with a diameter of 0.2 μm.

Пример 1 был реализован на оборудовании для изготовления трековых мембран, действующем на принципах прототипа, но в него были внесены конструктивные изменения в соответствии с отличительным признаком. В проведенных экспериментах сравнивались трековые мембраны (А) с одним множеством треков, изготовленные по методу прототипа, и трековые мембраны (Б) с двумя множествами треков, изготовленные по способу, предлагаемому в настоящем патенте. Example 1 was implemented on equipment for the manufacture of track membranes, acting on the principles of the prototype, but design changes were made in accordance with the distinguishing feature. In the conducted experiments, track membranes (A) with one set of tracks made according to the prototype method were compared, and track membranes (B) with two sets of tracks made according to the method proposed in this patent.

Для определения селективности мембран А и Б использовался стандартный метод метод пузырька [5] Он заключается в том, что при продавливании сквозь мембрану сжатого воздуха в жидкость на поверхности мембраны на порах образуются пузырьки, отрыв которых от поверхности мембраны происходит при уравнивании сил поверхностного натяжения на поверхности пузырька в давления воздуха внутри пузырька. При этом R= σ/Pb (Pb давление воздуха, σ - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, R радиус пузырька). Измеряя давление Pb в момент отрыва пузырьков от поверхности мембраны, определяют радиус поры. Если все поры имеют одинаковый диаметр, то при определенном давлении наблюдается сразу активный барботаж с поверхности мембраны (так определяют номинальный диаметр пор). Если имеется разброс диаметров пор, то отрыв пузырьков происходит вначале от пор с большим диаметром (соответственно, при более низком Pb). В этом случае наблюдаются одиночные пузырьки, отрывающиеся от поверхности мембраны. Фиксируя давление Pmin, при котором появляется первый пузырек, определяют максимальный диаметр пор. По разнице давлений Pb и Pmin определяют отклонение от номинального диаметра. Этот метод дает лишь качественный результат. Пользуясь им, нельзя получить точное количественное распределение пор по диаметру. Но он достаточно широко применяется для оценки селективности мембран. Результаты сравнения мембран А и Б приведены в таблице 1.To determine the selectivity of membranes A and B, the standard bubble method was used [5]. It consists in the fact that when punching compressed air through a membrane into a liquid, bubbles form on the surface of the membrane on the pores, which detach from the membrane surface when equalizing surface tension forces on the surface bubble in air pressure inside the bubble. Moreover, R = σ / P b (P b is the air pressure, σ is the surface tension coefficient of the liquid, R is the radius of the bubble). By measuring the pressure P b at the moment of separation of the bubbles from the surface of the membrane, determine the radius of the pore. If all the pores have the same diameter, then at a certain pressure, active bubbling is immediately observed from the membrane surface (this determines the nominal pore diameter). If there is a scatter in pore diameters, then the separation of bubbles occurs initially from pores with a larger diameter (respectively, at lower P b ). In this case, single bubbles are observed, detached from the surface of the membrane. By fixing the pressure P min at which the first bubble appears, the maximum pore diameter is determined. The difference in pressure P b and P min determine the deviation from the nominal diameter. This method gives only a qualitative result. Using it, it is impossible to obtain an accurate quantitative distribution of pore diameter. But it is widely used to assess the selectivity of membranes. The results of the comparison of membranes A and B are shown in table 1.

Из данных, приведенных в табл.1, следует, что мембраны (Б), изготовленные с использованием технических решений, предлагаемых в настоящем патенте, обладают значительно лучшей селективностью, чем мембраны (А), изготовленные по способу прототипа. Отклонений от номинального диаметра за счет наличия сдвоенных (строенных) пор для мембран (Б) не наблюдается за исключением примера 2, где оно составляет 0,01 мкм (5%) и происходит за счет увеличения на 4,1% пористости мембраны. Для аналогичных же мембран (А) отклонения от номинального диаметра составляют 25-45% Из примера 4 видно, что для мембран Б увеличение пористости в 2 раза приводит к незначительному отклонению от номинального диаметра. From the data given in table 1, it follows that the membrane (B) made using the technical solutions proposed in this patent have significantly better selectivity than the membrane (A) made by the prototype method. Deviations from the nominal diameter due to the presence of double (built) pores for the membranes (B) are not observed with the exception of Example 2, where it is 0.01 μm (5%) and occurs due to an increase in membrane porosity by 4.1%. For similar membranes (A), deviations from the nominal diameter are 25-45%. It can be seen from Example 4 that for membranes B, a 2-fold increase in porosity leads to a slight deviation from the nominal diameter.

Пример 2. используют поток ионов, имеющих пробег в облучаемом материале, превышающий более чем в n раз толщину пленки из этого материала. Пленку в виде рулонного материала непрерывно протягивают через зону облучения таким образом, что она при своем движении пересекает зону облучения n раз. В зоне облучения пленка опирается на пассивно вращающиеся барабаны с максимально возможной прозрачностью решетки спиц. Внешняя поверхность барабанов представляет собой поверхность двух усеченных конусов с общим основанием, имеющих угол g между образующей конуса и их осью (рис.3). Углы g для каждого барабана отличаются друг от друга. Оси барабанов перпендикулярны направлению потока ионов. Размеры диафрагмы, ограничивающей зону облучения по вертикали, задают интервал углов (+α)-(-α),)) под которыми (относительно нормали) ионы падают на поверхность пленки. Таким образом, в пленке создают 2n плоскостных множеств треков, в каждом из которых треки имеют угловое распределение в интервале углов (+α)-(-α) но одна половина множеств располагается в плоскостях, наклоненных к поверхности под углами 90°1, 90°2...90°n, а другая под углами 90°1, 90°2...90°n. Затем пленку сенсибилизируют ультрафиолетовым облучением и травят в щелочном растворе.Example 2. using a stream of ions having a range in the irradiated material that exceeds more than n times the film thickness of this material. A film in the form of a rolled material is continuously stretched through the irradiation zone so that it crosses the irradiation zone n times during its movement. In the irradiation zone, the film rests on passively rotating drums with the maximum possible transparency of the spoke lattice. The outer surface of the drums is the surface of two truncated cones with a common base having an angle g between the generatrix of the cone and their axis (Fig. 3). The angles g for each drum are different from each other. The axes of the drums are perpendicular to the direction of the ion flow. The dimensions of the diaphragm, which bounds the irradiation zone vertically, specify the interval of angles (+ α) - (- α),)) under which (relative to the normal) ions fall on the film surface. Thus, 2n planar sets of tracks are created in the film, in each of which the tracks have an angular distribution in the range of angles (+ α) - (- α) but one half of the sets is located in planes inclined to the surface at angles of 90 ° + γ 1 , 90 ° + γ 2 ... 90 ° + γ n , and the other at angles 90 °1 , 90 °2 ... 90 °n . Then the film is sensitized with ultraviolet radiation and etched in an alkaline solution.

Например, облучают пленку из полиэтилентерефталата толщиной 10 мкм ионами 84Kr с энергией 450 МэВ, имеющими пробег в полиэтилентерефталате 68 мкм, при этом задают величины

Figure 00000007
облученную пленку сенсибилизируют ультрафиолетом с длиной волны около
Figure 00000008
а затем протравливают в 3N растворе NaOH при 75oC в течение 3 мин для получения в пленке сквозных пор с диаметром 0,2 мкм.For example, a film of polyethylene terephthalate 10 μm thick is irradiated with 84 Kr ions with an energy of 450 MeV, having a range of 68 μm in polyethylene terephthalate, and
Figure 00000007
the irradiated film is sensitized with ultraviolet with a wavelength of about
Figure 00000008
and then etched in a 3N NaOH solution at 75 ° C. for 3 minutes to obtain through pores in the film with a diameter of 0.2 μm.

Таким образом, приведенные экспериментальные данные подтверждают, что предлагаемое в настоящем патенте техническое решение реализуемо на практике и при его использовании достигается поставленная цель создание трековых мембран с повышенной селективностью. Thus, the experimental data presented confirm that the technical solution proposed in this patent is practicable and when using it, the goal is achieved to create track membranes with increased selectivity.

Литература
1. Патент США, N 3303085, B 01 D 67/00, 1967.
Literature
1. US patent, N 3303085, B 01 D 67/00, 1967.

2. Bucley J. C.S. Nuslepore a new development in membranes. Filtr. and Separ. 1973, 10, N2, р.190-192. 2. Bucley J. C.S. Nuslepore a new development in membranes. Filtr. and Separ. 1973, 10, N2, p. 190-192.

3. Флеров Г. Н. Барашенков В.С. Практическое применение пучков тяжелых ионов. УФН, 1974, Т.114, в.2, с.351-373 (прототип). 3. Flerov G. N. Barashenkov V.S. The practical application of heavy ion beams. UFN, 1974, V.114, v.2, p. 351-373 (prototype).

4. Барашенков В. С. Дисперсия пор ядерных фильтров, Сообщения ОИЯИ, P14-10532, Дубна, 1977. 4. Barashenkov V. S. Dispersion of the pores of nuclear filters, JINR Messages, P14-10532, Dubna, 1977.

5. Standard test methods far pore size sharacteristics of membrane filters by bubble point and men flow pore test. American Standard, ASTM F316-86. 5. Standard test methods far pore size sharacteristics of membrane filters by bubble point and men flow pore test. American Standard, ASTM F316-86.

Claims (4)

1. Способ изготовления трековых мембран, заключающийся в том, что облучают потоком ускоренных тяжелых ионов исходную пленку, которую перемещают по поверхности второго порядка, пересекая при этом поток ионов, затем сенсибилизируют материал пленки в объеме полученного множества треков, имеющих равномерное угловое распределение в плоскостях, нормальных к поверхности пленки, и химически вытравливают сквозные отверстия в пленке на месте треков, отличающийся тем, что пленку перемещают по нескольким поверхностям второго порядка, расположенным последовательно в направлении потока ионов так, что пленка пересекает поток ионов неоднократно, причем при каждом следующем пересечении изменяют угол падения потока на поверхность пленки, создавая структуру треков в виде нескольких множеств треков, имеющих равномерное угловое распределение в каждом из нескольких множеств плоскостей, отличающихся плоскостным углом к поверхности пленки. 1. A method of manufacturing track membranes, namely, that the original film is irradiated with a stream of accelerated heavy ions, which is moved over a second-order surface, crossing the ion stream, then the film material is sensitized in the volume of the obtained set of tracks having a uniform angular distribution in planes, normal to the surface of the film, and through holes are chemically etched through the film in place of the tracks, characterized in that the film is moved over several surfaces of the second order, located m sequentially in the direction of the ion flux so that the film crosses the ion flux repeatedly, and at each subsequent intersection, the angle of incidence of the flux on the film surface is changed, creating a track structure in the form of several sets of tracks having a uniform angular distribution in each of several sets of planes that differ in planar angle to the surface of the film. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностей второго порядка используют боковые поверхности круговых цилиндров. 2. The method according to claim 1, characterized in that the side surfaces of the circular cylinders are used as second-order surfaces. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что образующая линия одной из поверхностей второго порядка лежит в плоскости, перпендикулярной направлению потока ионов. 3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the generatrix of one of the surfaces of the second order lies in a plane perpendicular to the direction of the ion flow. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностей второго порядка используют боковые поверхности двух усеченных конусов с общим основанием. 4. The method according to claim 1, characterized in that as the surfaces of the second order use the side surfaces of two truncated cones with a common base.
RU94042795A 1994-12-02 1994-12-02 Method of track membranes production RU2077938C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94042795A RU2077938C1 (en) 1994-12-02 1994-12-02 Method of track membranes production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94042795A RU2077938C1 (en) 1994-12-02 1994-12-02 Method of track membranes production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94042795A RU94042795A (en) 1996-10-27
RU2077938C1 true RU2077938C1 (en) 1997-04-27

Family

ID=20162899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94042795A RU2077938C1 (en) 1994-12-02 1994-12-02 Method of track membranes production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2077938C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3321075A4 (en) * 2015-07-09 2019-03-20 Nitto Denko Corporation Resin film

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Флеров Г.Н., Барашенков В.С. Практическое применение пучков тяжелых ионов. - УФН, 1974, т.114, т.2, с. 351-373. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3321075A4 (en) * 2015-07-09 2019-03-20 Nitto Denko Corporation Resin film

Also Published As

Publication number Publication date
RU94042795A (en) 1996-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS63154750A (en) Microporous membrane and its production
US3802972A (en) Process for making cylindrical holes in a sheet material
US3303085A (en) Molecular sieves and methods for producing same
Apel et al. Micro-and nanoporous materials produced using accelerated heavy ion beams
Sarada et al. Three dimensional structure of celgard® microporous membranes
US4855049A (en) Microporous membrane obtained by the irradiation of two faces and process for obtaining the same
Trautmann et al. Etching threshold for ion tracks in polyimide
Apel Heavy particle tracks in polymers and polymeric track membranes
RU2440840C2 (en) Porous membrane and method of its production
RU2077938C1 (en) Method of track membranes production
Flerov et al. Use of heavy-ion accelerators to produce nuclear membranes
US4770785A (en) Method for separating gaseous and vaporous or liquid mixtures by diffusion through membranes
US4725332A (en) Method for monitoring microhole growth during production of microholes having a predetermined diameter
Schaupert et al. Permeation through latent nuclear tracks in polymer foils
US20050230353A1 (en) Method and array for processing carrier materials by means of heavy ion radiation and subsequent etching
Awasthi et al. Large area Cl9+ irradiated PET membranes for hydrogen separation
RU2327510C1 (en) Asymmetrical track-etched membrane and process of its production
Kravets et al. Production of asymmetric track membranes by gas-discharge method
Kravets et al. Production and properties of polypropylene track membranes
RU2220762C1 (en) Method of production of asymmetric track membrane
RU2054302C1 (en) Method for production of filtering material
Vater et al. Nuclear track microfilters made of mica
Kuznetsov et al. Production and investigation of nuclear track membranes at JINR
RU2063793C1 (en) Method of filtering membranes production
Mamola et al. Surface-plasmon excitation by electrons in microlithographically produced channels